光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 說(shuō)出對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過(guò)程；說(shuō)出對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過(guò)程； 掌握光合作用的概念和總反應(yīng)式；掌握光合作用的概念和總反應(yīng)式； 了解放射性同位素標(biāo)記法；了解放射性同位素標(biāo)記法； 體會(huì)科學(xué)研究過(guò)程的艱辛。體會(huì)科學(xué)研究過(guò)程的艱辛。光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程思考：思考：古時(shí)候，人們一直以為小小的種子之所以能夠長(zhǎng)古時(shí)候，人們一直以為小小的種子之所以能夠長(zhǎng)成參天大樹(shù)，它那粗壯的樹(shù)干和繁茂的樹(shù)枝完全成參天大樹(shù)，它那粗壯的樹(shù)干和繁茂的樹(shù)枝完全是由是由“土壤汁土壤汁”變化而來(lái)的，事情果然是這樣嗎？變化而來(lái)的，事情果然是這樣嗎？亞里士多德亞里士多德1、海爾蒙特海爾蒙特(v. helment)的實(shí)

2、驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) 結(jié)論：結(jié)論：1648比利時(shí)比利時(shí),范范海爾蒙特海爾蒙特五年后五年后柳樹(shù)增重柳樹(shù)增重74.5kg74.5kg干土減重干土減重0.06kg0.06kg柳苗重柳苗重2kg2kg干土重干土重90kg90kg植物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)料主要來(lái)自于植物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)料主要來(lái)自于水水，而不是土壤。，而不是土壤。？海爾蒙特海爾蒙特思考：思考： 海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)忽視了什么對(duì)于有機(jī)物形海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)忽視了什么對(duì)于有機(jī)物形成所起的作用？成所起的作用？ 土壤中損失的少量重量是什么？土壤中損失的少量重量是什么？空氣空氣無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽2、普利斯特萊普利斯特萊(j. priestley)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)1771英國(guó)英國(guó),普利斯特

3、萊普利斯特萊1648 結(jié)論：結(jié)論：植物生長(zhǎng)不僅需要土壤中的水，而且需要從空氣中植物生長(zhǎng)不僅需要土壤中的水，而且需要從空氣中吸收吸收coco2 2，同時(shí)釋放出，同時(shí)釋放出o o2 2。普利斯特萊普利斯特萊思考：思考： 如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明之？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明之？ 人們重復(fù)普利斯特萊的實(shí)驗(yàn)，但有的人成人們重復(fù)普利斯特萊的實(shí)驗(yàn)，但有的人成功了，而有的人失敗了，你能找到原因嗎？功了，而有的人失敗了，你能找到原因嗎？光照光照以以“光照與否光照與否”作為單一變量設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)作為單一變量設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)3、英根豪斯英根豪斯(j. ingenhousz)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)164817711779荷蘭荷蘭,揚(yáng)揚(yáng)英根豪斯英根豪

4、斯 結(jié)論：結(jié)論：植物需要植物需要陽(yáng)光陽(yáng)光才能制造出才能制造出o o2 2。英根豪斯英根豪斯思考：思考： 植物在陽(yáng)光下只產(chǎn)生氧氣嗎？植物在陽(yáng)光下只產(chǎn)生氧氣嗎？4、薩克斯薩克斯(j.von sachs)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)1648177117791864德國(guó)德國(guó),薩克斯薩克斯 結(jié)論：結(jié)論：植物葉片在植物葉片在陽(yáng)光陽(yáng)光下可以產(chǎn)生下可以產(chǎn)生淀粉。淀粉。1 1、把綠色葉片放在暗處幾小時(shí)進(jìn)行、把綠色葉片放在暗處幾小時(shí)進(jìn)行 饑餓處理。饑餓處理。2 2、然后把這個(gè)葉片一半曝光，另一、然后把這個(gè)葉片一半曝光，另一 半遮光，放置一段時(shí)間。半遮光，放置一段時(shí)間。3 3、然后，放入酒精中隔水加熱，再、然后，放入酒精中隔水加熱

