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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 問題 植物生長所需的物質(zhì)來自何處 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) 柳樹增重80kg土壤只減少0 06kg 結(jié)論 植物增重主要來自水分 一段時(shí)間后 一段時(shí)間后 3 1771年英國普利斯特利實(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)能儲存起來 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 無空氣 極細(xì)光束照射 完全暴露光下 實(shí)驗(yàn)過程 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自二氧化碳還是來自水呢 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 為解決氧氣是來自水還是二氧化碳提供了技術(shù)手段 1939年 美國的科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法 用18O做示蹤原子 對光合作用的產(chǎn)物氧氣中氧的來源進(jìn)行了探究 返回 1939年魯賓和卡門的實(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 這一途徑稱為卡爾文循環(huán) 1961年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主 問題討論 光合作用的原料 產(chǎn)物 場所和條件是什么 你能用一個(gè)反應(yīng)式表示出來嗎 一 光合作用的過程 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 劃分依據(jù) 反應(yīng)過程是否需要光能 H2O 類囊體膜 酶 1 光反應(yīng)階段 色素 光 酶 葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上 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 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 把無機(jī)物合成有機(jī)物 不僅是自身的營養(yǎng)物質(zhì) 而且是人和動(dòng)物的食物來源 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)的能量來源 維持了大氣成分的基本穩(wěn)定 綠色植物通過葉綠體 利用光能 把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物 并且釋放出氧氣的過程 整個(gè)光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化分別是什么 物質(zhì)變化 無機(jī)物 能量變化 光能 光合作用的實(shí)質(zhì) 合成有機(jī)物 儲存能量 有機(jī)物 糖類等有機(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)胞呼吸過程中 H 和ATP的來源 去路的比較 自養(yǎng)生物 能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機(jī)物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì) 并儲存了能量的一類生物 四 化能合成作用 能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(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 A 水和CO2B 色素和CO2C 水 光能 CO2D 水 色素 光能 C D 14