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第五章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源——光与光合作用 光合作用的原理和应用 什么是光合作用？ 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧 的过程。 1864年萨克斯(德国) 光反应阶段 光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行,这个阶段叫做光反应阶段。 暗反应阶段 光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。 光合作用原理的应用 例：控制光照的强弱和温度的高低，适当增加作物环境中二氧化碳的浓度 化能合成作用 概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。 * * 这棵树能进行光合作用吗？ 想一想,光合作用与我们有关吗? 吸入光合作用释放的氧 所吃食物直接或间接来自光合作用制造的有机物 五年后 17世纪40年代，赫尔蒙特(J.B. van Helmont，荷兰) 柳树增重74.47kg 土壤减少0.06kg 植物增重主要来自水分 不足：没有考虑到空气对光合作用的影响。 1771—1777，英国 约瑟夫·普里斯特利 现象： 蜡烛 熄灭。 现象： 蜡烛 持续 燃烧。 现象： 小鼠 死亡。 现象： 小鼠 存活。 结论： 植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。 疑问：不同的人重复实验，有的成 功，有的失败，原因何在？ 1779 荷兰 英格豪斯 叶片和绿色枝条在阳光下，才能更新空气的成分。 绿色植物在光下释放氧气。 结论： 结论:绿色植物的叶片在光合作用中产生了淀粉 1880年 德国科学家 恩吉尔曼 现象： 分析 ： 在没有空气的黑暗环境中 好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。 光线照射部位进行光合作用产生了氧气。 1880年 德国科学家 恩吉尔曼 在没有空气的光亮环境中 现象： 集中原因： 见光叶绿体部位有氧气的产生。 好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。 结论： 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？ 1938，美国科学家 鲁宾和卡门 H2O C18O2 H218O CO2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 结论: 光合作用释放的氧全部来自水。 20世纪４0年代,美国科学家卡尔文 (M.Calvin) CO2 碳的同位素 14C CO2 14 ( CH2 O)+O2 14 CO2+ H2O 14 光能 叶绿体 光合作用的反应式 6CO2+12H2*O C6H12O6+6*O2+6H2O 光能 叶绿体 光合作用的过程 色素分子 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 [H] 酶 酶 C6H12O6 +H2O CO2 吸收 光解 固定 还原 酶 光反应 暗反应 光合作用的过程 反应物： 水、ADP、Pi 生成物： [H]、O2、ATP 场所： 类囊体的薄膜上(基粒片层薄膜) 能量： 光能→活跃的化学能 场所： 叶绿体内的基质中 反应物： [H]、ATP、CO2、C5 生成物： ADP、Pi、（CH2O）、H2O 能量： 活跃的化学能→稳定的化学能 光反应和暗反应的比较 场所 条件 物质变化 能量 变化 光反应 暗反应 基粒片层结构薄膜上 基质中 光、色素、水、酶 [H]、 ATP 、CO2 、酶 水的光解ATP的生成 CO2的固定C3的还原 光能 活跃的化学