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1、光合作用的探索历程,光合作用的发现过程光合作用的意义叶绿体中色素提取及分离的探索光合作用的过程,光合作用,2000多年前亚里士多德(Aristotle),植物增重来自土壤,五年后,17世纪40年代，海尔蒙特(J.B.van Helmont，比利时),柳树增重74.47kg土壤减少0.06kg,植物增重主要来自水分,讨论：,植物体的生长除了和水有关外，还可能和什么物质有关？海尔蒙特的观点有没有不足之处？为什么？,1771，约瑟夫普里斯特利（英国）,现象：,蜡烛熄灭。,现象：,蜡烛持续燃烧。,现象：,小鼠死亡。,现象：,小鼠存活。,结论：,植物能够更新因燃烧或呼吸而变混浊的空气。,绿色植物吸收了二
2、氧化碳，释放出氧气。,讨论：,氧气,1、蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？产生的又是什么气体？,2、绿色植物是如何更新空气的？,二氧化碳,疑问：不同的人重复实验，有的成 功，有的失败，原因何在？,?,思考：哪一条件是决定这个实验成败的关键？,1779年，英根豪斯（荷兰）,结论：只有在光下植物才能更新空气。,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功,在光照的条件下，植物吸收了二氧化碳，释放出氧气。,在这一过程中光能哪去了？,1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。,光能转换成化学能，储存于什么物质中呢？,一半曝光，一半遮光,在暗处放
3、置几小的叶片,1864年，萨克斯（德国）,结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉,1、萨克斯的实验目的是什么？,2、为什么对植物进行一昼夜的暗处理？,3、为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？,验证光合作用的产物,为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽,进行对照,讨论：,思考与讨论：,光合作用的原料、产物、场所和条件分别是什么？你能用一个化学反应式表示出来吗？,原料 条件 场所 产物 海尔蒙特普里斯特利英格豪斯萨克斯恩格尔曼,H20,淀粉,叶绿体,（阳光）,O2,CO2,光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？,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
4、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。,2、第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2,1、第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O。,C18O2+H2O,CO2+H218O,O2,18O2,光合作用释放的O2全部来自于H2O,用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验：,1939年，（美）鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen),思考与讨论,1、从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有
5、什么关系？,2、分析人类对光合作用的探究历程，你还有哪些感悟？,化能合成作用,概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。,例：硝化细菌：NH3HNO2HNO3,1、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.无机盐 D.氧气,考 考 你,2、普利斯特利的实验告诉我们绿色植物生长所需要吸收（）同时放出（）。A.二氧化碳 B.水 C.无机盐 D.氧气,B,A,D,3、下列各因子那个不是植物生长所必须的：（）A.二氧化碳 B.水 C.土壤 D.阳光,C,20世纪0年代,美国科学家卡尔文(M.Cal
6、vin),CO2,(CH2 O)+O2,14,CO2+H2O,14,1.地球表面上的绿色植物每年大约制造了4400亿吨有机物！,2.地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.111018KJ，这个数字相当于24万个三峡电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需能量的100倍！,请看下面的数据：,由此可见：对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。,太阳的光能通过什么途径进入植物体内呢？,第4节 能量之源 光与光合作用,叶绿体中的色素（4种）,叶绿素,类胡萝卜素,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）,3/4,1/4
7、,结论：色素具有选择吸收光能的作用,分光仪,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700 nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,色素的种类和作用,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,光合作用的场所究竟在什么地方呢？,早在100多年前美国科学家恩格尔曼就以水绵和好氧细菌为实验材料，很好地解答了这个问题！,水绵是常见的淡水藻类每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。,1880年 德国科学家 恩吉尔曼,现象：,分析：,在没有空气的黑暗环境中,好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。,
8、光线照射部位进行光合作用产生了氧气。,1880年 德国科学家 恩吉尔曼,在没有空气的光亮环境中,现象：,集中原因：,见光叶绿体部位有氧气的产生。,好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。,结论：,光合作用的场所是叶绿体 光合作用的产物有氧气！,分布：叶绿体主要存在绿色植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。功能：叶绿体绿色植物进行光合作用的细胞器。,叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。,光合作用在叶绿体中是怎样进行的呢？,1、是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察分析研究,2、先选用黑暗并
9、且没有空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的影响，确保实验的准确性。,、能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由释放出来的,叶绿体,问题1：为什么选用水绵做为实验材料？,因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究,问题2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？,为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性,问题3为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？,先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完
10、全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。,1938，美国科学家 鲁宾和卡门,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 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,结论:,光合作用释放的氧全部来自水。,光合作用的实质,能量上把光能转变成有机物中的化学能,光合作用反应式:,光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和
11、水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程。,光合作用的定义:,光合作用的意义:,光合作用过程需要CO2参与,现象：,结论：,1864年 德国科学家 萨克斯,未遮光部分变成蓝色。,淀粉是光合作用的产物之一。,1771年,普里斯特利得出,植物能净化空气。,1779年,荷兰科学家英格豪斯确定植物净化空气依赖于光。,1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。,选材：水绵具有细长的带状叶绿体，易于观察现象。好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。,设计：黑暗无空气的设计；,进行黑暗和曝光的对比实验。,极细光线的入射；,结论：,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？,当今世界人类面临的四个重大问题是什么？,粮食 人口 环境 资源,
