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1、第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用,第4節(jié) 能量之源光與光合作用 光合作用的探究歷程,授課教師：吳明清 奉節(jié)中學,,水,二氧化碳,,,氧氣,,光,,有機物,光合作用,什么是光合作用？,光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。,場所,條件,光合作用的探究歷程,17世紀40年代，海爾蒙特(J.B. van Helmont，比利時),光合作用的探究歷程,回眸歷史,,每天澆水，5年后,柳樹增重80多kg 土壤只減少100g,探究的一般步驟,,,,,,,植物生長的原料來自于水,植物生長的原料是水,與5年前進行對照土壤烘干后稱重，只比

2、原來減輕了0.1公斤，樹增加了80多公斤,植物生長的原料是什么,,,每天澆水，5年后,17世紀40年代，海爾蒙特(J.B. van Helmont，比利時),柳樹增重80多kg 土壤只減少100g,植物增重主要來自水分,不嚴密， 沒有考慮到空氣的影響。,討論：這個結(jié)論嚴密嗎？他忽略了什么？,光合作用的探究歷程,探究二：普利斯特利的實驗,植物可以凈化空氣成分嗎？,植物可以凈化空氣成分。,1771年普利斯特利實驗,,,1,2,4,3,探究二：普利斯特利的實驗,植物可以凈化空氣成分嗎？,植物可以凈化空氣成分。,植物能產(chǎn)生動物呼吸和蠟燭燃燒所需要的氣體。,植物可以更新空氣。,小鼠和點燃的蠟燭,,光照，

3、密閉玻璃罩,,,,小鼠存活，蠟燭仍燃燒,光照，密閉玻璃罩綠色植物,小鼠死亡，蠟燭也熄滅,光合作用的探究歷程,植物可以更新空氣,結(jié)論：植物可以更新空氣,有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結(jié)果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？,,1779年， 英格豪斯實驗,實驗重復了500多次,結(jié)論：綠葉只有在光照下才能更新空氣,光合作用的探究歷程,直到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,,水,二氧化碳,,,氧氣,,光,？,光能,,化學能,德國梅耶,光合作用的探究歷程,只有在光照下綠葉才可以更新空氣,植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學能儲存起來,光能,,化學能,

4、儲存在什么物質(zhì)中？,,探究三：薩克斯的實驗,植物光合作用的產(chǎn)物除氧之外還有什么產(chǎn)物？,植物光合作用的產(chǎn)物還有淀粉。,,,1864年，薩克斯實驗,閱讀P.102第一自然段,如何設(shè)置對照？,實驗中的自變量是什么？,為什么要黑暗處理？,如何將葉片脫色？為什么要脫色？,,,,,,,,1864年，薩克斯實驗,閱讀P.102第一自然段,,一半遮光 一半曝光,為了使綠葉中原有的淀粉消耗掉,綠葉中的色素會溶解在有機溶劑（酒精）中，有利于碘液染色后觀察葉片顏色變化 。,？,？,如何設(shè)置對照？,？,實驗中的自變量是什么？,自變量是有無光照。,探究三：薩克斯的實驗,植物光合作用的產(chǎn)物除氧之外還有什么產(chǎn)物？,植物光合

5、作用的產(chǎn)物還有淀粉。,曝光一側(cè)的葉片經(jīng)過碘液處理后變成藍色,而遮光一側(cè)的葉片經(jīng)過碘液處理后不變藍。,植物在光合作用中產(chǎn)生了淀粉 (有機物)。,光合作用的探究歷程,綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉,光合作用的場所究 竟在什么地方呢？,1880年美國科學家恩格爾曼 就以水綿和好氧細菌為實驗材 料，很好地解答了這個問題！,水綿是常見的淡水藻類 每條水綿由許多個結(jié)構(gòu)相同的長筒狀細胞連接而成 水綿很明顯的特點是： 葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細胞里。,1880年，恩格爾曼實驗,極 細 光 束,無空氣、黑暗中,無空氣、完全曝光,結(jié)論： 氧氣是葉綠體釋放出來的, 葉綠體是進行光合作用的場所,用極細的光束的照射，葉

6、綠體可分為光照多和光 照少的部位，形成對比； 臨時裝片暴露在光下的實驗再次驗證實驗結(jié)果,恩格爾曼實驗的巧妙之處:,選擇水綿，其葉綠體呈螺旋式帶狀, 便于觀察； 選用好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位,沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾,實驗材料：,實驗條件：,實驗處理：,光合作用的探究歷程,氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。,小結(jié):薩克斯的實驗說明光合作用 的產(chǎn)物有淀粉，光合作用的條件需 要光；恩格爾曼的實驗說明了 光合作用的場所是葉綠體，光合作 用的產(chǎn)物有O2！,,,,,光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？ 如何來檢測？,利用放射性同位素做示蹤原子，為解決氧氣是來自水還是

