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1、2018届一轮复习（14）光合作用发现史中的经典实验-ppt精品课件汉水丑生汉水丑生微信公众号微信公众号二维码二维码 专注于生物教学和高考！专注于生物教学和高考！汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品光合作用发现史中的经典实验光合作用发现史中的经典实验光合作用（一）光合作用（一）17711771年，年，普利斯特利普利斯特利的实验的实验 普利斯特利认为：普利斯特利认为：植物可以更新植物可以更新因蜡烛燃烧或小白因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变浑浊的鼠呼吸而变浑浊的空气空气。 当时有人重复了普利斯特利的实验，有的成功了，当时有人重复了普利斯特利的实验，有的成功了，有的却失败了。有的却失败了。汉汉水水丑丑生生侯侯
2、伟伟作作品品 经过了经过了100100多年的探索，人们才明确植物吸收二多年的探索，人们才明确植物吸收二氧化碳和水，氧化碳和水，在阳光的照射下在阳光的照射下，产生了氧气。，产生了氧气。 在这一过程中，光能哪去了？在这一过程中，光能哪去了？ 依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程中把光能转化成其他形式的能量储存起来。中把光能转化成其他形式的能量储存起来。 储存在什么物质中呢？储存在什么物质中呢？汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品 土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。 马铃薯的叶片中有淀粉吗？马铃薯的叶片中有淀粉吗？ 先用热酒精使叶
3、片脱色，后滴加碘液。先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。 植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？18641864年年萨克斯萨克斯的实验的实验植物叶片中本来就有淀粉，如何解决？植物叶片中本来就有淀粉，如何解决？暗处理一晚上暗处理一晚上 光合作用发生在植物叶片细胞的那种光合作用发生在植物叶片细胞的那种结构中的呢？结构中的呢？18871887年恩格尔曼的实验年恩格尔曼的实验实验对象：水绵（叶绿体呈实验对象：水绵（叶绿体呈_状）、好氧细菌。状）、好氧细菌。自变量：叶绿体是否照到光。自变量：叶绿体是否照到光。因变量：叶绿体照光部位是否产生氧气，观测指标是因变量：叶绿体照光
4、部位是否产生氧气，观测指标是_。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品因变量：叶绿体照光部位是否产生氧气，观测指标是因变量：叶绿体照光部位是否产生氧气，观测指标是_。实验结果实验结果：叶绿体集中分布在叶绿体的照光部位。叶绿体集中分布在叶绿体的照光部位。实验结论实验结论： 氧气是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用氧气是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所的场所汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品COCO2 2 + H+ H2 2O O光能光能叶绿体叶绿体(CH(CH2 2O) + OO) + O2 2CO2 + H2O光能叶绿体(CH2O) + O2 问题：光合作用产生的氧气中的氧来自CO2 还是H2O？19
5、39年，鲁宾和卡门的实验AB ? ?汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品同位素标记法小结：同位素标记法小结： 质子数相同，中子数不同的同一元素。例如，质子数相同，中子数不同的同一元素。例如，最早发现的碳元素原子量是最早发现的碳元素原子量是12，后来又发现了原子量，后来又发现了原子量为为13和和14的碳元素，的碳元素，12C、13C和和14C除了原子量不同除了原子量不同外，其他的化学性质相同，因此只能放在元素周期表外，其他的化学性质相同，因此只能放在元素周期表的同一位置，这就是同位素名称最初的由来。的同一位置，这就是同位素名称最初的由来。同位素：同位素：放射性同位素放射性同位素：稳定性同位素稳定性同
6、位素：原子核能自动放射出看不见的具有原子核能自动放射出看不见的具有一定穿透能力的射线。用特定的显一定穿透能力的射线。用特定的显影装置可检测到。影装置可检测到。原子核比较稳定，不能发出射线原子核比较稳定，不能发出射线汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品 14C是放射性同位素，是放射性同位素，12C、13C则是则是稳定性同位素。高中阶段学习过的放射稳定性同位素。高中阶段学习过的放射性同为素还有性同为素还有_、_、_、131I等。需要注意的是等。需要注意的是15N和和18O是稳定性同位素。是稳定性同位素。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品科学家通过特殊的放射性显影装置追踪放
