光合作用的探究历程-最终版
光合作用探究历程(高中生物用)
光合作用探究历程
1、1771年，【英】普里斯特利实验：证明植物能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而污浊的空气。
2、1779年，【荷】英格豪斯实验：证明在光照条件下，植物才能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而污浊的空气。
3．1845年，【德】梅耶实验：证明植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
4、1864年，【德】萨克斯实验：证明绿叶在光合作用时形成淀粉。
5、1880年，【德】科学家恩格尔曼的水绵实验：证明叶绿体在光下可以产生氧气。
6．1941年，【美】鲁宾和卡门同位素标记实验：证明光合作用产生的氧气来自于水。
7．1945年，【美】卡尔文在小球藻上用同位素示踪法：证明CO
中的碳在
2
光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。
光合作用的探究历程-精选
卡尔文用14C标记14CO2， 供小球藻进行光合作用， 最终探明了CO2中的碳在 光合作用中转化成有机物 中的途径，称为卡尔文循 环。
2020/7/2
光合作用的“暗箱”
恩格尔曼 的实验
叶绿体 恩格尔曼的实验
海尔蒙特 柳树实验
普利斯特 利的实验
普利斯特 利的实验
2020/7/2
萨克斯的实验
2020/7/2
光合作用的“暗箱”
恩格尔曼 的实验
叶绿体 恩格尔曼的实验
海尔蒙特 柳树实验
普利斯特 利的实验
普利斯特 利的实验
2020/7/2
萨克斯的实验
鲁宾和卡门的实验(1941)
同位素标记法 实验设计：
如何利用同位素标记法来确定 光合作用产物中的氧气来自哪里？
2020/7/2
卡尔文的实验(20世纪40年代)
普利斯特 利的实验
2020/7/2
普利斯特 利的实验
萨克斯的实验
恩格尔曼的实验(1880)
2020/7/2
恩格尔曼的实验(1880)
1.为什么使用水绵？
水绵的叶绿体呈螺旋式 带状，便于观察
2.为什么用好氧菌？
可以确定释放氧气多的部位
3.为什么要在没有空气且黑暗的环境中？
可以排除空气中的氧气以及其他光线的干扰
质的相对分子质量之比是(
)
A．1：2 C．8：9B．2：1ຫໍສະໝຸດ D．9：82020/7/2
2020/7/2
光合作用过程示意图
光合作用的“暗箱”
叶绿体
2020/7/2
海对尔亚蒙里特士的多柳 德树 的实 质验 疑
结论：
植植物物生增+长重=过土程壤减中重的增
光合作用探究历程
光合作用探究历程在我们生活的这个世界里，植物通过一种神奇的过程将阳光转化为生命所需的能量，这个过程就是光合作用。
对于光合作用的探究，是一段充满曲折和惊喜的科学之旅，它不仅揭示了自然界的奥秘，也为人类对生命的理解打开了新的大门。
早在公元前 3 世纪，古希腊哲学家亚里士多德就观察到植物生长与土壤的关系，但他错误地认为植物是从土壤中获取生长所需的物质。
这种观点在很长一段时间里占据着主导地位，直到后来科学家们开始用更加科学的方法进行探索。
17 世纪，比利时科学家海尔蒙特做了一个著名的柳树实验。
他将一棵柳树苗种在一个装有干燥土壤的木桶里，只给柳树浇灌雨水。
五年后，柳树增重了很多，而土壤重量几乎没有变化。
这个实验让人们开始意识到，植物生长所需的物质不仅仅来自土壤，还有其他的来源。
18 世纪，英国科学家普利斯特利通过实验发现，将点燃的蜡烛和小鼠分别放在密闭的玻璃罩内，蜡烛会熄灭，小鼠会很快死去；但如果将植物和点燃的蜡烛或小鼠一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不会熄灭，小鼠也能存活较长时间。
他得出结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。
然而，当时他并不知道植物更新空气的具体成分。
后来，荷兰科学家英格豪斯进行了 500 多次植物更新空气的实验。
他发现，只有在有光的条件下，植物才能更新空气。
但他仍然不清楚植物是如何更新空气的。
到了 19 世纪，科学家们对光合作用的研究取得了更重要的突破。
德国科学家萨克斯做了一个实验，他把绿色叶片放在暗处几小时，目的是消耗掉叶片中的营养物质。
然后，他把叶片一半曝光，一半遮光。
一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。
这个实验证明了光合作用的产物之一是淀粉，同时也说明了光是光合作用的必要条件。
同一时期，德国科学家恩格尔曼用水绵和好氧细菌进行了一个巧妙的实验。
他把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。
光合作用的探究历程
光能
光合作用的实质
最基本的物质代谢和能量代谢
光合作用反应式:
CO2+H2
O*
（CH2O）+O*2 叶绿体
光能
光合作用的定义:
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利 用光能,把二氧化碳和水转化成储存能 量的有机物,并且释放氧气的过程。
光合作用的意义:
物质转变和能量转变 在自然界中所起的作 用
物质 全球自养植物每年可以 “绿色工厂” 合成 生产(4～5)×1011吨有 机物 能量 每年转化太阳能3×1018 “巨型能量转化站” 转化 千焦
见光叶绿体部位有氧气的 产生。
结论：
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？
选材：水绵具有细长的带状叶绿体，易于观察现象。 好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。 设计：黑暗无空气的设计； 极细光线的入射； 进行黑暗和曝光的对比实验。
