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课件网) 5.4 课时2 光合作用的原理 1.概述光合作用的概念及其探索历程 2.说出光合作用过程中的物质变化和能量变化 3.说出光合作用过程中的光反应和暗反应的区别与联系 绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 这一过程可以用下面的化学反应式来概括，其中(CH2O)表示糖类。 光合作用 自然界中到处都有二氧化碳、水和阳光，然而，能够利用它们合成有机物的却只有进行光合作用的细胞。完成这一神奇过程的就是叶绿体。 那么，叶绿体完成光合作用的原理是怎样的呢？ 叶绿体如何将光能转化为化学能 又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的 光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢 我们先来分析科学家做过的一些实验。 19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，C02分子的C和O被分开，被释放，C和O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。 探索光合作用原理的部分实验 思考·讨论 一、探索光合作用的部分实验 1931年，微生物学家尼尔（C.B.Van Niel）将细菌光合作用与绿色植物的光合作用加以比较，提出了以下光合作用的通式∶CO2 +2H2A→（CH2O）+ 2A +H2O，光合细菌在光下同化CO2而没有O2的释放，O2不是来自二氧化碳而是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是将水光解。 1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H20,没有CO2）, 在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 含 DCPIP 的等渗溶液 （氧化态蓝色，还原态无色） DCPIP 被还原，检测到氧气生成 离体叶绿体 铁盐(或其他氧化剂) H2O 2H+ + O2 光照 希尔反应 水的光解 1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H20,没有CO2）, 在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 1.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 讨 论 1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。小球藻，一种含有叶绿体的单细胞绿藻。 图中左边一组用18O标记了CO2，但没有标记O2；右边一组用18O标记了H2O但没有标记CO2，其他条件都相同。 相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的是否带有放射性。（同位素标记方法）（对比实验的方法） 3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ 讨 论 鲁宾和卡门的实验说明：植物光合作用产生的氧气中全部都来自水,而并不来源于CO2。 4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 1954年，美国科学家阿尔农实验。第一个实验：实验材料还是离体叶绿体。当时人们都在思考叶绿体类囊体上的色素吸收光能后，会转化成什么形式的能量并且储存在什么化合物中。结合了对细胞直接能源物质ATP的了解，就会猜想是否会有一部分能量会用来生成ATP。阿尔农的实验处理是给离体叶绿体中加入了ADP和 ... ...