7、二氧化碳提供了技術(shù)手段。1939年，美國的科學家魯賓和卡門利用同位素標記法,用18O做示蹤原子，對光合作用的產(chǎn)物氧氣中氧的來源進行了探究。,提出問題：,魯賓和卡門的實驗 用”同位素標記法”進行探究,作出假設(shè)：,實驗設(shè)計與操作：,分析結(jié)果：,得出結(jié)論：,釋放的O2來自于H2O還是CO2？,釋放的O2 來自于CO2。,釋放的O2 來自于H2O。,假設(shè)1：,假設(shè)2：,探究四：魯賓、卡門的實驗,？,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,第二組,美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）,結(jié)論,第一組釋放的氧氣全都是 ， 第二組釋放的氧氣全都是 。,提出問題：,光合作用的探究歷程,魯賓和卡門的實驗

8、用”同位素標記法”進行探究,作出假設(shè)：,實驗設(shè)計與操作：,分析結(jié)果：,得出結(jié)論：,釋放的O2來自于H2O還是CO2？,釋放的O2 來自于CO2。,釋放的O2 來自于H2O。,18O2,O2,假設(shè)1：,假設(shè)2：,光合作用釋放的O2 來自于 。,H2O,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,第二組,美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）,結(jié)論,問題： CO2中的碳怎樣轉(zhuǎn)化成有機物中的碳呢?,美國卡爾文,用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。,,CO2,14,,光合作用的探究歷程,在1961年獲得諾貝爾化學獎,光合作用的探究歷程,光合產(chǎn)物中有機物

9、的碳來自CO2,光合作用釋放的氧來自水。,總結(jié)光合作用的反應(yīng)式,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,糖類,,,課堂演練,1下圖表示德國科學家薩克斯的實驗，在葉片照光24 h后，經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部分呈棕色，而不被錫箔覆蓋的部分呈藍色，本實驗說明( ) 光合作用需要CO2 光合作用需要光 光合作用需要葉綠素 光合作用放出氧 光合作用制造淀粉 A B C D,C,21939年魯賓和卡門采用同位素標記法進行了如下兩組實驗,下列敘述正確的是 （ ） A為了排除光照的影響該實驗要在黑暗條件下進行 BA和B相對分子質(zhì)量之比為9：8 C設(shè)計該實驗的

10、目的在于證明植物光合作用會釋放氧氣 D實驗結(jié)果說明植物光合作用釋放的氧氣全部來自水,D,,3.為證實葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與 好氧細菌的臨時裝片進行實驗，裝片需要給予 一定的條件，這些條件是 ( ) A.光照、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液 B.光照、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液 C.黑暗、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液 D.黑暗、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液,B,解析 水綿進行光合作用需要光照和CO2,NaHCO3可為水綿提供CO2。選用沒有空氣的環(huán)境,是為了排除實驗前環(huán)境中氧的影響，確保實驗的準確性。先選用極細光束，用好氧細菌檢測，能準確判

11、斷水綿細胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之作對照，從而證明了實驗結(jié)果完全是由光照引起的，氧是由葉綠體釋放出來的。,,4.下圖表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時后，以下相關(guān)比較不正確的是 ( ),A.Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量 B.中小球藻的質(zhì)量大于中小球藻的質(zhì)量 C.中水的質(zhì)量大于中水的質(zhì)量 D.試管的質(zhì)量大于試管的質(zhì)量,4.下圖表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下相關(guān)比較不正確的是 ( ),A.Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量 B.中小球藻的質(zhì)量大于中

12、小球藻的質(zhì)量 C.中水的質(zhì)量大于中水的質(zhì)量 D.試管的質(zhì)量大于試管的質(zhì)量,解析 Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的質(zhì)量大于Y3; 中小球藻中含有（CH218O）的有機物,而中小球藻含有（CH2O）的有機物，故中小球藻質(zhì)量大于的；和中的水都為H218O，且含量相同，因此質(zhì)量等；在試管和原有質(zhì)量相等的情況下，中釋放出的是18O2，而中釋放出的是O2，故剩余重量大于。,4.下圖表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下相關(guān)比較不正確的是 ( ),A.Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量 B.中小球藻的質(zhì)量大于中小球藻的質(zhì)量 C.中水的質(zhì)量大于中水的質(zhì)量 D.試管的質(zhì)量大于試管的質(zhì)量,C,再見,