光合作用发现史及实验上课用

光合作用,光合作用的发现,俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据：地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物；地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7111018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。,绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？,太阳能,太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？,2000多年前亚里士多德,认为“植物是由土壤汁构成”，即植物生长所需物质全部来自土壤。,思考：,他为何能提出这样的问题？土壤究竟为植物的生长提供了什么？,结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。,+74.7kg,0.057kg,17世纪比利时海尔蒙特柳苗栽培实验,海尔蒙特通过此实验得出柳苗的增重只是来自于水，你认为他忽视了哪些因素？忽视了空气、光照等因素,思考,1771年，英，普里斯特莱的实验,1864年，德，萨克斯的实验,1880年，美，恩吉尔曼的实验,1940年，美，鲁宾和卡门的实验,光合作用的发现,1779年，荷，英根豪斯的实验,1948年，美，卡尔文的探究实验,1、蜡烛易熄灭、小白鼠易窒息而死。,2、蜡烛不容易熄灭,3、小白鼠不易窒息而死,1,二、1771年英国的科学家普利斯特利,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,（1）为什么有的学者会得到相反的实验结果呢？,问题讨论与质疑：,结论：植物体的绿叶在光下才能更新空气。,英根豪斯花了三个月的时间，用带叶的枝条作了500次以上的实验，发现植物在光照下才能（释放气体）更新空气。,1779荷兰人扬英根豪斯实验,1864年德国人萨克斯,思考：1.1864年萨克斯欲探究光合作用的产物中有淀粉。现提供一盆正常生长的绿色植物，黑纸片，酒精、碘液等材料，小组讨论后，请帮助他设计该实验，叙述其实验过程。,2.请与萨克斯的实验（实验过程如右图)比较，找出你实验中的不足，并完善你的实验设计方案。,分析萨克斯的实验并思考下列问题：,植物先进行暗处理几小时，目的是什么?酒精脱色是脱掉绿叶中什么成分?碘液染色的目的是什么?,该实验是如何遵循对照原则的？得出什么结论?,某小组分别选取了该植物上的两片叶做了同样实验，也得出了该结论，请同学们讨论，该结论可信吗？并提出你的判断依据。,消耗掉营养物质避免对实验干扰,色素,检测是否有淀粉产生,叶片一半遮光，一半曝光;植物在光下产生淀粉.,恩吉尔曼实验,实验组,对照组,将水绵和好氧细菌放在无空气的黑暗环境中,极细光束照射水绵,好氧细菌集中在被照叶绿体部位,将水绵和好氧细菌暴露在光照下,好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位,结论：氧是叶绿体所释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所,一是选用水绵作为实验材料，便于观察和分析；二是将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除环境中光线和氧的影响；三是选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；四是进行黑暗和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。,恩格尔曼的实验在设计上的巧妙之处是：,2.小组讨论：恩吉尔曼在实验的选材上、光照处理等方面有哪些巧妙之处？,(1)选材方面，选用水绵为实验材料。水绵叶绿体呈带状,大而明显,便于观察。选用好氧细菌检测，能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。(2)选用了极细光束照射，黑暗(局部光照)和曝光对比实验。,3.某兴趣小组用透过三棱镜的光线照射水绵临时装片，惊奇发现大量好氧细菌聚集在红光和蓝光区域，从这一结果中你能推导出什么结论？,叶绿体主要吸收红光和蓝光，用于光合作用，放出O2,鲁宾和卡门实验,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。,实验组,对照组,向绿色植物提供H2O、C18O2,释放的氧是O2,结论:光合作用释放的氧全部来自水,向绿色植物提供H218O、CO2,释放的氧是18O2,鲁宾和卡门实验,同位素标记法,卡尔文的探究实验,证实：二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳。这一途径称卡尔文循环,碳的同位素14C,CO2,请同学们回答：,1.光合作用原料、场所、条件、产物各是什么？试写出反应方程式：,2.在上述基础上请用简洁语言给光合作用下定义。,在（光照)条件下，在绿色植物的(叶绿体)中,把(二氧化碳和水)转化为(淀粉同时释放氧气)，这个过程叫光合作用,CO2和H2O、叶绿体、光、（CH2O）和O2,1、海尔蒙特从柳树栽培实验中得到启发，绿色植物生长所需要的物质主要是（）A、二氧化碳B、水C、氧气D、无机盐,B,2、普利斯特莱的实验说明（）A、光合作用可能在叶绿体中进行B、氧气是由叶绿体产生的C、光合作用可以放出氧气D、光合作用需要光,C,科学研究的方法包括以下四个步骤：,提出问题,进行实验,分析结果,得出结论,光合作用需要色素去捕获光能。,正常苗,白化苗,正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。,白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。,一、捕获光能的色素和结构,1、实验：绿叶中色素的提取和分离原理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇（丙酮）中，可以用来提取色素。色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度有差别，可以用来分离色素。,（1）提取绿叶的色素,称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。,一、捕获光能的色素,1.色素的种类,（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。）,少许二氧化硅和碳酸钙再放入10mL无水乙醇,迅速、充分的研磨,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。,收集滤液,封口。,（2）制备滤纸条,（3）画滤液细线,要求：细、直、齐重复23次,（4）分离绿叶中的色素,原理：色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。,层析液不能没及滤液线,实验结果：,溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢,层析液,滤液细线,思考：,1.绿叶中的色素是怎样被提取出来的？又是怎样被分离开的？2.滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？3.滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？每种色素的颜色是？,绿叶中的色素有4种，可以归纳为两类：,绿叶中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,（含量约3/4）,（含量约1/4）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,色素的吸收光谱图,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,叶绿素a和合叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光