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1、光与光合作用光与光合作用光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用光合作用的探究历程光合作用的探究历程定义：光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用光能光能，把二氧化碳二氧化碳和水水转化成储存着能量的储存着能量的有机物有机物，并且释放出氧气氧气的过程。实质：合成有机物，储存能量。普利斯特利的实验1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500次植物更新空气的实验，结果发现：普里斯特利的实普里斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。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
2、二氧绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。化碳。1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。能转化成化学能储存起来。1864年，德国科学家萨克斯做了一个实验：他把绿叶先在暗处放置几小时，目的是消耗掉叶片中的营养物质。然后，他让叶片一半曝光，量一般遮光。过一段时间后，他用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈现深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。这一实验成功的证明光这一实验成功的证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉。合作用的产物除氧气外还有淀粉。1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究。他
3、们用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。然后进行两组实验：第一组向植物提供H2O和C18O2；第二组向同种植物提供H218O和CO2。在其他条件相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气全部是18O2。这一这一实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。氧气的来源进入20世纪40年代，科学家开始用放射性同位素14C做实验研究这一问题。美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做实验：14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明
4、了CO2中的碳在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卡尔文循环。卡尔文循环同位素标记法同位素标记法 同位素可用于追踪物质的运行和变化规律，用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。光合作用的过程光合作用的过程CO2+H2O （CH2O）+O2光能叶绿体CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体光反应阶段光反应阶段光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光必须有光才能进行才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜类囊体的薄膜上进行的。HHOHHO
5、HHOHHOO OO OH HADP+PiATP类囊体薄膜类囊体薄膜光反应阶段叶绿体中的光合色素吸收的光能有两个方面的用途：将水分解成氧和H，氧直接以分子的形式释放出去，H则被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到暗反应的化学反应中去；在相关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。这样光能转变为储存在ATP中的化学能。这些ATP将参与光合作用第二个阶段的化学反应。暗反应阶段暗反应阶段光合作用的第二个阶段中的化学反应，有没有光有没有光都可以进行都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体内的基质中叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段光反应阶段光合作
6、用第一个阶段中的化学反应，必须有光必须有光才能进行才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜类囊体的薄膜上进行的。2C3（CH2O）C5CO2还原固定H多种酶参加催化供氢酶ADP+PiATP暗反应阶段二氧化碳的固定：在暗反应阶段中，绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，不能直接被H还原。它必须首先与植物体内的C5（一种五碳化合物）结合，这个过程叫做二氧化碳的固定。一个二氧化碳分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3（一种三碳化合物）。在相关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并被H还原。随后，一些接受能量并被还原的C3经过一系列变化形成糖类；另一些接受能量并被还原的C3经过一系列变化，又形成C5，从而使暗反应阶段的化学反应持续地进行下去。光合作用过程的图解光合作用原理的应用光合作用原理的应用光合作用的强度：植物单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。化能合成化能合成自养生物：异养生物：除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿体，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。EndEnd