光合作用探索历程
5.4.1光合作用的探究历程
1939年 美国鲁宾和卡门的实验
C18O
2
O?
2
CO2
18O
?
2
光下的小球藻
H2O
第一组 第二组
H218O
18O ，来自 水 预测 1 ：第一组为 O ，第二组为 H2O。 ； 得出结论：光合作用释放的氧气来自 2 2 预测2：第一组为18O2 ，第二组为O2 ，来自CO2 ；
光合作用的进一步探究：光合作用的过程 1939年，希尔发现: 光下，离体的叶绿体在含有特定氢 受体的条件下，水分解产生氧气。
……
发现年代
科学探究的一般过程
观察发现问题 重复 得出结论 设计实验 验证假设 做出假设
小
结
居里夫人说过： “掌握光合作用的过程，对人
类来说，比得到核能还重要……”
叶绿体 的O2全 是光合 部来自 作用的 H2O（鲁 场所 宾和卡 （恩格 门） 尔曼）
1782年 绿色植 物通过 1779年 植物把 光合作 1771年 植物更 “坏” 用制造 空气作 了淀粉 1648年 新空气 2400 植物可 为原料 （萨克 需要 年前 植物 以更新 (谢尼 斯） ( 空气 植物生 生长 伯） 英格豪 长所需 需要 （普里 物质来 水(海 斯特利) 斯） 自土壤 尔蒙 （亚里 特） 士多德）
光合作用的探究历程
穿越时空
仿佛看见伫立在风中的身影
淄博市淄川第一中学
彭玉霞
探究植物生长所需的物质来自何处？
2400年前，亚里士多德
植物生长的营养来源于土壤
探究植物生长所需的物质来自何处？
1648年 海尔蒙特（比利时）
只浇水
2.3kg
五年后
柳树增重76.7kg
土壤只减少0.1kg
光合作用的探索历程
1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。 结果
结论： 光合作用过程需要CO2参与
• 1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗 了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
年代 1771 1779 1845 1864 1880
科学家
普利斯特利 英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼
结论
植物可以更新空气 只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所 光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2
1939
20世纪40代
鲁宾
卡门
卡尔文
二、光合作用的场所、动力、原料、产物：
通过以上的研究和探索，你知道 光合作用的 场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？ 2.动力：光 1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳 水 4.产物：糖类 氧气
概念：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。
四、光合作用的过程
H2O
①水的光解
O2
[H] 供氢 酶
2c3 ②
还
① 固 多种酶 定
co2
C5
光能
叶绿体 中的色 素
ATP
供能 原
参加催化
酶② 酶 ADP+Pi
[糖类] 暗反应
稳定化学能
(CH2O)
光反应
能量转化: 光能
ATP活跃化学能 ＊O O元素: H2＊O 2
光合作用探究历程及过程
光合作用探究历程及过程光合作用是生物体中最为重要的能量转化过程之一、它将光能转化成化学能，为生物体提供了所需的能量和有机物质。
光合作用的探究历程可以追溯到19世纪。
以下将详细介绍光合作用的探究历程和过程。
在1804年，意大利医生和物理学家亚历山大·沃尔塔发现了电池，这为电化学提供了重要的工具。
在随后的几十年里，科学家们开始研究电池和化学反应，并发展了电化学理论。
然而，直到19世纪末，科学家们才开始认识到光能可以通过化学反应转化为电能。
1883年，荷兰物理学家和化学家雅各布斯·赫尔丁（Jacobus Henricus van 't Hoff）提出了光合作用的基本概念。
他认为植物通过吸收光照射转化二氧化碳和水为有机物，并释放出氧气。
他的理论得到了广泛的认可，成为了现代光合作用的基础。
接下来，科学家们开始进行实验以验证光合作用的过程和机制。
1894年，德国生物化学家奥古斯特·威力（F.Č.v.Wettstein）通过将植物放在不同光强下进行实验，发现植物在光照下能够吸收二氧化碳并释放氧气。
他还发现，当植物处于黑暗或弱光条件下时，它们无法进行光合作用。
随着科学技术的进步，科学家们开始利用更先进的仪器和技术来研究光合作用的机制。
在1930年代，英国生物化学家罗宾·希尔（RobinHill）发现了光合作用的化学过程。
他发现，当植物叶片暴露在光照下时，产生的氧气和高能物质可以被光强较弱的光线所代替，推断出植物中存在着一个光合作用过程，将光能转化为化学能。
随后的几十年里，科学家们不断完善和深化对光合作用的理解。
1939年，美国生物物理学家罗兰·马特赛尔（Robert Emerson）证实了光合作用的光能捕获过程和传导；1954年，英国生物学家格利尔·真斯（Melvin Calvin）发现了光合作用中的碳固定过程，即光合作用产生的NADPH和ATP能够将二氧化碳转化为有机物质。