7、射性同位素科学家通过特殊的放射性显影装置追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清生命活动和化学反应的过程。标记的化合物，可以弄清生命活动和化学反应的过程。例如。例如。用用3H标记的氨基酸可以用来研究标记的氨基酸可以用来研究_过程过程35S标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的过程中菌的过程中_是否进入大肠杆菌是否进入大肠杆菌。32P标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的过程中过程中_是否进入大肠杆菌是否进入大肠杆菌14C标记的标记的14CO2可以用来研究可以用来研究_的过程的过程同位素的应用：同位素的
8、应用：汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品大肠杆菌大肠杆菌1、噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？、噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？假设一：噬菌体的蛋白质外壳进假设一：噬菌体的蛋白质外壳进入细菌，入细菌，DNA未进入未进入假设二：噬菌体的假设二：噬菌体的DNA进入细菌，进入细菌，蛋白质外壳未进入蛋白质外壳未进入假设三：噬菌体的假设三：噬菌体的DNA和蛋白质外和蛋白质外壳都进入了细菌壳都进入了细菌2、如何才能知道噬菌体的、如何才能知道噬菌体的DNA和和蛋白质外壳有没有进入细菌？蛋白质外壳有没有进入细菌？放射性同位素示踪法放射性同位素示踪法汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品大肠杆菌大肠杆菌能不能用能不能用H3、C1
9、4标记噬菌体？标记噬菌体？DNA：C、H、O、N、P蛋白质：蛋白质：C、H、O、N、SP32S35能不能同时用能不能同时用P32和和S35标记噬菌体？标记噬菌体？先标记细菌：先标记细菌：在含有放射性同位素在含有放射性同位素在含有放射性同位素在含有放射性同位素32323232P P P P的培养基中培养细菌。的培养基中培养细菌。的培养基中培养细菌。的培养基中培养细菌。再标记噬菌体再标记噬菌体: :用上述细菌培养噬菌用上述细菌培养噬菌用上述细菌培养噬菌用上述细菌培养噬菌体，制备含体，制备含体，制备含体，制备含32323232P P P P的噬菌体的噬菌体的噬菌体的噬菌体如何标记噬菌体？如何标记噬菌
10、体？汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品第一组实验：第一组实验：用用35S标记的噬菌体（跟踪噬菌体的标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液的放射性。离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液的放射性。第二组实验：第二组实验：用用32P标记的噬菌体（跟踪噬菌体的标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液的放射性。离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液的放射性。用用18O标记的标记的H218O和和
11、C18O2可以用来研究可以用来研究_。同位素的应用：同位素的应用：科学家也可通过测量分子质量或用离心技术来区科学家也可通过测量分子质量或用离心技术来区别同位素别同位素。用用15N标记的大肠杆菌标记的大肠杆菌的的DNA可以用来研究可以用来研究_。提问提问4 4 四条链中，有两条是原来的模板链，称为四条链中，有两条是原来的模板链，称为“母链母链”，两条新合成的链称为两条新合成的链称为“子链子链”，你觉得复制后的两个你觉得复制后的两个DNADNA的的两条链是怎样的？两条链是怎样的？三、对复制方式的推测三、对复制方式的推测半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制N14N14N15N15你觉得这两种你觉
12、得这两种DNADNA最大的区别是什么？最大的区别是什么？如何依据两种如何依据两种DNADNA分子质量不同这一特点来区分两分子质量不同这一特点来区分两种种DNADNA？分子质量分子质量离心离心轻轻DNADNA重重DNADNAN14N15中中DNADNA汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品按按半保留半保留复制演绎推理复制演绎推理15N15N15N14N14N15N14N14N14N15N14N14N14N15N结果结果预期预期按按全保留全保留复制演绎推理复制演绎推理DNADNA复复制制2 2次次亲代亲代DNADNA在在14N环境环境中中DNADNA复制复制1 1次次15N15N15N15N14N14N
13、14N14N14N14N15N15N14N14N结果结果预期预期卡尔文的思路：用C14标记的C14O2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性依次出现在什么物质里，从而弄明白CO2中的碳转化成有机物的途径。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品 将小球藻放置在密将小球藻放置在密闭容器中容器中,然后将然后将14C标记的的14CO2通入容器，通入容器，在照光后的不同在照光后的不同时间，将培养的小球藻浸入，将培养的小球藻浸入热的乙醇中，的乙醇中，这种种处理有三种功效理有三种功效:杀死死细胞、胞、终止止酶的的作用、提取溶解的分子。然后将提取物用作用、提取溶解的分子。然后将提取物用纸层析法析法分离，分离，