5、，再 用碘蒸氣處理葉片。用碘蒸氣處理葉片。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?證明綠色植物在光下能制造淀粉。證明綠色植物在光下能制造淀粉。薩克斯薩克斯思考：思考： 光合作用的反應(yīng)場(chǎng)所是什么？如何實(shí)驗(yàn)證明？光合作用的反應(yīng)場(chǎng)所是什么？如何實(shí)驗(yàn)證明？5、恩吉爾曼恩吉爾曼(c. engelmann)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) 結(jié)論：結(jié)論：葉綠體葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。是光合作用的場(chǎng)所。1648177117791864 1880 德國(guó)德國(guó),恩吉爾曼恩吉爾曼恩吉爾曼恩吉爾曼恩格爾曼實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處1.材料： 水綿-水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察 好氧細(xì)菌-可以確定釋放氧氣多的部位2.環(huán)境： 沒(méi)有空氣-排除了

6、氧氣的干擾 黑暗環(huán)境中-排除了光的干擾3.對(duì)比實(shí)驗(yàn)： 極細(xì)的光束-使葉綠體上可分為有光和無(wú)光部位形成對(duì)照實(shí)驗(yàn) 還可使葉綠體上分為光多和光少的部位形成對(duì)比實(shí)驗(yàn) 臨時(shí)裝片要重新暴露在光下-反過(guò)來(lái)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論試一試：試一試： 你能寫(xiě)出光合作用的反應(yīng)式嗎？你能寫(xiě)出光合作用的反應(yīng)式嗎？h2o+co2o2+ (ch2o)葉綠體葉綠體光能光能思考：思考： 什么是光合作用？什么是光合作用？指綠色植物通過(guò)指綠色植物通過(guò)葉綠體葉綠體，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物有機(jī)物，并且釋放出，并且釋放出氧氣氧氣的過(guò)程。的過(guò)程。（p76-p76-第一段）第一段）

7、思考：思考： h h2 2o o和和coco2 2都含有氧元素，你知道光合作用產(chǎn)都含有氧元素，你知道光合作用產(chǎn) 生的生的o o2 2中的氧元素來(lái)自于中的氧元素來(lái)自于h h2 2o o還是還是coco2 2嗎？嗎？ 如果讓你證明之，你有何思路？如果讓你證明之，你有何思路？小常識(shí)：放射性同位素標(biāo)記法小常識(shí)：放射性同位素標(biāo)記法 同位素：同位素：兩個(gè)原子質(zhì)子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，兩個(gè)原子質(zhì)子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，具有相同的原子序，在周期表上是同一位置的元具有相同的原子序，在周期表上是同一位置的元素，稱為同位素。素，稱為同位素。 放射性同位素：放射性同位素：放射性同位素的原子核很不穩(wěn)定，放射性同位素的原

8、子核很不穩(wěn)定，會(huì)不間斷地、自發(fā)地放射出某種可以檢測(cè)到的射會(huì)不間斷地、自發(fā)地放射出某種可以檢測(cè)到的射線，直至變成另一種穩(wěn)定的同位素。線，直至變成另一種穩(wěn)定的同位素。 放射性同位素標(biāo)記法：放射性同位素標(biāo)記法：放射性同位素與這種元素放射性同位素與這種元素的其它同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。利用放射性的其它同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。利用放射性同位素代替非放射性的同位素參與生物化學(xué)反應(yīng)，同位素代替非放射性的同位素參與生物化學(xué)反應(yīng)，用儀器對(duì)其進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的用儀器對(duì)其進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過(guò)程。這種方法叫做詳細(xì)過(guò)程。這種方法叫做放射性同位素標(biāo)記法放射性同位素標(biāo)記法。有關(guān)生物大分子

9、的結(jié)構(gòu)與功能的研究，幾乎都要有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的研究，幾乎都要借助于該方法。借助于該方法。6、魯賓魯賓(s. ruben)和卡門和卡門(m. kamen)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)164817711940美國(guó)美國(guó),魯賓、卡門魯賓、卡門17791864 結(jié)論：結(jié)論：植物光合作用釋放的植物光合作用釋放的氧氣氧氣來(lái)自于來(lái)自于水。水。1880c18o2h218oco2h2o18o2o2光照射下的光照射下的小球藻懸液小球藻懸液魯賓魯賓卡門卡門7、卡爾文卡爾文(m. calvin)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) 貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)：coco2 2被用于合成糖類等有機(jī)物的復(fù)雜過(guò)程。被用于合成糖類等有機(jī)物的復(fù)雜過(guò)程。1948美國(guó)美國(guó),卡爾文