课时光合作用的探究历程和过程课件.ppt
14、施用农家肥能提高温室作物光 合作用效率的理由中，正确的是
A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高
课时光合作用的探究历程和过程课 件
15.下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2 的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：
项目 光反应阶段
暗反应阶段
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
物质 变化
能量 变化
需光,色素和酶
需多种酶、ATP、[H]
(1) 2H2O 光 4[H]+O2
(2)ADP+Pi +光能 酶 ATP
CO2的固定：CO2+C5 酶 2C3
[H] 酶
C3的还原：2C3
(CH2O ) +C5
ATP
ADP+Pi
光能转变为活泼的化 学能，储存在ATP中
哪为什么在植物光合作用的过程中产物不 是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程 中水和二氧化碳是否直接反应？ 不是直接反应的
哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分 为几个阶段？
全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应 两个阶段
课时光合作用的探究历程和过程课 件
四、光合作用的过程 O2
H2O
①水的光解 [H] 供氢
课时光合作用的探究历程和过程课 件
应用——提高农作物产量的措施
延长光合作用时间
提高复种指数（轮作） 温室中人工光照
增加光能利用率
增加光合作用面积
合理密植 间作套种
提高光合作用效率
控制光照强弱
阴生植物 阳生植物
控制光质
红光和蓝紫光
光合作用探索历程
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功
结论2：植物体的绿叶 在光下才能更新空气。
1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。 结果
结论： 光合作用过程需要CO2参与
• 1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
20世纪40代
卡尔文
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。
３、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
在没有空气的黑暗环境中 现象： 好氧细菌只集中在被光 线照射的叶绿体附近。 分析： 光线照射部位进行光合作 用产生了氧气。 结论：
叶绿体是绿色植物进行 光合作用的场所。
1、为什么选用水绵做为实验材料？ 2、为什么选用黑暗并且没有空气 的环境？ 3．为什么先用极细光束照射水绵，而后 又让水绵完全曝露在光下？
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗 了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
1864年,德国植物学家萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时
曝光 遮光
2小时
碘蒸汽 变蓝
结论： 1.光合作用的产物是淀粉 2.光合作用需要光
不变蓝
1880年
德国科学家 恩吉尔曼
光合作用
1642年，赫尔蒙特(J.B. van Helmont)
光合作用的发现历程
九、
• 恩格尔曼实验二： • 贡献：证明了光合作用效率最高的光是红光和蓝 光
十、
• 1939年：鲁宾、卡门 • 贡献：证明了光合作用释放的氧气全部 来自于水 • 方法：同位素标记法 • 20世纪40年代：卡尔文 • 贡献：揭示了暗反应中碳的转移途径， 即卡尔文循环
十一、
对照实验和对比实验
实验结果已知的组或不做任何处理的 组或天然状态下的组，为对照组； 实验结果未知的组或在对照组的基础 上人为进行处理了的组，为实验组； 对照实验既有对照组又有实验组；
三、
四、
• 1785年：化学家 • 贡献：证明了光合作用吸收的是二氧化碳，释 放的是氧气
五、
Hale Waihona Puke • 1804年：法国的索叙尔 • 通过定量研究进一步证实：二氧化碳和水是植
物生长的原料。
六、
• 1845年：梅耶 • 贡献：依据能量转化与守恒定律，从理 论上证明了光合作用将光能转化为化学 能
七、
• • • • • • • • •
光合作用的发现历程
光合作用的概念 一、
文字描述：
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。
反应式形式
光合作用的探索历程 二、
• 直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水
一、
分是植物建造自身的原料
二、
• 1771年：普利斯特利： • 结论：植物可以更新空气（光合作用中 有气体的变化） • 不足：没有注意到光和植物的状态（绿 叶）这两个无关变量 • 1779年：英格豪斯 • 证明了光合作用需要光 • 证明了绿叶才是光合作用的器官
