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光合作用的探究历程与过程


后羿“射日”
在中国的神话传说里,天空中 肆虐着十个太阳,大地干涸焦枯,寸 草不生。英雄后羿神弓射九日, 大自然才恢复风调雨顺、鸟语花 香的景象。如果当时后羿不听从 人们的劝阻而将最后一个太阳也 射落,那么世界将会是什么样子 呢?

授课班级:湘潭县二中 222班 参赛单位:湘潭县九中 参赛老师:朱立红 2007年11月27日

回眸历史

解开光合作用之谜

一、光合作用的探究历程

? 植物生长所需的物质来自何处?

2000多年前 亚里士多德 (Aristotle)

认为:植物增重来自土壤

回眸历史
? 问题

解开光合作用之谜
……

实验一:柳树栽培实验

一切才开始改变……

1648年 [比利时] 海尔蒙特实验

柳2.5kg

土 100kg 五年后 只浇水

柳82.5kg

土99.9kg

结论:建造植物 土壤 100kg 99.9kg - 0.1kg 体的原料是水分。 干重
柳树 2. 5kg 82.5kg + 80kg

实验前 实验后 变化

1771年 [英] 普利斯特利实验

不同的人重复实验, 有的成功,有的失败,原因何在?

1779年,[荷兰] 英格豪斯实验
他把带叶的枝条放到 水里.这些叶 在阳光下产生气泡, 在暗处不产生气泡. 重复500多次

结论: 植物只有在阳光照射下才能更新空气
到1785年,发现了空气的组成,人们才明 确绿叶在光下放出的是O2,吸收的是CO2。

1845年 [德国] 梅耶

光能

化学能

1864年,[德国] 萨克斯实验

黑暗处理 一昼夜

让一张叶片一半 曝光一半遮光

碘液处理

植物光合作用产生了淀粉

1880年恩格尔曼实验
极 细 光 束

黑暗中

光照下

结论: 氧是由叶绿体释放出来的, 叶绿体是光合作用的场所。

[美国] 鲁宾和卡门实验(同位素标记法)
探究光合作用产生的氧来自于H2O还是CO2 ?
C02 C18O2

第 一 组

H2180

H20

第 二 组

[美国]鲁宾和卡门实验(同位素标记法)
探究光合作用产生的氧来自于H2O还是CO2
C02
180 2

C18O2

02

第 一 组

H2180

H20

第 二 组

光合作用产生的氧来自于H2O

20世纪40年代 [美国]卡尔文
用 14C标记14CO2, 供小球藻进行光合作用, 探明了CO2中的C在光合作 用中转化成(CH2O)的C, 称为卡尔文循环。
14CO 2 14CH ( 2O)

年代 1648

科学家
海尔蒙特

结论 植物增重来自水
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

1771
1779 1845 1864 1880 1939 20世纪40代

普利斯特利
英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾 卡门 卡尔文

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

了解光合作用的探究历程, 你有何感悟?
?科学探究的一般过程: 发 提 分析 设计 现 出 处理 实验 问 假 实验 验证 题 设 数据 假设 得出 结果 和结 论 交 流 表 达

二、光合作用过程

自主构建
1、光合作用分为哪两个阶段? (which)
2、各阶段的场所? 怎么进行?

(where)

3、各阶段需要什么条件? 产生什么物质? (what)

三 “W”

H2O 水在光


下分解

O2
[H]
ATP
ADP+Pi

类囊体

光反应阶段

H2O 水在光


下分解

O2
[H]
ATP
ADP+Pi
光反应阶段

类囊体

光反应阶段
场所 条件 物质变化 能量变化

叶绿体类囊体膜 光、色素、酶 水的光解; ATP的生成 光能
ATP中活 跃化学能

[H] ATP
ADP+Pi

供氢 供能 原 还

2C3
多种酶

固 定

CO2

C5 (CH2O)

暗反应

[H] ATP
ADP+Pi

供氢 供能 原 还

2C3
多种酶

固 定

CO2

C5 (CH2O)

暗反应

暗反应阶段 叶绿体基质 场所 酶、[H]、ATP 条件 物质变化 CO2的固定; C3的还原 ATP中活 有机物中稳 能量变化
跃化学能 定化学能

光反应和暗反应的比较
条件 场所 光反应阶段 光、色素、酶 暗反应阶段 酶、[H]、ATP

叶绿体类囊体膜 叶绿体基质 水的光解; CO2的固定; C3的还原 物质变化 ATP的生成 ATP中 ATP中活 有机物中稳 能量变化 光能 跃化学能 活跃化学能 定化学能 联系 光反应是暗反应的基础,为暗反

应提供[H]和ATP,暗反应为光反 应提供ADP和Pi 。

光合作用过程
H2 O
水在光 下分解

O2
[H] ATP
供氢 还 供能 原

2C3
固 定 多种酶

CO2



C5

类囊体

ADP+Pi 光反应阶段
(叶绿体基粒)

(CH2O) 暗反应阶段
(叶绿体基质)

光能

CO2+H2O

叶绿体

(CH2O)+O2

CO2+H2O 概念? 实质?

光能 (CH2O)+O2 叶绿体

“无中生有 物质变化: 无机物合成有机物 ”

能量变化:光能转变成有机物中的化学能

总结归纳
一、光合作用的探究历程 二、光合作用的过程
总反应式

CO2+H2O
光反应阶段
2H2O




叶绿体
4[H]+O2
光 酶

(CH2O)+O2
光能

ADP+Pi

ATP

暗反应阶段

ATP中 化学能

(CH2O) [H],ATP C3的还原:2C3 酶 (CH2O)+C5 中化学能

CO2的固定:CO2+C5 酶 2C3

体验成功
1、光合作用的过程可分为光反应和暗反应 两个阶段,下列说法正确的是(D) A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应,不进行 光反应 C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应

体验成功

2、光合作用包括光反应和暗反应 两个阶段,下列参与暗反应必需的 物质是( B ) A、H2O 、CO2、ADP B、CO2、[H]、ATP C、H2O、CO2、ATP D、[H]、H2O、ADP

巩固提高 某科学家用含有14C的CO2来追踪光 合作用中的C原子,14C的转移途径是 ( D ) A、CO2 → 叶绿体 →ATP B、CO2 →叶绿素 → ATP C、CO2 →乙醇 →(CH2O) D、CO2 →C3 → (CH2O)

生物与生活

清晨或傍晚,在一些广场上、公 园里、或学校操场等处,只要没 有下雨, 便能见到一些人在锻炼 身体。 请结合你所学过的知识, 谈一谈是清晨锻炼好,还是傍晚 锻炼好呢?

光照和CO2是影响光合作用的重要因素。 某生物兴趣小组欲通过下列装置探究光照 强度对光合作用强度的影响规律。(下图 为测定光合作用速度的仪器)如果你是其 中的一员,请说说你的探究思路。
密闭玻璃小室 叶片 刻度玻璃管

金属网 CO2缓冲液

红色液滴

恒温水槽

步骤:
1、在一密闭小室内放置一片某作物新鲜叶片和 CO2缓冲液,在另一密闭小室内放置同样大小死 叶片和CO2缓冲液作为对照。 2、固定适宜浓度CO2缓冲液,依次调节光强为 5klx、 10klx、 15klx、 20klx、 25klx、 30klx、 35klx、 40klx……分别测出光合作用数值。

3、根据毛细管内红色液滴的移动距离测定两小 室内气体体积的变化。

4、计算出两小室内气体体积的差值,记录并比较。


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