光合作用发现史及实验上课用

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：①地球表面上的绿色植物每年大约制造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。开始时5年后实验前后的差值柳树的质量2.3kg76.7kg干土的质量90.8kg90.743kg+74.7kg－0.057kg17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21、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13二、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？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。暗处理几小时酒精脱色滴加碘液一半遮光一半曝光萨克斯实验示意图分析萨克斯的实验并思考下列问题：①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?②该实验是如何遵循对照原则的？得出什么结论?③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14CCO2CO214CO2+H2O14光能叶绿体(CH2O)+O214年代科学家结论1648范·海尔蒙特植物生长所需的养料来自于水1771普利斯特莱植物可以更新空气1779英根豪斯只有在光照下绿叶才可以更新空气1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩吉尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。1940鲁宾、卡门光合作用释放的氧来自水。1948卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用的过程经典实验原料：水1648年，范·海尔蒙特实验原料：二氧化碳1948年，卡尔文实验产物:氧气1771年，普利斯特莱实验产物：有机物（淀粉）1864年，萨克斯实验条件：光照1779年，英根豪斯实验场所：叶绿体1880年，恩吉尔曼实验氧气的来源：水1940年，鲁宾和卡门实验请同学们回答：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+H2O光能叶绿体(CH2O)+O2CO2和H2O、叶绿体、光、（CH2O）和O21、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B2、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）制备滤纸条铅笔线画铅笔细线（3）画滤液细线★要求：细、直、齐重复2—3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。层析液培养皿★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400500600700nm10050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可见光区叶绿素：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。•注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？光合作用的场所——叶绿体色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素吸收可见的太阳光叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光