1864年：萨克斯 贡献：证明了光合作用可以产生淀粉 自变量：光 因变量：光合作用产生的淀粉 无关变量：光合色素，叶片中原有的淀粉
第2课时 光合作用的探究历程和过程
气外还有淀粉，同时还证明光是光合作用的必要条件。（自身对照
实验，自变量为光照，因变量为叶片的颜色变化）
思考:（萨克斯的实验） a．为什么对天竺葵先进行暗处理？
黑暗（饥饿）处理 是验证光合作用产 物和验证CO2是光合 作用原料实验的必 需操作。
暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 b．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
不足：没有考虑到光照的影响。实验缺少空白对照，说服
力不强。
3.1779年，英格豪斯实验结论：
普利斯特利的实验只有在阳光的照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新污浊的空气。（1785年，由于发现了空
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。） 4.1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转化 成化学能储存起来。 5.1864年，德国植物学家萨克斯的实验证明：光合作用的产物除氧
物质和B物质的相对分子质量之比是（ C ）
A．1∶2 C．8∶9 B．2∶1 D．9∶8
6.（2012·正定模拟）请按时间先后顺序排列下列事件（ C ） ①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 ②美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧 气全部来自参加反应的水
③英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气
恩格尔曼 鲁宾 卡门
ห้องสมุดไป่ตู้
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
卡尔文
CO2 中的碳转换成有机物的碳的途径
思考：光合作用的反应式 光能 CO2+H2O （CH2O）+O2 叶绿体 1.光合作用的原料：二氧化碳 、水 2.光合作用的产物：有机物、氧气 3.光合作用的条件：光能 4.光合作用的场所：叶绿体
光合作用发现的历程
光合作用发现的历程光合作用的发现是一个漫长而复杂的历程。
以下是关于光合作用的发现的简要概述，共计超过1200字。
古代虽然当时人们并不了解光合作用的机制，但古代的一些文化已经开始观察到了与光合作用相关的一些现象。
早在公元前3000年的古埃及，人们就注意到了一种神秘现象，即当植物受到阳光照射时，它们会变得更加健康。
17世纪在17世纪，一些科学家开始对光合作用进行初步的研究。
英国科学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）在1771年发现，绿色植物在清洁的空气中生长得更快，并重新提高了空气中的氧气含量。
他将这种现象命名为“植物生长的气体”。
18世纪在18世纪末，荷兰科学家雅各布斯·琴马（Jan Ingenhousz）进一步发展了普里斯特利的研究。
他观察到，只有在阳光下，植物才能产生氧气，并将其释放到周围的环境中。
他还注意到，植物在黑暗中释放二氧化碳。
琴马得出结论，光是植物进行呼吸和光合作用的关键因素。
19世纪在19世纪，科学家们对光合作用的研究进一步深入。
英国科学家詹姆斯·鲍德温（James Baldwin）在1804年提出了著名的“黑暗反应”的概念。
他认为，植物在光线较暗的条件下仍然可以进行光合作用，尽管反应会更慢。
同时，瑞士科学家尚-若瑟夫·冯特（Jean Senebier）在同一时期也对光合作用进行了深入研究。
他观察到，植物在阳光下吸收了二氧化碳，并释放出氧气。
20世纪初20世纪初，德国植物生理学家奥托·沃伯恩（Otto Warburg）进一步揭示了光合作用的机制。
他发现，在发生光合作用的叶绿体器官中，存在一种能产生氧气的催化剂。
这个催化剂后来被称为“光合作用酶”。
20世纪中期20世纪中期，科学家们对光合作用的机制进行了更进一步的研究。
美国科学家梅尔文·卡尔文（Melvin Calvin）是首个成功追踪光合作用中碳原子的科学家。
光合作用的探索历程
光合作用的定义
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和 H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。
反应物、条件、场所、生成物
CO2＋H2O
光能 叶绿体
（CH2O）＋O2
科学是没有国界的，但科学家 是有国界的，昨日的普里斯特利 ， 英格豪斯→今日的你→明日的？
小试牛刀
1.下列有关科学家的经典研究中，采取了同位素标 记法的是( ) ①恩格尔曼发现光合作用的部位 ②证明植物进 行光合作用时光能转换为化学能 ③鲁宾和卡门 证明光合作用释放的O2 ④ CO2的固定过程中碳 元素的转移途径 ⑤分泌蛋白的合成与运输—— 证明细胞器之间的协调配合 A.①③④ B.②④⑤ C.①②④⑤ D.③④⑤
1. 1771年普利斯特利的实验
甲
乙
讨论时间
1、普利斯特利实验结论是什么?
