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1、生物光合作用第1页，本讲稿共30页能量之源-光与光合作用第2页，本讲稿共30页捕获光能的色素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b叶绿素（叶绿素（占总量的占总量的3/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（占总量的占总量的1/4）橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色第3页，本讲稿共30页叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光第4页，本讲稿共30页叶绿素的吸收光谱叶绿素的吸收光谱0400500600700 nm 50100叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素a第5页，本讲稿共30页叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收红光和蓝紫光主要吸收红光和蓝紫光胡萝
2、卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光这些色素吸收的光能都可以用于光合作用这些色素吸收的光能都可以用于光合作用色素对绿光的吸收最少，所以绿光被反射色素对绿光的吸收最少，所以绿光被反射出来，叶片就呈现绿色。出来，叶片就呈现绿色。叶绿体中色素的作用叶绿体中色素的作用吸收光能吸收光能 传递光传递光能能 转化光能转化光能 第6页，本讲稿共30页与生活的联系温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃或塑料大棚？的玻璃或塑料大棚？温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的光源？的光源？第7页，本讲稿共30页影响叶绿素形成
3、的条件影响叶绿素形成的条件 光光温度温度矿质元素矿质元素 光是影响叶绿素形成的主要条件。而光过强，叶绿素又会受光氧化而破坏。叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响。叶绿素形成的最低温度约2，最适温度约30,最高温度约40。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。氮和镁是叶绿素的组成成分，铁、锰、铜、锌等则在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。因此，缺少这些元素时都会引起缺绿症，其中尤以氮的影响最大，因而叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标志。第8页，本讲稿共30页光合作用色素存在的部位光合作用色素存在的部位-类囊体薄膜上第9页，本讲稿共30页基
4、质基质基粒基粒片层片层外膜外膜内膜内膜叶叶绿绿体体结结构构模模式式图图第10页，本讲稿共30页光合作用的发现过程 16481648年，年，比利时比利时 海尔蒙特：海尔蒙特：把一棵重把一棵重2 25kg5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重门制作了桶盖。五年以后，柳树增重8080多千克，而多千克，而土壤却只减少了土壤却只减少了100g100g。海尔蒙特为此提出了建造植物体
5、的原料是水分这一观点，海尔蒙特为此提出了建造植物体的原料是水分这一观点，但是当时他却没有考虑到空气的作用。但是当时他却没有考虑到空气的作用。第11页，本讲稿共30页1771年，普里斯特利年，普里斯特利(英英)的实验的实验结论：绿色植物可以更新空气思考思考1、蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？2、这个实验说明了什么问题？这个实验说明了什么问题？第12页，本讲稿共30页缺陷？缺陷？没有发现光在植物更新空气中的作用，之没有发现光在植物更新空气中的作用，之后有人重复他的实验却得到了相反的结论，后有人重复他的实验却得到了相反的结论，认为植物和动物一样能使空气变污
6、浊。认为植物和动物一样能使空气变污浊。1779年，荷兰科学家英格豪斯做了年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次多次植物更新空气的实验，发现这个实验只有植物更新空气的实验，发现这个实验只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶才能更新空气。才能更新空气。1785年，人们发现了空气的组成，才明确年，人们发现了空气的组成，才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。二氧化碳。1771年，普里斯特利年，普里斯特利(英英)的实验的实验第13页，本讲稿共30页1864年，萨克斯年，萨克斯(德德)的实验的实验一半遮光一半遮光一半曝光
7、一半曝光?假设假设:淀粉淀粉.置于暗处几小时的目的是什置于暗处几小时的目的是什么？么？实验得出的结论是什么？实验得出的结论是什么？曝光的一半遇碘呈深蓝色；曝光的一半遇碘呈深蓝色；遮光的一半没有颜色变化遮光的一半没有颜色变化问题问题:产物产物?第14页，本讲稿共30页结论结论?1 2第15页，本讲稿共30页1880年，恩格尔曼的实验年，恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气?黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧细水绵和好氧细菌的装片菌的装片思考：思考：1 1为什么选用水绵做为实验材料？为什么选用水绵做为实验材料？2 2为什么选用黑暗并且没有空气的环境？为什么选用黑暗并且没有空气的环
8、境？3 3为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？曝露在光下？第16页，本讲稿共30页1939年，鲁宾和卡门实验年，鲁宾和卡门实验问题问题:光合作用释放的氧气来自水光合作用释放的氧气来自水?CO2?-同位素标记法同位素标记法.结论结论?第17页，本讲稿共30页思考：设计实验证明思考：设计实验证明CO2是光合作用原料。是光合作用原料。光合作用光合作用-是指绿色植物通过是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成有机物，并且释放氧和水转化成有机物，并且释放氧的过程。的过程。CO2 +H2O C6H12
