光合作用的发现历程

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1、学习目标学习目标 说出对光合作用的认识过程；说出对光合作用的认识过程；掌握光合作用的概念和总反应式；掌握光合作用的概念和总反应式；了解放射性同位素标记法；了解放射性同位素标记法；体会科学研究过程的艰辛。体会科学研究过程的艰辛。光合作用的发现历程光合作用的发现历程思考：思考：古时候，人们一直以为小小的种子之所以能够长古时候，人们一直以为小小的种子之所以能够长成参天大树，它那粗壮的树干和繁茂的树枝完全成参天大树，它那粗壮的树干和繁茂的树枝完全是由是由“土壤汁土壤汁”变化而来的，事情果然是这样吗？变化而来的，事情果然是这样吗？亚里士多德亚里士多德1、海尔蒙特海尔蒙特(V.Helment)的实验的实验

2、 结论：结论：1648比利时比利时,范范海尔蒙特海尔蒙特五年后五年后柳树增重柳树增重74.5kg74.5kg干土减重干土减重0.06kg0.06kg柳苗重柳苗重2kg2kg干土重干土重90kg90kg植物生长所需要的养料主要来自于植物生长所需要的养料主要来自于水水，而不是土壤。，而不是土壤。？海尔蒙特海尔蒙特思考：思考：海尔蒙特的实验忽视了什么对于有机物形海尔蒙特的实验忽视了什么对于有机物形成所起的作用？成所起的作用？土壤中损失的少量重量是什么？土壤中损失的少量重量是什么？空气空气无机盐无机盐2、普利斯特莱普利斯特莱(J.Priestley)的实验的实验1771英国英国,普利斯特莱普利斯特莱1

3、648 结论：结论：植物生长不仅需要土壤中的水，而且需要从空气中植物生长不仅需要土壤中的水，而且需要从空气中吸收吸收COCO2 2，同时释放出，同时释放出O O2 2。普利斯特莱普利斯特莱思考：思考：如何设计实验证明之？如何设计实验证明之？人们重复普利斯特莱的实验，但有的人成人们重复普利斯特莱的实验，但有的人成功了，而有的人失败了，你能找到原因吗？功了，而有的人失败了，你能找到原因吗？光照光照以以“光照与否光照与否”作为单一变量设计对照试验作为单一变量设计对照试验3、英根豪斯英根豪斯(J.Ingenhousz)的实验的实验164817711779荷兰荷兰,扬扬英根豪斯英根豪斯 结论：结论：植物

4、需要植物需要阳光阳光才能制造出才能制造出O O2 2。英根豪斯英根豪斯思考：思考：植物在阳光下只产生氧气吗？植物在阳光下只产生氧气吗？4、萨克斯萨克斯(J.von Sachs)的实验的实验1648177117791864德国德国,萨克斯萨克斯 结论：结论：植物叶片在植物叶片在阳光阳光下可以产生下可以产生淀粉。淀粉。1 1、把绿色叶片放在暗处几小时进行、把绿色叶片放在暗处几小时进行 饥饿处理。饥饿处理。2 2、然后把这个叶片一半曝光，另一、然后把这个叶片一半曝光，另一 半遮光，放置一段时间。半遮光，放置一段时间。3 3、然后，放入酒精中隔水加热，再、然后，放入酒精中隔水加热，再 用碘蒸气处理叶片

5、。用碘蒸气处理叶片。实验过程：实验过程：实验目的：实验目的：证明绿色植物在光下能制造淀粉。证明绿色植物在光下能制造淀粉。萨克斯萨克斯思考：思考：光合作用的反应场所是什么？如何实验证明？光合作用的反应场所是什么？如何实验证明？5、恩吉尔曼恩吉尔曼(C.Engelmann)的实验的实验 结论：结论：叶绿体叶绿体是光合作用的场所。是光合作用的场所。1648177117791864 1880 德国德国,恩吉尔曼恩吉尔曼恩吉尔曼恩吉尔曼恩格尔曼实验方法的巧妙之处1.材料：水绵-水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 好氧细菌-可以确定释放氧气多的部位2.环境：没有空气-排除了氧气的干扰 黑暗环境中-排除了光