植物可以更新空气的成分
2、 为什么他的实验有时成功，有时失败， 试想一下可能的原因是什么？
光的有无
2. 1779年英格豪斯实验的实验
甲
乙
讨论时间
英格豪斯实验结论是什么?
植物的绿叶只有在光下才能更新空气的成分
乘着化学、物理学的翅膀，光合作用的探究历程进一步加快
到1785年，发现了空气的组成，人们才明确 绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。
3 德国 梅耶
光 能
化 学 能
储存在什 么物质中？
4.1864年萨克斯的实验
文本探究
探究萨克斯实验过程
清水 酒精
48小时 深度挖掘
1 为什么对天竺葵进行暗处理？ 2 为什么一半曝光，一半遮光？
3 实验结果是什么？
小组抢答
大树不喝“牛奶”， 不吃“面包”，它是 怎么样长大的呢？
光合作用的研究历程
光合作用的研究历程光合作用是地球上生命系统的基础环节，它能将太阳能量转化为生物化学能，支撑着生命系统的运行。
光合作用的研究历程可以追溯到19世纪，随着科学技术的不断发展，人们对光合作用的认识也在不断深化。
一、光合作用的初步探索19世纪初，人们对光合作用还知之甚少，直到1796年英国科学家英格汉姆才提出了植物吸收光能诱发氧气分离的概念，即光合作用。
1838年，瑞典科学家S. E. 塞贝克提出植物在光照下光合作用的本质是水分解，释放出氧气和氢离子，后者进一步被还原形成葡萄糖。
这是光合作用的基本反应方程式，被后来的科学家们所深入研究。
二、光合作用反应路径的探索1905年，德国生物化学家威廉・范特霍夫发现了叶绿素是存在于植物叶片中的绿色色素，具有吸收光子的功能。
这一发现为光合作用的反应路径研究提供了基础，为后续的研究打下了重要基石。
1929年，荷兰生物化学家C. B. van Niel运用化学分析的方法，提出了硫醇菌的光合作用反应路径，指出其产生氧气与碳酸盐还原，与绿色植物产生氧气与水分解的反应途径不同。
他的研究打破了人们对光合作用反应途径的传统观念，为研究生命系统的物质代谢奠定了基础。
三、光合作用机理的探究20世纪中期以来，科学技术的快速发展推动了光合作用机理的深入探究。
1951年，英国生物学家R. Hill测定了用光照射的细胞膜释放氧气时的光谱特性。
这一发现证实了塞贝克的研究成果，使得植物在光照下呼吸能与光合作用发生关联被进一步证实。
1961年，美国科学家Melvin Calvin发表了“碳的路径”实验成果，阐明了植物中一氧化碳化合物和糖类的形成过程。
这是对光合作用机理最深入且完整的解释之一，获得了1961年诺贝尔化学奖。
20世纪后期，人们利用先进的技术手段，如扫描透射电子显微镜、基因导向的重构等，对光合作用的细节机理进行了探究，为人类深入理解生命系统的能量来源提供了基础。
四、光合作用的应用研究随着对光合作用的深入探究，人们逐渐认识到光合作用是一项非常重要的技术手段。
光合作用探究历程
光合作用探究历程光合作用探究历程一、光合作用的发现光合作用是植物、藻类和某些细菌通过吸收太阳光能，利用二氧化碳和水合成有机物质的过程。
这个重要的生物化学过程在植物生命活动中起着至关重要的作用。
然而，这个过程是如何被科学界发现和揭示的呢？早在17世纪，荷兰科学家范·豪斯汀就开始了对植物生长的研究。
他观察到植物在光照下可以生长，而在黑暗中则不能。
这表明植物的生长与光照有关。
随后，在18世纪，法国科学家拉普拉斯和拉瓦锡进一步探讨了光合作用过程中物质和能量的转化。
拉瓦锡提出，植物在光合作用中吸收了二氧化碳和水，并释放出氧气。
到了19世纪，英国科学家达尔文对光合作用进行了更深入的研究。
他发现，光合作用是植物中的叶绿体通过吸收太阳光能而进行的。
这一重要发现为后来的光合作用研究奠定了基础。
二、光合作用的过程光合作用是一个复杂的生物化学过程，可以分为三个主要阶段：光反应、暗反应和产物运输。
1.光反应阶段：这一阶段主要发生在叶绿体中，植物通过光合色素吸收太阳光能，并将水分子分解为氧原子和氢离子。
同时，电子从还原型的辅酶Ⅱ传递给氧气，生成高能态的电子和还原型的辅酶Ⅱ。
这一过程释放出的能量用于合成ATP。
2.暗反应阶段：在暗反应阶段，植物利用光反应中生成的ATP和还原型的辅酶Ⅱ，将二氧化碳还原为有机物质，如糖类。
这一过程需要多种酶的参与，包括羧化酶、磷酸二氢酶等。
