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1、光合作用光合作用新叶沐浴着和煦的阳光，新叶沐浴着和煦的阳光，鸟儿在绿叶间尽情欢唱：鸟儿在绿叶间尽情欢唱：“是你给了我生命的甘露，是你给了我生命的甘露，是你给了我无穷的能量！是你给了我无穷的能量！”原料原料1原料原料2产物产物1产物产物2动力动力场所场所水水CO2O2淀粉等有机物淀粉等有机物光合作用的探究历程光合作用的探究历程观点：植物体由观点：植物体由“土壤汁土壤汁”构成，即植构成，即植物生长发育所需的物质完全来自物生长发育所需的物质完全来自土壤。土壤。问题：问题：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？亚里士多德亚里士多德(Aristotle)一、一、16271627年比利时
2、科学家海尔蒙特年比利时科学家海尔蒙特开始时开始时柳树的质量柳树的质量2. 27kg干土的质量干土的质量90kg+74.43kg0.1kg结论：植物生长所需要的养料主要来结论：植物生长所需要的养料主要来自自水水, ,而不是土壤。而不是土壤。76.7kg89.9kg5a后后实验前后的差值实验前后的差值图图A A图图B B图图D D图图C C（1）你认为他的结论正确吗？）你认为他的结论正确吗？（2）你认为海尔蒙特的实验设计）你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？存在什么问题？结论：结论：植物可以植物可以更新更新污浊污浊的空气。的空气。二、二、17711771年英国的科学家普利斯特利年英国的科学家普利
3、斯特利甲甲乙乙普利斯特利（普利斯特利（J.PristlyJ.Pristly）通过植物和）通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次动物之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用成功地应用化学方法化学方法研究植物的生长。研究植物的生长。（1 1）为什么学者们会得到不同的实验结）为什么学者们会得到不同的实验结果呢？果呢？（2 2）你认为普利斯特利在实验中忽视了）你认为普利斯特利在实验中忽视了哪种条件？哪种条件？ 三、三、17791779年年荷兰的科学家英格豪斯荷兰的科学家英格豪斯500多次植物更新空气的多次植物更新空气的实验，又有何新发现？实验，又有何新发现？植物体只有在植物体只有在光照光照下才能
4、更新污浊的下才能更新污浊的空气。空气。甲甲乙乙（1）他在实验中控制的单一变量是什么？）他在实验中控制的单一变量是什么？（2）小组合作设计实验装置图，证明植物）小组合作设计实验装置图，证明植物需要光才能制造需要光才能制造O2？怎样检验？怎样检验O2？ （备选实验材料和器材：（备选实验材料和器材：金鱼藻、大烧杯、漏金鱼藻、大烧杯、漏斗、试管等）斗、试管等） 设计实验设计实验A组组B组组（3） 英格豪斯知道植物更新了空气英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？中的什么成分吗？为什么？17851785年，在拉瓦锡的努力下人们才发现了空气年，在拉瓦锡的努力下人们才发现了空气的组成的组成, ,人
5、们才明确绿叶在光下人们才明确绿叶在光下放出放出的气体是的气体是氧氧气气，吸收吸收的是的是二氧化碳二氧化碳。18451845年，德国科学家梅耶（年，德国科学家梅耶（R.MayerR.Mayer）根据能）根据能量转换和守恒定律明确指出，植物在进行光量转换和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把合作用时，把光能光能转换成转换成化学能化学能储存起来储存起来四、四、18641864年德国的植物学家萨克斯年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验采用碘液检测淀粉的方法进行实验萨克斯，萨克斯，J.von Sachs (18321897) 暗处理暗处理2424小小时时叶部分遮光叶部分遮光光照光照
6、酒精脱色酒精脱色滴滴加加碘碘液液观察现象观察现象德国科学家萨克斯的实验过程德国科学家萨克斯的实验过程 实验：把绿色叶片放在暗处一昼夜，然后实验：把绿色叶片放在暗处一昼夜，然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，放入酒精中隔水加热后，放入酒精中隔水加热, ,再用碘蒸气处理叶片。再用碘蒸气处理叶片。 目的？目的？何作用？何作用？何作用？何作用？参考问题：参考问题：为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？这个实验得出什么结论？这个实验得出什么结论？结论：
7、植物在结论：植物在光光下产生了下产生了淀粉淀粉现象：现象：分析分析 ：好氧细菌只集中在被光线好氧细菌只集中在被光线照射的照射的叶绿体叶绿体附近。附近。光线照射部位进行光合作光线照射部位进行光合作用产生了氧气。用产生了氧气。黑暗中黑暗中 极极 细细 光光 束束结论结论:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所1880年，美国科学家恩格尔曼的水绵实验年，美国科学家恩格尔曼的水绵实验 实验证明：氧是由实验证明：氧是由叶绿体叶绿体释放出来的。释放出来的。想一想：恩格尔曼想一想：恩格尔曼(1880年年)的实验的实验在设计上有何巧妙之处？在设计上有何巧妙之处？1 1、实验材料的
8、选择：水绵，细胞中、实验材料的选择：水绵，细胞中有细长、有细长、带状且螺旋状分布的叶绿体，带状且螺旋状分布的叶绿体，利于观察；利于观察；2 2、环境选择：黑暗、无空气；排除环境中的、环境选择：黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响；光线、氧气对实验的影响；3 3、光束：极细的光束照射水绵，且利用、光束：极细的光束照射水绵，且利用好氧好氧细菌细菌检测，可以准确判断水绵细胞中释放检测，可以准确判断水绵细胞中释放O O2 2的的部位；部位；4 4、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完全由光照引起。全由光照引起。1897年，人们首次把绿色植物的上述生理活
