能量之源——光与光合作用(公开课课件)

超级水稻标准株型记者：您说自己现在最主要的工作就是第三期超级杂交水稻的攻关，到2010年要实现平均亩产900公斤。这个数字还有潜力吗？袁隆平：应该还能往上涨。按照光能利用率3%的理论产量打个对折，长沙地区一季稻的最高产量应该可以达到1500公斤。当代神农氏袁隆平科研攻关的主要方向就是如何提高水稻的光能利用效率。俗话说：万物生长靠太阳，为什么这样说呢？请同学们看下面的数据。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7.11×1018KJ，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？什么是光合作用？光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。场所条件产物原料人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了200多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。植物为什么会生长？古希腊亚里士多德认为根吸收土壤中的养分土壤减少的重量=植物增加的重量五年后1642年海尔蒙特的实验柳树增重74.47kg土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分海尔蒙特的实验设计有什么不足的地方？1771年普利斯特利的实验结论：绿色植物可以更新空气普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？????可能是在无光的条件下做的实验，因为无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，所以实验失败！1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，结果发现：普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。1785年，法国科学家拉瓦锡发现了空气的组成，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。在这一过程中，光能哪里去了呢？1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。光能转化成化学能，储存于什么物质中呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片1864年萨克斯的实验暗处理光照酒精脱色结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉碘蒸汽处理问题1：萨克斯的实验目的是什么？问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？问题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光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是来自水呢？随着技术的进步，人们发现了放射性同位素，利用放射性同位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。1939年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。光合作用的探索历程3.鲁宾和卡门的实验：⑴用18O标记H2O和CO2，使它们成为H218O和C18O2；⑵给第一组植物提供H2O和C18O2，给第二组植物提供H218O和CO2；结果：第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气是18O2。结论：光合作用释放的氧气来自于水光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？20世纪40年代，美国科学家卡尔文利用放射性同位素14C标记的14CO2做实验研究这一问题。最终探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。1961年诺贝尔化学奖得主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。恩格尔曼实验恩格尔曼的实验说明了什么问题？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，确保实验的准确性光合作用的场所是叶绿体光合作用的产物有氧气！结论: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全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。小结:萨克斯的实验说明光合作用的产物有淀粉，光合作用的条件需要光；鲁宾和卡门的实验说明了光合作用的产物O2中的氧全部来自原料中的H2O；恩格尔曼的实验说明了光合作用的场所是叶绿体，光合作用的产物有O2！自主探究：请设计实验探究光合作用的过程中需要二氧化碳科学探究的一般过程提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流（光合作用需要二氧化碳吗？）（光合作用需要二氧化碳）（设计方案、预期结果…）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论……）（总结，写实验报告并适当交流）分析：结论：A装置内存在CO2B装置中不存在CO2CO2是光合作用的原料之一。探究光合作用需要CO2实验装置作业:请设计实验探究光合作用的过程中需要水