暗反应生成的有机物质被运输到植物体内的各个部位，供生长发育所需。
3.产物运输阶段：在光合作用过程中生成的有机物质需要通过运输才能到达植物体内的各个部位。
植物体内有一套复杂的运输系统，可以将光合作用生成的有机物质从叶绿体运输到其他部位，以满足生长发育的需要。
三、光合作用的机制光合作用的机制涉及到许多生物化学反应和能量转化过程。
其中最重要的是反应中心的电子转移和伴随的能量变化。
在光反应阶段，光合色素吸收太阳光能后，将电子从水分子中激发到高能态，再传递给氧气生成高能态的电子和还原型的辅酶Ⅱ。
光合作用的探究历程与基本过程
光合作用的探究历程与基本过程光合作用是通过植物绿色器官，叶绿体中的叶绿素，利用太阳光的能量将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖）和释放氧气的过程。
光合作用是地球上最重要的生物化学过程之一，能够维持地球上大部分生物的生存。
光合作用的历程可以追溯到17世纪荷兰微生物学家Antoine van Leeuwenhoek的观察。
他注意到在阳光下，水蕨植物的叶片产生了氧气泡，推测可能是阳光促使植物摄取了空气中的养分。
然而，直到1779年，荷兰医生Jan Ingenhousz从实验证明了植物只在受到阳光照射时释放氧气，这是光合作用的关键过程。
在19世纪初，瑞士植物学家Nicolas Theodore de Saussure通过一系列实验证明了光合作用的化学成分和元素变化。
他发现光合作用包括光合糖合成和水分解两个基本过程。
光合糖合成是指光合作用中的光反应，其中光能转化为化学能，并用于将二氧化碳转化为有机物质。
而水分解是指光合作用中的暗反应，其中光能储存在化学键中，并被用来将二氧化碳按照一定比例转化为葡萄糖。
20世纪初，德国生物化学家Melvin Calvin通过放射性同位素示踪技术，阐明了光合作用的化学途径，被认为是光合作用研究的一大突破。
他通过使用碳14同位素标记二氧化碳和葡萄糖，揭示了光合作用的详细过程。
他的实验证明了光合作用发生在叶绿体中的葡萄糖和光还原产物的化学途径，以及暗反应中碳元素的转化。
除了上述的探究历程外，近年来还有一些研究展示了光合作用进一步的细节过程和调控机制。
例如，美国植物生物学家Elizabeth Blackburn发现了一种光合作用关键酶Telomerase的活性调控，推测这种调控机制能够帮助植物在不同光照条件下更有效地进行光合作用。
此外，研究人员还发现了一些涉及光合作用的其他生物学过程，如光合作用与植物免疫系统之间的关系。
总的来说，光合作用的探究历程经历了几个重要的突破和发现，逐步揭示了光合作用的基本过程和化学机制。
光合作用发现史9.4
7、1997年卡尔文实验
结论：CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳， 这一过程称为卡尔文循环。
14
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：
CO2和H2O 、叶绿体、光、（CH2O）和O2
光能
CO2+H2O
(CH2O)+O2
叶绿体
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。
二、叶绿体的结构
叶绿体
分布： 分布在绿色植物的叶肉细胞
形态： 一般呈扁平的椭球形或球形
外膜 透明，有利于光线的透过
内膜
结构
基粒
由类囊体堆叠而成，类囊 体薄膜上含色素和酶
色素 酶
基质 含多种暗反应所必需的酶， 环状DNA和核糖体。
②从对实验环境的把握看：
将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环 境中光线和氧的影响。
③从自变量的操纵看看：
选用极细的光束照射，叶绿体上可分为光多和光少的部 位，相当于一组对比试验
④为了进一步验证实验结果：
进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，进一步验证了 在光照的条件下叶绿体可以释放氧气
恩格尔曼的实验（二）
（1801年，物理上提出能量守恒定律）
4
4.1864年，萨克斯的实验
结论：绿叶光照时进行光合作用合成了淀粉。
（自身对照实验，自变量为光照。）
【思考】（萨克斯的实验）
