教育专题:光合作用 (3).ppt
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1、第5章 细胞的能量供应和利用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用 阳光下最大的魔术阳光下最大的魔术 1988 1988年,又一项有关光合作用的研究成果获年,又一项有关光合作用的研究成果获得了诺贝尔奖。得奖的评语中称得了诺贝尔奖。得奖的评语中称“光合作用是地光合作用是地球上最重要的化学反应球上最重要的化学反应”。为什么说为什么说“光合作用是阳光下最大的魔术光合作用是阳光下最大的魔术”呢?让呢?让我们再来看一组数据:我们再来看一组数据:地球表面上的绿色植物每年通过光合作用大约制造地球表面上的绿色植物每年通过光合作用大约制造4400亿吨亿吨有机物;有机物;地球表面上的绿色植物每年通过光合
2、作用储存的能量地球表面上的绿色植物每年通过光合作用储存的能量约为约为7.111018kJ,这个数字大约,这个数字大约相当于相当于240000个个三门峡三门峡水电站所发出的电力,相当于人类在工业生产、日常生水电站所发出的电力,相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需要的能量的活和食物营养上所需要的能量的100倍倍。什么是光合作用呢什么是光合作用呢?一、光合作用的概念一、光合作用的概念 绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化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着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。提出问题提出问题作出假设
3、作出假设设计实验设计实验结果分析结果分析得出结论得出结论实施实验实施实验科学探究的一般程序:科学探究的一般程序:1648年 海尔蒙特1771年 普利斯特利1880年 恩格尔曼1845年 梅耶1779年 英格豪斯1864年 萨克斯二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程 20世纪40年代 卡尔文1941年 鲁宾和卡门图图A图图B图图C图图D干燥土壤干燥土壤 90.8kg小柳树小柳树 2.25kg只用雨水浇灌只用雨水浇灌五年后柳树长大五年后柳树长大 土壤烘干后称重土壤烘干后称重二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程(1)1648-1653年年(比利时比利时)海尔蒙特的实验海尔蒙特的实验实
4、验前实验前实验后实验后变化变化土壤干重土壤干重90.80kg90.74kg-0.06kg柳柳 树树2.25kg76.70kg+74.75kg结论:结论:没有设置对照实验,使实验结果说服性变差。没有设置对照实验,使实验结果说服性变差。思考:思考:1 1、这个实验有什么不足之处呢?、这个实验有什么不足之处呢?植物是从水中而不是从土壤中得到营养物质。植物是从水中而不是从土壤中得到营养物质。没有考虑到空气对光合作用的影响。没有考虑到空气对光合作用的影响。2 2、你认为海尔蒙特忽略了哪个重要因素,致使他、你认为海尔蒙特忽略了哪个重要因素,致使他的实验结论现在看来不太正确?的实验结论现在看来不太正确?是谁
5、首先想到是谁首先想到植物的生长与空植物的生长与空气有关的呢?气有关的呢?结论:植物可以更新空气结论:植物可以更新空气实验组实验组对照组对照组二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程(2)1771年年 英国科学家普利斯特利的实验英国科学家普利斯特利的实验探究一:普利斯特利的实验探究一:普利斯特利的实验植物可以影响空气成分吗?植物可以影响空气成分吗?植物可以影响空气成分。植物可以影响空气成分。植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要的气体。植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要的气体。设计实验设计实验结果分析结果分析得出结论得出结论小鼠小鼠和点和点燃的燃的蜡烛蜡烛密闭玻璃罩密闭玻璃罩小鼠死亡,蜡烛也熄灭