9、动称为年，人们首次把绿色植物的上述生理活动称为光光合作用合作用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。提出问题：提出问题：探究光合作用释放的氧气到底来自二氧探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？化碳还是水？五、五、19391939年美国的科学家鲁宾年美国的科学家鲁宾（S.RubenS.Ruben）和卡门（）和卡门（M.KamenM.Kamen）利）利用用同位素标记法同位素标记法进行了探究实验。进行了探究实验。 1、需要标记什么元素？、需要标记什么元素？2、如何作出假设？、如何作出假设？3、怎样设计分组对照实验？、怎样设计分组对照实验？4、预测实验结果有
10、几种情况？、预测实验结果有几种情况？5、得出什么结论？、得出什么结论？CO2H218O?C18O2H2O?预测预测1：第一组为：第一组为O2，第二组为，第二组为18O2，来自，来自H2O；预测预测2：第一组为：第一组为18O2 ，第二组为，第二组为O2 ，来自，来自CO2；预测预测3：两组既有：两组既有18O2、也有、也有O2，来自两者。，来自两者。第一组第一组第二组第二组小球藻小球藻小球藻小球藻CO2H218O18O2C18O2H2OO2结论：结论：光合作用释放的氧气来自水光合作用释放的氧气来自水 第一组第一组第二组第二组预测预测1正确：第一组为正确：第一组为O2，第二组为，第二组为18O2
11、，来自，来自H2O；1939，鲁宾和卡门(美国)H2O C18O2H218O CO2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2 O2O2 O2 O2 O218O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 卡尔文及其同事用来研究光合藻类卡尔文及其同事用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置固定的仪器装置 他用他用14C标记的标记的CO2追踪了光合作用过追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，程中碳元素的行踪，从而进一步揭示了从而进一步揭示了光合作用中复杂的光合作用中复杂的化学反应。化学反应。六、六、1948194
12、8年美国的科学家卡尔文年美国的科学家卡尔文（M.CalvinM.Calvin）等人的实验）等人的实验小资料：小资料： 二次世界大战之后二次世界大战之后, ,美国加州大学贝克利分校美国加州大学贝克利分校的梅尔文的梅尔文卡尔文和他的同事们用卡尔文和他的同事们用1414C C标记的标记的COCO2 2供供小球藻进行光合作用小球藻进行光合作用, ,来研究小球藻在光合作用中来研究小球藻在光合作用中怎样固定怎样固定COCO2 2的。的。 在卡尔文的实验中在卡尔文的实验中, ,发现标记的发现标记的COCO2 2转变成有机转变成有机物的速度很快物的速度很快, ,几秒钟之内几秒钟之内, ,在第一个中间产物在第一
13、个中间产物( (三三碳化合物碳化合物) )中发现了放射性中发现了放射性, , 所以将所以将COCO2 2的这种固定的这种固定途径称为途径称为C C3 3途径途径, ,将通过这种途径固定将通过这种途径固定COCO2 2的植物称的植物称为为C C3 3植物。植物。 最终的研究结果发现最终的研究结果发现, CO, CO2 2固定的固定的C C3 3途径是一个途径是一个循环过程循环过程, ,称为称为C C3 3循环循环, ,由于这一循环是卡尔文发现由于这一循环是卡尔文发现的的, ,故又称卡尔文循环。故又称卡尔文循环。光合作用的总反应式光合作用的总反应式: :CO2 + H2O (CH2O) + O2光
14、能光能叶绿体叶绿体条件条件: :光照光照原料原料:CO:CO2 2、H H2 2O O产物产物:(CH:(CH2 2O)O)糖类、糖类、O O2 2场所场所: :叶绿体叶绿体 科学家的实验设计思想及方法，对科学家的实验设计思想及方法，对你有什么启发？你有什么启发？（1 1）设置对照实验设置对照实验（如萨克斯的曝光和遮光实验、扬（如萨克斯的曝光和遮光实验、扬英根豪斯将枝条放在光下和放在暗处）；英根豪斯将枝条放在光下和放在暗处）；（2 2）控制单一变量控制单一变量（鲁宾和卡门分别标记水和二氧（鲁宾和卡门分别标记水和二氧化碳中的氧）；化碳中的氧）；（3 3）显性化的实验现象显性化的实验现象（普利斯特
15、莱实验利用蜡烛创（普利斯特莱实验利用蜡烛创造条件，使无法观察到的空气成分变化表现出来）造条件，使无法观察到的空气成分变化表现出来）. .实验常考点萨克斯实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉。曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气，检验前用酒精处理，目的是溶解色素；恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：叶绿体大呈带状，便于观察，所用细菌异化作用类型为需氧型；鲁宾、卡门用的实验方法为示踪原子法(同位素标记法)。(1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉。(2)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。(3)普里斯特利：密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。同位素标记法同位素标记法 放射性同位素放射性同位素可用于追踪物质的运可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学的化合物，化学性质不会改变。科学家通过家通过追踪放射性同位素标记的化合追踪放射性同位素标记的化合物，物，可以可以弄清化学反应的详细过程弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。这种方法叫做同位素标记法。你知道常用的你知道常用的O的同位素吗？的同位素吗？