a．为什么对天竺葵先进行暗处理？ 暗处理是为了将叶片内原有的淀粉耗尽。
b．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？ 一半遮光、一半曝光，是为了进行对照。
光合作用的探究历程
光合作用的探究历程关于植物光合作用的研究，早在17世纪初就开始了。
当时，有一位名叫赫尔蒙特的比利时医生就做过这样一个有趣的试验。
他把十分容易生根成活的一段柳树枝条种植在一个大瓦盆里。
在种植之前，他称量了柳树枝条的质量（2.27kg）和瓦盆中干燥沙土的质量（90.8kg）。
此后，只向盆中浇雨水，不再添加其他东西。
5年以后，当赫尔蒙特再次进行称量时，柳树枝条已经长成重达76.86kg的柳树，而瓦盆中干燥沙土的质量仅仅减少了千分之一左右。
柳树增加的质量远远大于土壤减少的质量。
所以，根据这个试验，赫尔蒙特认为，使柳树生长并增加质量的物质，主要来源于雨水，而不是土壤。
这个结论在今天看来虽然并不十分科学和严谨，但是，它开创了人们使用定量的方法来研究生物学的先例，是对生物学研究的一个重要贡献。
[背景材料：海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont），比利时化学家，生物学家，医生。
他在化学理论和实践上都有卓越贡献，从而成为炼金术向近代化学转变时期的代表人物。
他所做的柳树实验也是生物研究上划时代的工作。
海尔蒙特有一个著名的实验，就是把两百磅的土壤烘干称重，然后在土里种下5磅重的柳树种子，收集雨水灌溉；五年后柳树长成169磅3盎司重，土壤再烘干称重，只少了2盎司。
这证明树木的重量增加来自雨水而非土壤。
世界各地生物课本都会提到这一段记载。
接着他继续写道：『根据圣经创世记第一章，上帝创造世界的第一天，就创造了天，创造了地，也创造了水，水一定是非常重要的。
我的柳树实验，是要证明上帝创造世界的第三天，上帝说：『天下的水要聚在一处，使旱地露出来。
』事就这样成了。
上帝说：『地要发生青草和结种子的菜蔬，并结果子的树木，各从其类，果子都包着核。
』事就这样成了。
这件事就是：树木只要有种子，只要有水，就能供给植物生长所需。
』这段记载说明了，海尔蒙特研究柳树实验的动机是为了印证圣经创世记第一章。
这段记载却没被收录在我国的任何一本生物课本里，以致学生看海尔蒙特种了五年的柳树，辛苦地把一堆土弄来弄去，以为他只是单纯地为了科学，而不知这个柳树实验是他对信仰的求证与表白。
4.2光合作用
1642，比利时科学家海尔蒙特的实验
1771年，英国科学家普里斯特利的实验 1779年,荷兰科学家英格豪斯的实验 1864年，德国植物学家萨克斯的实验 1880年，美国科学家恩格尔曼的实验
1939年，美国科学家鲁宾和卡门的实验
海尔蒙特的实验
只浇雨水 五年后
柳树增重干 76.7 kg 土壤减少 0.1 kg
温室大棚
增强大棚光照
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
多种酶
供能
C5
（CH2O）
光反应
暗反应
光反应阶段和暗反应阶段的比较
光反应阶段
场所
条件 物质 变化 能量 变化 类囊体的薄膜
暗反应阶段
叶绿体基质中 ATP、 [H] 、多种酶 CO2的固定CO2+C5酶 →2C3
酶 C3的还原2C3 → →（CH2O） ATP [H]
1880
1939 20世纪40代
恩格尔曼
鲁宾 卡门
卡尔文
光合作用
光能 CO2+H2O 叶绿体
（CH2O）
+O2
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。
光合作用的过程
H 2O
光解 吸收
O2 [H]
供 氢
2C3
还原 固定
CO2
可见光
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）矿质元素、水分
影响光合作用的因素
光质—— 红橙光和蓝紫光效果好，绿光效 1、 果最差(大棚塑料薄膜多为无色)
光 光合作用强度与光照强度、时间的关系
光照强度
光合作用强度
光合作用探究历程
光合作用探究历程在我们生活的这个世界里，植物的存在至关重要。
它们不仅为我们提供了美丽的风景，还为地球上几乎所有生命提供了赖以生存的氧气和食物。
而这一切都离不开一个神奇的过程——光合作用。