6、小鼠死亡,蜡烛也熄灭绿色植物绿色植物小鼠存活,蜡烛仍燃烧小鼠存活,蜡烛仍燃烧提出问题提出问题作出假设作出假设实施实验实施实验植物能够更新因燃烧或呼吸而变混浊的空气。植物能够更新因燃烧或呼吸而变混浊的空气。二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程(3)1779年荷兰科学家英格豪斯的实验年荷兰科学家英格豪斯的实验他的实验结论是什么?他的实验结论是什么?英格豪斯英格豪斯做了做了500500多多次更新空气次更新空气的的实验实验,为什么,为什么有的能够成功,而有的却不能?有的能够成功,而有的却不能?只有存在阳光时,植物才能更新空气。只有存在阳光时,植物才能更新空气。问题:植物吸收和释放的究竟是什么气
7、体呢?问题:植物吸收和释放的究竟是什么气体呢?二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程(4)1785年,明确绿叶在光下放出的是氧气,吸收的是二年,明确绿叶在光下放出的是氧气,吸收的是二氧化碳。氧化碳。在这一过程中,光能哪里去了呢?在这一过程中,光能哪里去了呢?(5)1845年,梅耶指出,植物在进行光合作用时,把光年,梅耶指出,植物在进行光合作用时,把光能转变成化学能储存起来。能转变成化学能储存起来。(6 6)18641864年德国植物学家萨克斯的实验年德国植物学家萨克斯的实验二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程 探究二:萨克斯的实验探究二
8、:萨克斯的实验植物光合作用的产物除氧之外还有什么?植物光合作用的产物除氧之外还有什么?植物光合作用的产物还有淀粉。植物光合作用的产物还有淀粉。曝光一侧的叶片经过碘液处理后变成蓝色曝光一侧的叶片经过碘液处理后变成蓝色,而遮而遮光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。设计实验设计实验结果分析结果分析得出结论得出结论提出问题提出问题作出假设作出假设植物在光合作用中产生了淀粉植物在光合作用中产生了淀粉。酒精脱色酒精脱色碘液处理碘液处理实施实验实施实验结论:光合作用的场所是叶绿体结论:光合作用的场所是叶绿体,产物是氧气产物是氧气.二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程(
9、7 7)18801880年,美国科学家恩格尔曼的实验年,美国科学家恩格尔曼的实验绿藻绿藻绿藻绿藻H218OH2O C18O2 CO2H2OH218O O218O2(一)(一)(二)(二)鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程(8)1941年美国科学家鲁宾和卡门的实验年美国科学家鲁宾和卡门的实验同位素示踪法同位素示踪法探究三:鲁宾、卡门的实验探究三:鲁宾、卡门的实验光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳?光合作用产生的氧是来自于水(或者是二氧化碳)光合作用产生的氧是来自于水(或者是二氧化碳)A A气体无放射性,气体无放射性,
10、B B气体具有放射性;而且等体气体具有放射性;而且等体积二者的质量比为积二者的质量比为8 89 9。光合作用产生的氧气来自于水,而不是来自于光合作用产生的氧气来自于水,而不是来自于二氧化碳。二氧化碳。提出问题提出问题设计实验设计实验结果分析结果分析得出结论得出结论作出假设作出假设实施实验实施实验20世纪世纪40年代,美国科年代,美国科学家卡尔文利用放射性学家卡尔文利用放射性同位素同位素14C标记的标记的14CO2做做实验研究这一问题。最实验研究这一问题。最终探明终探明CO2中的碳在光合中的碳在光合作用中转化成有机物中作用中转化成有机物中的碳的途径,这一途径的碳的途径,这一途径称为称为卡尔文循环
11、卡尔文循环。1961年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程 光合作用产生的有机物光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢?又是怎样合成的呢?(9 9)卡尔文的发现)卡尔文的发现思考与讨论:思考与讨论:英格豪斯实验英格豪斯实验动力:光动力:光萨克斯实验萨克斯实验产物:淀粉产物:淀粉恩格尔曼实验恩格尔曼实验 叶绿体是光合作用叶绿体是光合作用 的场所的场所原料原料H2O和和CO2结合经典实验结合经典实验,思考光合作用的条件、场所、思考光合作用的条件、场所、原料、原料、产物是什么产物是什么?能不能用一个反应式来表示能不能用一个反应式来表示?CO2+H2O*(CHC
