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第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第4節(jié) 能量之源——光與光合作用,2000多年前 亞里士多德(Aristotle),1、問(wèn)題：植物生長(zhǎng)所需的物質(zhì)來(lái)自何處？,,認(rèn)為：構(gòu)成植物 體的原料是土壤 植物增加的重量=土壤減少的重量,光合作用的探究歷程,,五年后,2、1648年比利時(shí)海爾蒙特的實(shí)驗(yàn),柳樹(shù)增重80kg 土壤只減少0.06kg,結(jié)論：植物增重主要來(lái)自水分,,一段時(shí)間后,一段時(shí)間后,,3、1771年英國(guó)普利斯特利實(shí)驗(yàn),,普利斯特利實(shí)驗(yàn),,結(jié)論：植物可以更新空氣,,4、1779年，荷蘭 英格豪斯的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)重復(fù)了500多次,結(jié)論：只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣,,1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，科學(xué)家在明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳,5、 1845年，德國(guó)的科學(xué)家梅耶指出：植物光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。,依據(jù)：能量轉(zhuǎn)換和守恒定律,,一半曝光，一半遮光,在暗處放置幾小的葉片,6、1864年薩克斯的實(shí)驗(yàn),,,,,,,結(jié)論:綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉,,,,,水綿+好氧細(xì)菌,黑暗,無(wú)空氣,極細(xì)光束照射,完全暴露光下,實(shí)驗(yàn)過(guò)程,好氧細(xì)菌集中在葉綠 體被光束照射的部位,好氧細(xì)菌分布于葉綠 體所有受光部位,7、光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用釋放的氧氣到底是來(lái)自二氧化碳還是來(lái)自水呢？,隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)了放射性 同位素，利用放射性同位素做示蹤原 子，為解決氧氣是來(lái)自水還是二氧化 碳提供了技術(shù)手段。1939年，美國(guó)的 科學(xué)家魯賓和卡門(mén)利用同位素標(biāo)記法, 用18O做示蹤原子，對(duì)光合作用的產(chǎn)物 氧氣中氧的來(lái)源進(jìn)行了探究。,返回,1939年魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn),光合作用產(chǎn)生的有機(jī) 物又是怎樣合成的呢？,20世紀(jì)40年代，美國(guó)科 學(xué)家卡爾文利用放射性 同位素14C標(biāo)記的14CO2做 實(shí)驗(yàn)研究這一問(wèn)題。最 終探明CO2中的碳在光合 作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中 的碳的途徑，這一途徑 稱(chēng)為卡爾文循環(huán)。,1961年諾貝 爾化學(xué)獎(jiǎng)得主,問(wèn)題討論,,光合作用的原料，產(chǎn)物，場(chǎng)所和條件是什么？你能用一個(gè)反應(yīng)式表示出來(lái)嗎?,,一、光合作用的過(guò)程,光反應(yīng),暗反應(yīng),劃分依據(jù):反應(yīng)過(guò)程是否需要光能,H2O,類(lèi)囊體膜,酶,,,,,1.光反應(yīng)階段,色素,光,酶,葉綠體內(nèi)的類(lèi)囊體薄膜上,,水的光解：,（還原劑）,ATP的合成：,光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中,CO2,糖類(lèi),五碳化合物 C5,氨基酸,脂肪,CO2的固定,三碳化合物 2C3,,,C3的還原,基質(zhì) 多種酶,2.暗反應(yīng)階段,CO2的固定：,C3的還原：,葉綠體的基質(zhì)中,多種酶、,,[H] 、ATP,小結(jié),需要光 色素、酶,不需要光 酶,類(lèi)囊體膜上,基質(zhì)中,水的光解；ATP的合成,CO2的固定；C3的還原,ATP中活 躍化學(xué)能,ATP中活 躍化學(xué)能,,,光能,有機(jī)物中穩(wěn) 定化學(xué)能,光反應(yīng) 為 暗反應(yīng) 提供 [H ] 和ATP，,暗反應(yīng) 為 光反應(yīng) 提供 ADP 和Pi 。,光合作用的概述,1.光合作用的概念,,2.光合作用的意義,①把無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物，不僅是自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而且是人和動(dòng)物的食物來(lái)源. ②將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機(jī)物中，提供了生命活動(dòng)的能量來(lái)源. ③維持了大氣成分的基本穩(wěn)定,綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。,,,,,,,整個(gè)光合作用過(guò)程中的物質(zhì) 變化和能量變化分別是什么？,物質(zhì)變化：,無(wú)機(jī)物,能量變化：,光能,,光合作用的實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量。,有機(jī)物,糖類(lèi)等有機(jī)物中的化學(xué)能,,有機(jī)物分解,水的光解,用于暗反應(yīng)C3的還原,與O2結(jié)合生成水,,ADP+Pi+光能 ATP,用于C3的還原，轉(zhuǎn)換成 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能,有機(jī)物分解 釋放的能量,用于各種需能的 生命活動(dòng),光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程中【H]和ATP 的來(lái)源、去路的比較,自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類(lèi)生物,（四）、化能合成作用,——能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用,例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類(lèi)的細(xì)菌,（四）、化能合成作用,教學(xué)目標(biāo)鞏固,D,1、光反應(yīng)中，ATP和O2的產(chǎn)生都離不開(kāi)……………… （ ） A. 水和CO2 B. 色素和CO2 C. 水、光能、CO2 D. 水、色素、光能,C,D,14,