让我们把时间的指针拨回到很久以前。
早在公元前 3 世纪，古希腊哲学家亚里士多德就对植物的生长产生了好奇。
他观察到植物是从土壤中获取养分生长的，但他的这个观点存在一定的局限性。
到了17 世纪，比利时的科学家海尔蒙特做了一个著名的柳树实验。
他把一棵柳树苗种在一个木桶里，桶里装着事先称过重量的土壤。
然后，只给柳树浇灌雨水。
五年后，柳树的重量增加了很多，而土壤的重量几乎没有减少。
这个实验让海尔蒙特得出结论：植物生长所需的物质主要不是来自土壤，而是来自水。
然而，他忽略了空气中的成分对植物生长的影响。
时间继续向前推进，1771 年，英国的普利斯特利发现，将点燃的蜡烛和小鼠分别放在密闭的钟罩里，蜡烛会很快熄灭，小鼠会很快死去；而将植物和点燃的蜡烛、小鼠一起放在密闭的钟罩里，蜡烛不容易熄灭，小鼠也不容易死去。
他认为植物可以更新因蜡烛燃烧或小鼠呼吸而变得污浊的空气。
但他没有弄清楚植物究竟是如何更新空气的。
后来，荷兰的英格豪斯做了500 多次植物更新空气的实验。
他发现，普利斯特利的实验只有在有光的条件下才能成功。
这就说明了光是植物更新空气的必要条件。
随着科学技术的不断发展，人们对光合作用的认识也越来越深入。
1845 年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
到了 1864 年，德国科学家萨克斯做了一个经典的实验。
他把绿色叶片放在暗处几小时，目的是消耗掉叶片中的营养物质。
然后，他把叶片的一半曝光，另一半遮光。
一段时间后，他用碘蒸气处理叶片，发现曝光的那一半呈深蓝色，遮光的那一半则没有颜色变化。
这个实验证明了光合作用的产物除了氧气还有淀粉。
进入 20 世纪，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了光合作用中氧气的来源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、光合作用的探究过程
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。
（一）亚里士多德的观点
土壤减少的重量=植物增加的重量
问题讨论：
结果分析
植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要 的气体。 植物可以更新空气！
得出结论
普利斯特利通过实验证明了植物可以更新因蜡烛 燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。但是，他没有 发现光在植物更新空气中的作用，而是将空气的更新 归因于植物的生长。
当时有人重复普利斯特利的实验，却得到完全相 反的结论，认为植物跟动物一样能使空气变污浊。
第四节
能量之源——光与光合作用
练一练：
糖类 是细胞和生物体进行生命活动的主要 能源物质。 脂肪 是生物体内储存能量的重要物
质。 ATP 是生物体进行一切生命活动的直接 供能物质。动物和人形成ATP的途径是呼吸作用 。 绿色植物形成ATP的途径是 呼吸作用和光合作用 。
什么是光合作用？
条件
场所
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。 产物
柳树增重74.47kg
土壤只减少0.06kg
结果分析
5年后土壤的减少量很少 假设成立。 在植物生长过程中补充了大量的水分
植物的增重主要来自水分！
得出结论
１．植物建造自身的原料不全部来自土壤。 ２．植物的增重主要来自水分！
质疑：
海尔蒙特对他的实验结果分析合理吗？
他并没有考虑空气对物生长的影响！
(三)普利斯特利的实验：1771年
?
普利斯特利的实 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！
(四)英格豪斯的实验
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。
问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？ 为了将叶片中原有的淀粉耗尽。
问题3：为什么要对叶片进行脱色处理？ 因为叶片是绿色的，如果不脱色处理的话，叶 片的颜色将对后面的淀粉染色产生干扰。 问题4：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