10、卡爾文164817711940177918641880卡爾文卡爾文 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家眾多科學(xué)家長(zhǎng)達(dá)長(zhǎng)達(dá)300300年年的不懈努力，的不懈努力，人類逐漸了解了光合作用的基本知識(shí)，但人類逐漸了解了光合作用的基本知識(shí)，但如今關(guān)于光合作用的未解之謎還有很多，如今關(guān)于光合作用的未解之謎還有很多，科學(xué)家還科學(xué)家還需要繼續(xù)探究需要繼續(xù)探究關(guān)于光合作用的科學(xué)研究結(jié)束了嗎？關(guān)于光合作用的科學(xué)研究結(jié)束了嗎？1648177119401779186418801948現(xiàn)在及未來(lái)現(xiàn)在及未來(lái)海爾蒙特海爾蒙特普利斯特萊普利斯特萊 英根豪斯英根豪斯薩克斯薩克斯恩吉爾曼恩吉爾曼 魯賓和卡門魯賓和卡門卡爾文卡爾文？（4 4）恰當(dāng)

11、地選材恰當(dāng)?shù)剡x材（如恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)材料：水綿和好（如恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)材料：水綿和好 氧細(xì)菌氧細(xì)菌) )（1 1）設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)（如薩克斯的暴光和遮光實(shí)驗(yàn)、（如薩克斯的暴光和遮光實(shí)驗(yàn)、 英根豪斯將枝條放在光下和暗處英根豪斯將枝條放在光下和暗處) )（2 2）控制單一變量控制單一變量（魯賓和卡門標(biāo)記（魯賓和卡門標(biāo)記hh2 2o o和和coco2 2中中 的的o)o)（3 3）顯性化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯性化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（普利斯特萊實(shí)驗(yàn)利用蠟燭創(chuàng)（普利斯特萊實(shí)驗(yàn)利用蠟燭創(chuàng) 造條件，使無(wú)法觀察到的空造條件，使無(wú)法觀察到的空 氣成分變化表現(xiàn)出來(lái)氣成分變化表現(xiàn)出來(lái)) ) 1.在光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，幾位科學(xué)家

12、做了幾個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，關(guān)于這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在邏輯上的嚴(yán)密性和意義，不正確的是()。a普利斯特利把小鼠和綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi)，小鼠不會(huì)死亡證明了綠色植物在光照條件下吸收co2，放出o2，從而更新了空氣b薩克斯把綠色葉片部分曝光，遮光部分是作為對(duì)照處理證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉c恩格爾曼用水綿和好氧細(xì)菌以極細(xì)光束照射，曝光是作為對(duì)照處理證明了氧氣由葉綠體釋放出來(lái)，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所d魯賓和卡門用同位素分別標(biāo)記co2和h2o，供綠色植物利用，分析各自放出的氧證明光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自h2oa課堂評(píng)價(jià)課堂評(píng)價(jià)2德國(guó)科學(xué)家薩克斯將綠色葉片放在暗處德國(guó)科學(xué)家薩克斯將綠色葉

13、片放在暗處“饑餓饑餓”處理處理(消耗掉葉片中的淀粉消耗掉葉片中的淀粉)數(shù)小時(shí)后，再把葉片的一部分遮光，數(shù)小時(shí)后，再把葉片的一部分遮光，一部分曝光。一段時(shí)間后，將該葉片經(jīng)脫色、漂洗再用一部分曝光。一段時(shí)間后，將該葉片經(jīng)脫色、漂洗再用碘蒸氣處理，結(jié)果遮光部分不變藍(lán)，曝光部分變藍(lán)。下碘蒸氣處理，結(jié)果遮光部分不變藍(lán)，曝光部分變藍(lán)。下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的分析及結(jié)論合理的是列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的分析及結(jié)論合理的是()。本實(shí)驗(yàn)未設(shè)對(duì)照組本實(shí)驗(yàn)未設(shè)對(duì)照組有無(wú)光照是遮光和曝光區(qū)域顯現(xiàn)不同結(jié)果的唯一原因有無(wú)光照是遮光和曝光區(qū)域顯現(xiàn)不同結(jié)果的唯一原因?qū)嶒?yàn)初始時(shí)遮光和曝光區(qū)域均達(dá)到無(wú)淀粉狀態(tài)實(shí)驗(yàn)初始時(shí)遮光和曝光區(qū)域均達(dá)到無(wú)淀粉狀態(tài)

