光合作用的概念光合作用的概念指绿色植物通过指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机物，并且释放出有机物，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。光合作用的实质光合作用的实质合成有机物，储存能量合成有机物，储存能量光合作用的探究历程光合作用的探究历程观点：观点：植植物体由物体由“土壤汁土壤汁”构成，即植构成，即植物生长发育所需的物质完全来自物生长发育所需的物质完全来自土壤。土壤。问题：问题：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？亚里士多德亚里士多德(Aristotle)一、一、16481648年海尔蒙特栽培年海尔蒙特栽培柳树实验柳树实验结论：植物增结论：植物增重主要来自水重主要来自水分分（1）你认为他的结论正确吗？）你认为他的结论正确吗？（2）你认为海尔蒙特的实验设计）你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？存在什么问题？二、二、17711771年普利斯特利的实验年普利斯特利的实验结论：绿色植物可以更新空气结论：绿色植物可以更新空气重复普利斯特利的的实重复普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？可能的原因是什么？三、三、17791779年年荷兰的科学家英格豪斯荷兰的科学家英格豪斯结论：植物体只有结论：植物体只有在在光光下才能更新污下才能更新污浊的空气。浊的空气。甲甲乙乙（2 2） 英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？分吗？为什么？（1 1）他在实验中控制的单一变量是什么？）他在实验中控制的单一变量是什么？ 17851785年，由于发现了空气的组成成分，人们年，由于发现了空气的组成成分，人们才明确绿叶在光下吸收了才明确绿叶在光下吸收了CO2CO2，释放了，释放了O2O2。18451845年，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定律年，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。学能储存起来。（3）在这一过程中，光能哪里去了？）在这一过程中，光能哪里去了？光能转化为化学能储存光能转化为化学能储存在什么物质中？在什么物质中？四、四、18641864年德国的植物学家萨克斯年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验采用碘液检测淀粉的方法进行实验萨克斯，萨克斯，J.von Sachs (18321897) 暗处理暗处理叶部分遮光叶部分遮光光照光照滴加碘液滴加碘液为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？这个实验得出什么结论？这个实验得出什么结论？结论：植物在结论：植物在光光下产生了下产生了淀粉淀粉光合作用在哪里进行？光合作用在哪里进行？没没有有氧氧气气的的黑黑暗暗环环境境没没有有氧氧气气的的有有光光环环境境极极细细的的光光束束五、五、18801880年，恩格尔曼的实验：年，恩格尔曼的实验：100100页页实验证明：氧是由实验证明：氧是由叶绿体叶绿体释放出来的，释放出来的，叶绿叶绿体体是绿色植物进行光合作用的场所。是绿色植物进行光合作用的场所。提出问题：提出问题：光合作用释放的氧气到底来自二光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？氧化碳还是水？1、需要标记什么元素？、需要标记什么元素？2、如何作出假设？、如何作出假设？3、怎样设计分组对照实验？、怎样设计分组对照实验？4、预测实验结果有几种情况？、预测实验结果有几种情况？5、得出什么结论？、得出什么结论？六、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）六、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）CO2H218O?C18O2H2O?预测预测1：若第一组为：若第一组为O2，第二组为，第二组为18O2，则全部来自，则全部来自H2O预测预测2：若第一组为：若第一组为18O2 ，第二组为，第二组为O2 ，则全部来自，则全部来自CO2预测预测3：若两组既有：若两组既有18O2、也有、也有O2，则来自两者。，则来自两者。第一组第一组第二组第二组绿色植物绿色植物（如小球（如小球（如小球（如小球 藻）藻）藻）藻）CO2H218O18O2C18O2H2OO2结论：结论：光合作用释放的氧气全部来自水光合作用释放的氧气全部来自水 第一组第一组第二组第二组光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？美国卡尔文美国卡尔文用用1414C C标记标记1414COCO2 2，供小球藻，供小球藻进行光合作用，探明了进行光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C在光合作用中转在光合作用中转化成有机物中化成有机物中C C的途径，的途径，这一途径称为卡尔文循环。这一途径称为卡尔文循环。年代年代科学家科学家结论结论16641664海尔蒙特海尔蒙特水分是植物建造自身的原料水分是植物建造自身的原料17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是是光合作用的场所。光合作用的场所。19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳碳来自来自COCO2 2光合作用的过程光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据: :反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶光、色素、酶叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：H2O H + O2光能光能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi 能量（能量（光能光能） ATP酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中H场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化进入叶绿进入叶绿体基质，体基质，参与暗反参与暗反应应供暗反供暗反应使用应使用CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH糖类糖类卡尔文循环卡尔文循环暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATPH 、ADP+Pi叶绿体的叶绿体的基质基质中中 ATP中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等等 有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)+ C5 H2O酶酶糖类糖类H 、ATP、酶、酶场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPH 联系联系比较光反应、暗反应比较光反应、暗反应光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶 （不需光）酶、（不需光）酶、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体叶绿体基质基质中中水的光解；水的光解； ATP的合成的合成CO2的固定；的固定； C3的还原的还原 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能ATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能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HH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi 。 CO2+H2O （CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：光反应光反应H2O 2 H + 1/2O2+Pi+光能光能ATP酶酶ADP水的光解：ATPATP的合成的合成 ：暗反应暗反应CO2的还原： 2C2C3 3 + H (CH+ H (CH2 2O) + CO) + C5 5酶酶ATPATPCO2的固定： CO2 + C5 2C3酶酶总结：总结：原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：能量的转移途径：碳的转移途径：碳的转移途径：光能光能ATPATP中中活跃活跃的化学能的化学能(CH2O)中中稳定稳定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用于于_ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_， H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类光合作用原理的应用光合作用原理的应用光合作用强度光合作用强度l光合作用强度指的是植物在光照下，单位时间、单位光合作用强度指的是植物在光照下，单位时间、单位面积同化二氧化碳的量，常用单位为毫克二氧化碳面积同化二氧化碳的量，常用单位为毫克二氧化碳/ /平平方分米方分米/ /小时。小时。实际光合作用强度是植物在光照下实际实际光合作用强度是植物在光照下实际同化二氧化碳的量，但植物在进行光合作用时也进行同化二氧化碳的量，但植物在进行光合作用时也进行呼吸作用，会同时放出二氧化碳，因此所测得的一般呼吸作用，会同时放出二氧化碳，因此所测得的一般为表面光合作用或净光合作用，就是实际光合作用所为表面光合作用或净光合作用，就是实际光合作用所同化的二氧化碳的量减去因呼吸作用而释放的二氧化同化的二氧化碳的量减去因呼吸作用而释放的二氧化碳的量。一般所说的光合作用强度，就是指净光合作碳的量。一般所说的光合作用强度，就是指净光合作用强度。用强度。 影响影响光合作用强度光合作用强度的因素？的因素？COCO2 2的浓度，光照强弱；光的成分；温度的高低、的浓度，光照强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。必需矿物质元素、水分等。例：适当提高例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。化能合成作用化能合成作用能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化时某些无机物氧化时所释放的能量所释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类等少数种类的细菌的细菌化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量 能够直接把从外界环境能够直接把从外界环境摄取的无机物转摄取的无机物转变成为自身的组成物质变成为自身的组成物质，并储存了能量的一，并储存了能量的一类生物类生物 不能直接利用无机物制成有机物不能直接利用无机物制成有机物，只能，只能把从外界把从外界摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物转变成自身的转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物组成物质，并储存了能量的一类生物 如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：人、动物、真菌如：人、动物、真菌( (如蘑菇如蘑菇) ) 、多数的细菌（乳酸菌、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等大肠杆菌）等自养生物：自养生物：异养生物：异养生物：绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较： 光合作用光合作用 有氧呼吸有氧呼吸在哪些细在哪些细胞进行胞进行反应场所反应场所反应条件反应条件物质转化物质转化能量转变能量转变联系联系含叶绿体的细胞含叶绿体的细胞叶绿体叶绿体线粒体（主要场所）线粒体（主要场所）光、色素、酶光、色素、酶氧气、酶氧气、酶无机物无机物 有机物有机物活细胞活细胞光能转变为化学能光能转变为化学能储储存存在有机物中在有机物中将有机物中的能量将有机物中的能量释放释放出来，一部分转移到出来，一部分转移到ATPATP中中光合作用光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础的产物为细胞呼吸提供了物质基础有机物和氧气；有机物和氧气；细胞呼吸细胞呼吸产生的二氧化产生的二氧化碳可被光合作用所利用碳可被光合作用所利用分解有机物分解有机物光能转换为生命动力的过程光能光能光光反应反应ATPATP中活中活跃的化跃的化学能学能有机物有机物中稳定中稳定的化学的化学能能各项生各项生命活动命活动ATPATP中活中活跃的化跃的化学能学能利用利用细胞细胞呼吸呼吸光合作用光合作用暗暗反应反应直接的能量来源：直接的能量来源：ATP最终的能量来源：最终的能量来源：太阳的光能太阳的光能