6、的干扰3.对比实验：极细的光束-使叶绿体上可分为有光和无光部位形成对照实验 还可使叶绿体上分为光多和光少的部位形成对比实验 临时装片要重新暴露在光下-反过来再一次验证实验结论试一试：试一试：你能写出光合作用的反应式吗？你能写出光合作用的反应式吗？H2O+CO2O2+(CH2O)叶绿体叶绿体光能光能思考：思考：什么是光合作用？什么是光合作用？指绿色植物通过指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存能量的转化成储存能量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。（P76-P76-第一段）第一段）思考：思考：H H2 2O O和和COC

7、O2 2都含有氧元素，你知道光合作用产都含有氧元素，你知道光合作用产 生的生的O O2 2中的氧元素来自于中的氧元素来自于H H2 2O O还是还是COCO2 2吗？吗？如果让你证明之，你有何思路？如果让你证明之，你有何思路？小常识：放射性同位素标记法小常识：放射性同位素标记法 同位素：同位素：两个原子质子数相同，但中子数不同，两个原子质子数相同，但中子数不同，具有相同的原子序，在周期表上是同一位置的元具有相同的原子序，在周期表上是同一位置的元素，称为同位素。素，称为同位素。放射性同位素：放射性同位素：放射性同位素的原子核很不稳定，放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出某种可以

8、检测到的射会不间断地、自发地放射出某种可以检测到的射线，直至变成另一种稳定的同位素。线，直至变成另一种稳定的同位素。放射性同位素标记法：放射性同位素标记法：放射性同位素与这种元素放射性同位素与这种元素的其它同位素具有相同的化学性质。利用放射性的其它同位素具有相同的化学性质。利用放射性同位素代替非放射性的同位素参与生物化学反应，同位素代替非放射性的同位素参与生物化学反应，用仪器对其进行跟踪观测，可以弄清化学反应的用仪器对其进行跟踪观测，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做详细过程。这种方法叫做放射性同位素标记法放射性同位素标记法。有关生物大分子的结构与功能的研究，几乎都要有关生物大分子的结构

9、与功能的研究，几乎都要借助于该方法。借助于该方法。6、鲁宾鲁宾(S.Ruben)和卡门和卡门(M.Kamen)的实验的实验164817711940美国美国,鲁宾、卡门鲁宾、卡门17791864 结论：结论：植物光合作用释放的植物光合作用释放的氧气氧气来自于来自于水。水。1880C18O2H218OCO2H2O18O2O2光照射下的光照射下的小球藻悬液小球藻悬液鲁宾鲁宾卡门卡门7、卡尔文卡尔文(M.Calvin)的实验的实验 贡献：贡献：COCO2 2被用于合成糖类等有机物的复杂过程。被用于合成糖类等有机物的复杂过程。1948美国美国,卡尔文卡尔文164817711940177918641880

10、卡尔文卡尔文 经过经过众多科学家众多科学家长达长达300300年年的不懈努力，的不懈努力，人类逐渐了解了光合作用的基本知识，但人类逐渐了解了光合作用的基本知识，但如今关于光合作用的未解之谜还有很多，如今关于光合作用的未解之谜还有很多，科学家还科学家还需要继续探究需要继续探究关于光合作用的科学研究结束了吗？关于光合作用的科学研究结束了吗？1648177119401779186418801948现在及未来现在及未来海尔蒙特海尔蒙特普利斯特莱普利斯特莱 英根豪斯英根豪斯萨克斯萨克斯恩吉尔曼恩吉尔曼 鲁宾和卡门鲁宾和卡门卡尔文卡尔文？（4 4）恰当地选材恰当地选材（如恩吉尔曼的实验材料：水绵和好（如恩

11、吉尔曼的实验材料：水绵和好 氧细菌氧细菌)（1 1）设置对照实验设置对照实验（如萨克斯的暴光和遮光实验、（如萨克斯的暴光和遮光实验、英根豪斯将枝条放在光下和暗处英根豪斯将枝条放在光下和暗处)（2 2）控制单一变量控制单一变量（鲁宾和卡门标记（鲁宾和卡门标记HH2 2O O和和COCO2 2中中 的的O)O)（3 3）显性化的实验现象显性化的实验现象（普利斯特莱实验利用蜡烛创（普利斯特莱实验利用蜡烛创 造条件，使无法观察到的空造条件，使无法观察到的空 气成分变化表现出来气成分变化表现出来)1.在光合作用的发现过程中，几位科学家做了几个著名的实验，关于这些实验设计在逻辑上的严密性和意义，不正确的是