14、實(shí)驗(yàn)證明葉綠體利用光能將實(shí)驗(yàn)證明葉綠體利用光能將co2轉(zhuǎn)變成了淀粉轉(zhuǎn)變成了淀粉a只有只有 b只有只有c只有只有 d全部全部a課堂評(píng)價(jià)課堂評(píng)價(jià)3 3、選一盆天竺葵預(yù)先放在黑暗中、選一盆天竺葵預(yù)先放在黑暗中48h48h，再將整個(gè)葉片左側(cè)用黑紙夾，再將整個(gè)葉片左側(cè)用黑紙夾住，在陽(yáng)光下照住，在陽(yáng)光下照4h4h，剪下此葉片，剪下此葉片，用打孔器分別在該葉片的不同部位用打孔器分別在該葉片的不同部位取下取下a a、b b兩個(gè)圓片兩個(gè)圓片( (如右圖如右圖) )，放在，放在酒精中加熱脫色，再用清水漂洗，酒精中加熱脫色，再用清水漂洗，取出后加碘液，請(qǐng)據(jù)此回答取出后加碘液，請(qǐng)據(jù)此回答: :(1)(1)將植株在黑暗

15、中放將植株在黑暗中放48h48h的目的是的目的是 。 (2)a(2)a、b b兩個(gè)圓片中兩個(gè)圓片中, ,變藍(lán)的是變藍(lán)的是 ，說(shuō)明該處進(jìn)行光合作，說(shuō)明該處進(jìn)行光合作 用產(chǎn)生了用產(chǎn)生了 。(3)(3)比較比較a a和和b,b,說(shuō)明說(shuō)明 。b b淀粉淀粉光合作用需要光光合作用需要光課堂評(píng)價(jià)課堂評(píng)價(jià)使植物體內(nèi)原有淀粉全使植物體內(nèi)原有淀粉全部消耗掉部消耗掉4 4、海爾蒙特用桶盛著稱好重量的土壤，插入稱好重量、海爾蒙特用桶盛著稱好重量的土壤，插入稱好重量 的柳條，澆以雨水，并精確地收集全部落葉等脫落的柳條，澆以雨水，并精確地收集全部落葉等脫落 物。物。5 5年后，柳樹(shù)共增重年后，柳樹(shù)共增重74.5kg74

16、.5kg，而土壤的全部損，而土壤的全部損 失還不到失還不到60g60g。于是他得出結(jié)論，柳條獲得的。于是他得出結(jié)論，柳條獲得的74.574.5 kg kg的物質(zhì)只來(lái)源于水。請(qǐng)據(jù)此回答：的物質(zhì)只來(lái)源于水。請(qǐng)據(jù)此回答： （1 1）根據(jù)你所掌握的生物學(xué)知識(shí)，判斷海爾蒙特的）根據(jù)你所掌握的生物學(xué)知識(shí)，判斷海爾蒙特的 結(jié)論是否確切結(jié)論是否確切? ?為什么為什么? ? （2 2）土壤中損失的少量物質(zhì)是）土壤中損失的少量物質(zhì)是 。無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽不確切。因?yàn)樗麤](méi)有考慮空氣對(duì)有機(jī)物形成所起的作用。不確切。因?yàn)樗麤](méi)有考慮空氣對(duì)有機(jī)物形成所起的作用。 課堂評(píng)價(jià)課堂評(píng)價(jià)5.右圖是20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究光合作用的示意圖。他們用氧的同位素(18o)分別標(biāo)記h2o和co2，使它們分別成為ho和c18o2，然后按示意圖做實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)對(duì)實(shí)驗(yàn)作