原料/条件
场所
产物
海尔蒙特(van Helmont)
结论：淀粉是光合作用的产物之一。
1880年 德国科学家 恩吉尔曼
在没有空气的黑暗环境中 现象： 好氧细菌只集中在被光 线照射的叶绿体附近。 分析 ： 光线照射部位进行光合作 用产生了氧气。
1880年 德国科学家 恩吉尔曼
在没有空气的光亮环境中 现象： 好氧细菌集中在叶绿体 所有受光部位。
集中原因：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1938，美国科学家 鲁宾和卡门
O2 O2 O2
18O 2
18O 2 18O 2 18O 2 18O 2
O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 C18O2 H2O O2 O2 O2 O2 O2 O2 O O2 2 O2 O O2 2 O2
第四节——光合作用(共21张PPT)
光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）；
呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）
曝光
蓝色
遮光
无变化
结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉
实验五 1880年 恩格尔曼实验
ATP的水解:ATP ADP+Pi+能量
HNO2
HNO3+能量
暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
4、下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（
2C3
（CH2O）
1648年 海尔蒙特实验
[H]和ATP
三、化能合成作用
—— 能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所 释放的能量来制造有机物的合成作用
硝化细菌的化能合成：
NH硝3化细菌 HNO2+能量
HNO硝2 化细菌
自养生物 HNO3+能量
6CO2+6H2O 能量 2C6H12O6+ 6O2
比较光合作用、呼吸作用
光合作用
场所
叶绿体
条件
光
①CO2的固定：
酶
CO2+C5
2C3
②C3的还原：
2C3
[
H
]
A 酶
T
（P CH2O）
能量转换 光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供了[H]和ATP； 暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
1、光合作用的过程包括光反应和暗反应。光反应
能够为暗反应提供的物质是（ ）A
糖类等有机物中稳定化学能
光反应能够为暗反应提供的物质是（ ）
CO2+C5
光合作用的探究历程PPT
小结:萨克斯的实验说明光合作用 的产物有（ ）；恩格尔曼的实验说 明了光合作用的场所是（ ），光合 作用放出（ ）； 鲁宾和卡门的实 验说明了光合作用的产物氧气中的 氧全部来自原料中的（ ） 。
12
个人观点供参考，欢迎讨论！
这个实验可以得出什么结论？
9
20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)
用14C标记的CO2供小球藻实验， 追踪检测其放射性。探明CO2中的 C的转移途径。
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
10
光合作用探索历程总结：
年代 1771 1779
1845 1864 1880 1939 20世纪.梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾 卡门 卡尔文
结论
植物可以更新空气
只有在光照下只有绿叶才可以更新 空气 植物在光合作用时把光能转变成了 化学能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光 合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
11
5
1779年 英根豪斯
光照 产生气体
暗处 不产生气体
结论：只有在光照下、只有绿叶才可以更新空气
6
1864年
萨克斯
酒精脱色
一 半 遮 光 一 半 曝 光
滴加碘液
暗处理几小时
萨克斯实验示意图
结论：光合作用产生淀粉
7
1880年 恩格尔曼
结论：氧气由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所
8
1939年 鲁宾和卡门的同位素标记实验：
知识回顾
双层膜结构 基质 类囊体薄膜 基粒 酶 色素
1
光合作用的探究历程
2
2000多年前 亚里士多德
光合作用的探究历程
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法探明了光合作用产物中的碳来自反应物中的二氧化碳(卡尔文循环)。
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法探明了光合作用产物中的碳来自反应物中的二氧化碳(卡尔文循环)。
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
光合作用的探究历程
2C3 + [H]
酶 ATP
(CH2O) + C5
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H 2O 光 B F CO2 G J I
A
C
D
E+Pi
