光合作用的探究历程PPT课件.ppt
光合作用,新叶沐浴着和煦的阳光，鸟儿在绿叶间尽情欢唱：“是你给了我生命的甘露，是你给了我无穷的能量！”,原料1,原料2,产物1,产物2,动力,场所,水,CO2,O2,淀粉等有机物,光合作用的探究历程,观点：植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。,问题：植物生长所需的物质来自何处？,亚里士多德(Aristotle),一、1627年比利时科学家海尔蒙特,+74.43kg,0.1kg,结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。,76.7kg,89.9kg,5a后,实验前后的差值,图C,问题讨论与质疑：,（1）你认为他的结论正确吗？（2）你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？,结论：植物可以更新污浊的空气。,二、1771年英国的科学家普利斯特利,甲,乙,普利斯特利（J.Pristly）通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用化学方法研究植物的生长。,（1）为什么学者们会得到不同的实验结果呢？（2）你认为普利斯特利在实验中忽视了哪种条件？,问题讨论与质疑：,三、1779年荷兰的科学家英格豪斯,500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？,植物体只有在光照下才能更新污浊的空气。,甲,乙,（1）他在实验中控制的单一变量是什么？,问题讨论：,（2）小组合作设计实验装置图，证明植物需要光才能制造O2？怎样检验O2？（备选实验材料和器材：金鱼藻、大烧杯、漏斗、试管等）,设计实验,A组,B组,（3）英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？,问题讨论：,1785年，在拉瓦锡的努力下人们才发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。,1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）根据能量转换和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来,四、1864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,萨克斯，J.von Sachs(18321897),暗处理24小时,叶部分遮光,光照,酒精脱色,滴加碘液,观察现象,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,再用碘蒸气处理叶片。,目的？,何作用？,何作用？,问题讨论：,参考问题：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？这个实验得出什么结论？,结论：植物在光下产生了淀粉,现象：,分析：,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。,黑暗中,极 细 光 束,结论: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,实验证明：氧是由叶绿体释放出来的。,想一想：恩格尔曼(1880年)的实验在设计上有何巧妙之处？,1、实验材料的选择：水绵，细胞中有细长、带状且螺旋状分布的叶绿体，利于观察；2、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；3、光束：极细的光束照射水绵，且利用好氧细菌检测，可以准确判断水绵细胞中释放O2的部位；4、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完全由光照引起。,1897年，人们首次把绿色植物的上述生理活动称为光合作用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。,提出问题：探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？,五、1939年美国的科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）利用同位素标记法进行了探究实验。,1、需要标记什么元素？2、如何作出假设？3、怎样设计分组对照实验？4、预测实验结果有几种情况？5、得出什么结论？,问题讨论：,预测1：第一组为O2，第二组为18O2，来自H2O；预测2：第一组为18O2，第二组为O2，来自CO2；预测3：两组既有18O2、也有O2，来自两者。,第一组,第二组,小球藻,小球藻,结论：光合作用释放的氧气来自水,第一组,第二组,预测1正确：第一组为O2，第二组为18O2，来自H2O；,1939，鲁宾和卡门(美国),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,卡尔文及其同事用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置,他用14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，从而进一步揭示了光合作用中复杂的化学反应。,卡尔文循环,六、1948年美国的科学家卡尔文（M.Calvin）等人的实验,小资料：二次世界大战之后,美国加州大学贝克利分校的梅尔文卡尔文和他的同事们用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用,来研究小球藻在光合作用中怎样固定CO2的。在卡尔文的实验中,发现标记的CO2转变成有机物的速度很快,几秒钟之内,在第一个中间产物(三碳化合物)中发现了放射性,所以将CO2的这种固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。最终的研究结果发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,称为C3循环,由于这一循环是卡尔文发现的,故又称卡尔文循环。,条件:光照原料:CO2、H2O产物:(CH2O)糖类、O2场所:叶绿体,科学家的实验设计思想及方法，对你有什么启发？,（1）设置对照实验（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）；,（2）控制单一变量（鲁宾和卡门分别标记水和二氧化碳中的氧）；,（3）显性化的实验现象（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）.,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 放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。,你知道常用的O的同位素吗？,