12、O2+H2O*(CH2 2O)+O2*O)+O2*叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体光能光能光能光能叶绿体叶绿体中的色素中的色素2C3C5H2OO2HATPADP+PiC6H12O6多种酶多种酶参加催参加催化化酶酶CO2水的光解水的光解还还 原原固固 定定光反应光反应暗反应暗反应 水的光解水的光解 ATP的形成的形成 CO2的固定的固定 三碳化合物的还原三碳化合物的还原酶酶三、光合作用的过程三、光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应条件条件场所场所物质转化物质转化能量变化能量变化关系关系必须有光、色素必须有光、色素有光无光均可有光无光均可类囊体薄膜上类囊体薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中1.H2O的光解的
13、光解H2O H+O22.ATP的生成的生成 ADP+Pi ATP1.CO2的固定的固定CO2+C5 C32.C3的还原的还原C3+H(CH2O)+C5 光能光能ATP中活跃化学能中活跃化学能稳定化学能稳定化学能光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较 光反应和暗反应是一个整体,二者紧密光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系,缺一不可。联系,缺一不可。光反应是暗反应的基础,为暗反应提供光反应是暗反应的基础,为暗反应提供H和和ATP,暗反应为光反应提供,暗反应为光反应提供ADP和和Pi。叶绿体叶绿体光能光能糖类糖类COCO2 2H H2 2O O (CHCH2 2O O)O O2 22 2、光合作
14、用的重要意义、光合作用的重要意义完成了自然界巨大规模的物质转变:完成了自然界巨大规模的物质转变:无机物无机物 有机物有机物完成了自然界巨大规模的能量转变:完成了自然界巨大规模的能量转变:光能光能 化学能化学能维持大气中二氧化碳含量的相对稳定维持大气中二氧化碳含量的相对稳定对生物的进化具有重要作用对生物的进化具有重要作用课堂练习课堂练习1、海尔蒙特的实验结论不完全正确,是因、海尔蒙特的实验结论不完全正确,是因为实验中(为实验中()A、没有将所浇的水进行称重、没有将所浇的水进行称重B、没有考虑阳光、空气等因素、没有考虑阳光、空气等因素 C、土壤是变化的,称重不准确、土壤是变化的,称重不准确 D、没
15、有给树苗施肥、没有给树苗施肥 B2、普利斯特利和英格豪斯的实验以及此后、普利斯特利和英格豪斯的实验以及此后空气成分的分析,共同证实了(空气成分的分析,共同证实了()A、在光下叶绿体能产生气泡、在光下叶绿体能产生气泡 B、绿色植物在光下能释放二氧化碳、绿色植物在光下能释放二氧化碳 C、绿色植物在光下能释放氧气、绿色植物在光下能释放氧气 D、绿色植物能进行光合作用、绿色植物能进行光合作用 C课堂练习课堂练习3、萨克斯的实验使人们认识到,绿色植物在光照下不仅、萨克斯的实验使人们认识到,绿色植物在光照下不仅能放出氧气,还能(能放出氧气,还能()A、合成淀粉、合成淀粉B、合成能量、合成能量C、释放水蒸气
16、、释放水蒸气D、释放二氧化碳、释放二氧化碳A课堂练习课堂练习4、植物进行光合作用的必需条件是(、植物进行光合作用的必需条件是()A、二氧化碳、水、氧气、二氧化碳、水、氧气B、光照、氧气、二氧化碳、光照、氧气、二氧化碳C、叶绿体、光照、二氧化碳、水、叶绿体、光照、二氧化碳、水D、水、光照、土壤、水、光照、土壤C课堂练习课堂练习5、科学家用、科学家用14C标记二氧化碳,发现碳原子在一般植物标记二氧化碳,发现碳原子在一般植物体内光合作用中的转移途径是体内光合作用中的转移途径是A二氧化碳二氧化碳叶绿素叶绿素葡萄糖葡萄糖B二氧化碳二氧化碳ATP葡萄糖葡萄糖C二氧化碳二氧化碳五碳化合物五碳化合物葡萄糖葡萄
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