14、并通并通过一定的方法一定的方法鉴定其成分定其成分。 通C14O2光下培养杀死细胞，终止光合作用提取溶液中的物质，纸层析法分离从滤纸上洗脱物质，并鉴定实验结果： 照光照光3030秒，发现放射性出现在多种化合物秒，发现放射性出现在多种化合物中，有中，有C C3 3、C C4 4、C C5 5、C C6 6、C C7 7化合物。化合物。如何确定放射性如何确定放射性首先首先出现在哪个化合物中？出现在哪个化合物中？ 卡尔文和他的科研小组通过不断卡尔文和他的科研小组通过不断缩短光照缩短光照时间，时间，发现放射性几乎只出现在一种三碳化合发现放射性几乎只出现在一种三碳化合物（物（ C C3 3化合物）中，从而
15、证明最先生成的是化合物）中，从而证明最先生成的是C C3 3化合物。化合物。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构1 1、提取绿叶的色素、提取绿叶的色素 原理：原理：色素能溶解色素能溶解在有机溶剂在有机溶剂无水乙醇无水乙醇中，所以可用无水乙中，所以可用无水乙醇提取色素。醇提取色素。称取称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。的绿叶，剪碎，放入研钵中。一、绿叶中一、绿叶中色素的提取和分离色素的提取和分离（二氧化硅二氧化硅有助于有助于研磨得充分研磨得充分，碳酸钙碳酸钙可可防止研磨中色素被破坏防止研磨中色素被破坏。）。）少许二氧化硅和碳酸钙少许二氧化硅和碳酸钙再放入再放入
16、10mL10mL无水乙醇无水乙醇迅速、充分的研磨迅速、充分的研磨汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品 将研磨液迅速倒入玻将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。璃漏斗中进行过滤。收集滤液收集滤液, ,封口。封口。制备滤纸条制备滤纸条铅笔线铅笔线画铅笔细线画铅笔细线画滤液细线画滤液细线细、直细、直、齐齐 重复重复2 23 3次次2 2、分离绿叶中的色素、分离绿叶中的色素 纸层析法纸层析法原理：原理：不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。不同，从而分离色素。层析液层析液培养皿培养皿 纸层析法纸层析法色素的分离：色素的分离：汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品色素在
17、层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度色素在层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。小，扩散速度慢。注意：注意：层析液不能没及滤液线层析液不能没及滤液线（石油醚）（石油醚）叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a( ( ( (蓝绿色蓝绿色) ) ) )叶绿素叶绿素b b（黄绿色黄绿色）胡萝卜素胡萝卜素（ 橙黄色橙黄色）叶黄素叶黄素（黄黄 色色）胡胡爷爷爱爱币币(1/4)(1/4)(1/4)(1/4)(3/4)(3/4)(3/4)(3/4)3 3、色素的种类、色素的种类汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金分析：为什么植物春夏叶子翠绿
18、，而深秋则叶片金黄呢？黄呢？ 由于叶绿素的含量大大超过类由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色的绿色由于叶绿素比类胡萝卜素易由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来胡萝卜素的颜色显示出来二、色素的作用二、色素的作用吸收、传递、转化光能吸收、传递、转化光能实验表明：叶绿素主要吸收实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光，类胡萝卜，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。素主要吸收蓝紫光
19、。色素对绿光吸收最少。光谱仪测定的叶绿素的吸收光谱光谱仪测定的叶绿素的吸收光谱汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品 恩格尔曼在证明了光合作用的放氧部位是叶绿体恩格尔曼在证明了光合作用的放氧部位是叶绿体后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，结果见下图：射水绵临时装片，结果见下图： 如何解释好氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光照射如何解释好氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光照射的水绵细胞附近？的水绵细胞附近？7(2014绵阳模拟绵阳模拟)某生物兴趣小组想探究蔬菜不同某生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶绿叶”、“嫩黄叶嫩黄叶”，做，做“绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离”实验。实验。实验结果如右图，下列判断正确的是实验结果如右图，下列判断正确的是()A汉水丑生汉水丑生微信公众号微信公众号二维码二维码 专注于生物教学和高考！专注于生物教学和高考！汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品