进行对照 问题5：实验中哪组是实验组？哪组是对照组？ 曝光组是实验组。
（九）鲁宾和卡门的实验：1939年
提出问题 作出假设 光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？ 假设1：光合作用释放的氧气来自二氧化碳。 假设2：光合作用释放的氧气来自水。
设计实验
结果分析
得出结论
光合作用产生的O2来自于H2O。
（十）卡尔文的实验：20世纪40年代
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14CO 做实验研究了 2 光合作用产生的有机物是怎样 合成的问题。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。
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水？ 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去追踪物质的运行和 变化规律。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 同位素示踪法。 同位素示踪法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。
1961年诺贝 尔化学奖得主
思考与讨论：
1、光合作用的场所、条件、原料和产物分别是 什么？你能用一个化学反应式表示出来吗？
原料：二氧化碳和水 产物：淀粉和氧气
场所：叶绿体
条件：光，多种酶等。
CO2 + H2O
淀粉 + O2
2、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 进步有什么关系？试举例说明。
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？
(八)萨克斯的实验: 1864年
一 半 曝 光 ， 一 暗处理 半 遮 光
碘蒸汽处理
光照
酒精 脱色
结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
问题1：萨克斯的实验目的是什么？
验证光合作用的产物是什么。
3、分析人类对光合作用的探究历 程，你还有哪些感悟？
1、亚里士多德的观点对吗？
2、植物生长所需的营养物质是否全部来源于土壤？有 可能来源于土壤以外的地方吗？ 3、从土壤中吸收来的营养物质是否全部转化成植物的 物质并储存于植物体内？
4、亚里士多德的观点是否完全没有进步意义？
（二）海尔蒙特的实验：1642年
提出问题 植物建造自身的原料全部来自土壤吗? 作出假设 植物建造自身的原料不全部来自土壤。 设计实验 五年后
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 和化学的研究进展关系很密切。例如，直到1785年，由于发现了 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，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展 密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释 放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技 术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径， 都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手 段的进步对科学发展的推动作用。
(五)拉瓦锡的发现
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。
(六)恩格尔曼实验:1880年,美国
证明：1、光合作用的场所是叶绿体；
2、光合作用的产物有氧气！
(七)梅耶的研究
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。