12、()。A普利斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡证明了绿色植物在光照条件下吸收CO2，放出O2，从而更新了空气B萨克斯把绿色叶片部分曝光，遮光部分是作为对照处理证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉C恩格尔曼用水绵和好氧细菌以极细光束照射，曝光是作为对照处理证明了氧气由叶绿体释放出来，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所D鲁宾和卡门用同位素分别标记CO2和H2O，供绿色植物利用，分析各自放出的氧证明光合作用释放的氧气全部来自H2OA课堂评价课堂评价2德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处“饥饿饥饿”处理处理(消耗掉叶片中的淀粉消耗掉叶片中的淀粉)

13、数小时后，再把叶片的一部分遮光，数小时后，再把叶片的一部分遮光，一部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用一部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘蒸气处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下碘蒸气处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是列有关本实验的分析及结论合理的是()。本实验未设对照组本实验未设对照组有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光能将实验证明叶绿体利用光能将CO2转变成了淀粉转变

14、成了淀粉A只有只有 B只有只有C只有只有 D全部全部A课堂评价课堂评价3 3、选一盆天竺葵预先放在黑暗中、选一盆天竺葵预先放在黑暗中48h48h，再将整个叶片左侧用黑纸夹，再将整个叶片左侧用黑纸夹住，在阳光下照住，在阳光下照4h4h，剪下此叶片，剪下此叶片，用打孔器分别在该叶片的不同部位用打孔器分别在该叶片的不同部位取下取下A A、B B两个圆片两个圆片(如右图如右图)，放在，放在酒精中加热脱色，再用清水漂洗，酒精中加热脱色，再用清水漂洗，取出后加碘液，请据此回答取出后加碘液，请据此回答:(1)(1)将植株在黑暗中放将植株在黑暗中放48h48h的目的是的目的是 。(2)A(2)A、B B两个圆

15、片中两个圆片中,变蓝的是变蓝的是 ，说明该处进行光合作，说明该处进行光合作 用产生了用产生了 。(3)(3)比较比较A A和和B,B,说明说明 。B B淀粉淀粉光合作用需要光光合作用需要光课堂评价课堂评价使植物体内原有淀粉全使植物体内原有淀粉全部消耗掉部消耗掉4 4、海尔蒙特用桶盛着称好重量的土壤，插入称好重量、海尔蒙特用桶盛着称好重量的土壤，插入称好重量 的柳条，浇以雨水，并精确地收集全部落叶等脱落的柳条，浇以雨水，并精确地收集全部落叶等脱落 物。物。5 5年后，柳树共增重年后，柳树共增重74.5kg74.5kg，而土壤的全部损，而土壤的全部损 失还不到失还不到60g60g。于是他得出结论，

16、柳条获得的。于是他得出结论，柳条获得的74.574.5 kg kg的物质只来源于水。请据此回答：的物质只来源于水。请据此回答：（1 1）根据你所掌握的生物学知识，判断海尔蒙特的）根据你所掌握的生物学知识，判断海尔蒙特的 结论是否确切结论是否确切?为什么为什么?（2 2）土壤中损失的少量物质是）土壤中损失的少量物质是 。无机盐无机盐不确切。因为他没有考虑空气对有机物形成所起的作用。不确切。因为他没有考虑空气对有机物形成所起的作用。课堂评价课堂评价5.右图是20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。他们用氧的同位素(18O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。课堂评价课堂评价(1)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是的物质是_和和_；向第二组提供的物质；向第二组提供的物质是是_和和_；向两组共同提供的是；向两组共同提供的是_。(2)图中图中a和和b分别代表分别代表_和和_，它，它们的相对分子质量比是们的相对分子质量比是_。(3)这个实验说明了这个实验说明了_。H2OC18O2H218OCO2光能和小球藻光能和小球藻O218O28:9光合作用产生的氧气中的氧全部来自水光合作用产生的氧气中的氧全部来自水