H
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。 基质 [H] ②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用 暗反应用作还原剂，还原C 于____________________ 3。 色素吸收 的光能 ATP ③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F是__________,J是_____________ C5化合物 光反应 [H]和ATP ⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
类囊体膜
H2O
O2
[H]
酶
Pi ＋ADP
ATP
2、暗反应阶段
CO2的 固定 CO2
2C3
叶绿体基质 多种酶
C 3的 还原
卡尔文循环
C5 （CH2O)
【小结】
条件： 场所： [H] 、ATP、酶 叶绿体的基质中 CO2的固定：CO2＋C5
酶
物质变化：
2C3 (CH2O)
光能利用率
光合作用效率
1、控制光照强度 2、适当补充CO2 3、适宜的温度 4、矿质元素（ 合理施肥） 5、水（ 合理灌溉）
(四)、化能合成作用
1、化能合成作用：
少数菌类利用体外环境中某些无机物氧化 时释放的能量来制造有机物。
第2课时 光合作用的探究历程和过程
气外还有淀粉，同时还证明光是光合作用的必要条件。（自身对照
实验，自变量为光照，因变量为叶片的颜色变化）
思考:（萨克斯的实验） a．为什么对天竺葵先进行暗处理？
黑暗（饥饿）处理 是验证光合作用产 物和验证CO2是光合 作用原料实验的必 需操作。
暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 b．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
不足：没有考虑到光照的影响。实验缺少空白对照，说服
力不强。
3.1779年，英格豪斯实验结论：
普利斯特利的实验只有在阳光的照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新污浊的空气。（1785年，由于发现了空
气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸
收的是二氧化碳。） 4.1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转化 成化学能储存起来。 5.1864年，德国植物学家萨克斯的实验证明：光合作用的产物除氧
物质和B物质的相对分子质量之比是（ C ）
A．1∶2 C．8∶9 B．2∶1 D．9∶8
6.（2012·正定模拟）请按时间先后顺序排列下列事件（ C ） ①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 ②美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧 气全部来自参加反应的水
③英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气
恩格尔曼 鲁宾 卡门
ห้องสมุดไป่ตู้
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
卡尔文
CO2 中的碳转换成有机物的碳的途径
思考：光合作用的反应式 光能 CO2+H2O （CH2O）+O2 叶绿体 1.光合作用的原料：二氧化碳 、水 2.光合作用的产物：有机物、氧气 3.光合作用的条件：光能 4.光合作用的场所：叶绿体
光合作用探究历程
光合作用探究历程光合作用是地球上一种至关重要的生物化学过程，它能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气。
这个过程对维持大气中的氧气含量、提供养分和能量来源以及维持生物多样性都起着举足轻重的作用。
本文将探究光合作用的历程，从其起源、重要发现到深入研究等方面进行论述。
1. 光合作用的起源光合作用最早起源于约35亿年前的地球上的原始生物，这些生物利用光能进行自养生长。
起初，光合作用并不完善，只能在无氧环境下进行，产生的氧气无法排出。
然而，随着地球大气中氧气含量的逐渐增加，光合作用也得以持续发展和改进。
2. 光合作用的重要发现光合作用的重要性在18世纪和19世纪得以逐渐揭示。
著名的科学家约瑟夫·普里斯特利发现植物在光照下能够产生氧气，并可以将二氧化碳转化为有机物。
这项发现被认为是现代光合作用研究的开端。
随后，众多科学家如詹姆斯·伊恩·希尔、罗宾·海尔、鲁道夫·马格努斯等陆续对光合作用的化学过程以及相关的生物分子机制进行了进一步研究和发现，为后续的光合作用研究打下了坚实的基础。
3. 光合作用的深入研究随着科技的不断进步，对光合作用的研究也得到了显著推进。
通过光合作用相关蛋白复合体的结晶、酶的解析以及光合膜的结构分析，科学家们逐渐揭示了光合作用的分子机制和能量转换过程。
光合作用的核心是叶绿素分子的光合反应中心，它能够吸收太阳能并将其转化为化学能，进而催化二氧化碳的还原和水的氧化反应。
光合作用还涉及到一系列辅助色素和蛋白质分子，它们协同工作保证了光能的高效利用。
4. 光合作用在生态系统中的作用光合作用不仅在维持植物的生长和发育中起着核心作用，也在整个生态系统的运作中发挥着关键作用。
通过将二氧化碳转化为有机物，光合作用为其他生物提供了养分来源。
同时，光合作用还能够释放出氧气，维持大气中的氧气含量，为动物呼吸提供必需的氧气。
光合作用还通过能量的流动和化学能的储存，维持了生物圈中的能量平衡，维持了生物多样性和生态系统的稳定性。