9、O6 +O2光能光能叶绿体叶绿体第18页，本讲稿共30页光合作用的过程第19页，本讲稿共30页第20页，本讲稿共30页光反应与暗反应的区别与联系光反应与暗反应的区别与联系过程过程比较比较 光反应光反应暗反应暗反应进行部位进行部位进行条件进行条件物质转化物质转化能量转化能量转化联系联系光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供H和和ATP,暗反应暗反应为光反应提供为光反应提供ADP、Pi和和NADP+类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质光、叶绿体色素、酶光、叶绿体色素、酶许多酶，不受光限制许多酶，不受光限制1.水的光解水的光解 2.ATP的的合成合成1、CO2的固定的固定 2、C3的还原的还原光能
10、转化为光能转化为ATP和和H中活跃的化学能中活跃的化学能ATP和和H中活跃的化学能转中活跃的化学能转化为葡萄糖中稳定化学能化为葡萄糖中稳定化学能第21页，本讲稿共30页光合作用的实质：光合作用的实质：光合作用的意义：光合作用的意义：把无机物（把无机物（CO2和和H2O）转变为有机物，把光）转变为有机物，把光能转变为化学能，储存在有机物中能转变为化学能，储存在有机物中（1）是生物生存所需要有机物的最主要来源。）是生物生存所需要有机物的最主要来源。（2）是生物生存所需能量的根本来源。）是生物生存所需能量的根本来源。（3）保持大气中）保持大气中O2和和CO2含量的基本稳定。含量的基本稳定。(4)对生
11、物的进化有直接意义。对生物的进化有直接意义。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。第22页，本讲稿共30页影响光合作用的因素影响光合作用的因素影影响响光光合合作作用用强强度度的的因因素素主主要要有有光光照照强强度度、CO2浓度、温度和矿质营养。浓度、温度和矿质营养。第23页，本讲稿共30页 四、影响光能利用率的因素：四、影响光能利用率的因素：延长光合作用时间延长光合作用时间延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积增加光合作用面积增加光合作用面积光能利用率光能利用率光合作用效率光合作用效率(轮作轮作)(合理密植：间种、套种
12、合理密植：间种、套种)光照强度、光质光照强度、光质CO2浓度浓度温度温度水（水（合理灌溉）合理灌溉）矿质元素（矿质元素（合理施肥）合理施肥）第24页，本讲稿共30页色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶C6H12O6+H2OCO2吸收吸收光解光解能能固定固定还原还原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用的过程光合作用的过程光合作用怎样进行？光合作用怎样进行？第25页，本讲稿共30页 17711771年，英国科学家普利斯特做了这样一个实验：年，英国科学家普利斯特做了这样一个实验：在在光光线线充充足足的的地地方方，将将一一支支点点燃燃的的蜡蜡烛烛和和
13、一一只只小小白白鼠鼠分分别别放放到到一一个个密密闭闭的的玻玻璃璃罩罩里里，我我们们看看到到蜡蜡烛烛不不久久熄熄灭灭了了，小小白白鼠鼠也也很很快快死死去。去。将将点点燃燃的的蜡蜡烛烛与与绿绿色色植植物物一一起起放放在在一一个个密密闭闭的的玻玻璃璃罩罩内内，蜡蜡烛烛不不容容易易熄熄灭灭；将将小小鼠鼠与与绿绿色色植植物物一一起起放放在在玻玻璃璃罩罩内内，小小鼠鼠也也不不容容易易窒息而死。窒息而死。思考思考1、蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？2、这个实验说明了什么问题？这个实验说明了什么问题？第26页，本讲稿共30页 18641864年，德国科学家萨克斯做了
14、这样一个实验：年，德国科学家萨克斯做了这样一个实验：把把绿绿色色叶叶片片放放在在暗暗处处几几小小时时，目目的的是是让让叶叶片片中中的的营营养养物物质质消消耗耗掉。掉。这个叶片一半曝光，另一半遮光。这个叶片一半曝光，另一半遮光。过过一一段段时时间间后后，用用碘碘蒸蒸气气处处理理叶叶片片，发发现现遮遮光光的的那那一一半半叶叶片片 没没有有发发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。思考：思考：1.1.为什么对绿色叶片先进行暗处理？为什么对绿色叶片先进行暗处理？2 2为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？3 3这个实验的说
15、明什么问题？这个实验的说明什么问题？第27页，本讲稿共30页18801880年，德国科学家恩吉尔曼用水绵进行的实验：年，德国科学家恩吉尔曼用水绵进行的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发暗的环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围体所有受光部
16、位的周围。思考：思考：1 1为什么选用水绵做为实验材料？为什么选用水绵做为实验材料？2 2为什么选用黑暗并且没有空气的环境？为什么选用黑暗并且没有空气的环境？3 3为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？露在光下？第28页，本讲稿共30页2020世世纪纪3030年年代代，美美国国科科学学家家鲁鲁宾宾和和卡卡门门采采用用同同位位素素标记法进行了另一个光合作用的实验标记法进行了另一个光合作用的实验：用用氧氧的的同同位位素素-1818O O，分分别别标标记记H H2 2O O和和COCO2 2，使使它它们们分分别别成成为为H H2 218
17、18O O和和C C1818O O2 2，然后进行两组光合作用实验：，然后进行两组光合作用实验：第一组向绿色植物提供第一组向绿色植物提供H H2 21818O O和和COCO2 2；第二组向同种绿色植物提供第二组向同种绿色植物提供H H2 2O O和和C C1818O O2 2。在在相相同同的的条条件件下下，他他们们对对两两组组光光合合作作用用实实验验释释放放出出的的氧氧进进行行了了分分析析，结果表明第一组释放的氧全部是结果表明第一组释放的氧全部是1818O O2 2，第二组释放的氧全部是，第二组释放的氧全部是O O2 2。这个实验证明，光合作用释放的氧全部来自水这个实验证明，光合作用释放的氧全部来自水 第29页，本讲稿共30页下列关于叶绿体在细胞中的分布，叙述正确的是下列关于叶绿体在细胞中的分布，叙述正确的是()A在强光下在强光下,叶绿体以其侧面对着光源叶绿体以其侧面对着光源,以利于接以利于接受较多的光受较多的光 B在弱光下在弱光下,叶绿体以其较大的面对着光源叶绿体以其较大的面对着光源,可以可以接受更多的光接受更多的光 C在弱光下在弱光下,叶绿体会较多地聚集在背光的一侧叶绿体会较多地聚集在背光的一侧D对于一般的叶片对于一般的叶片,背光面的细胞中含有较多的叶背光面的细胞中含有较多的叶绿体绿体第30页，本讲稿共30页