(完整版)光合作用(一)光合作用发现史中的经典实验2018

侯
的
显
影
装
置
可
检
测
到
。伟 作 品
稳定性同位素： 原子核比较稳定，不能发出射线
1 23 4
1、问题：植物生长所需的物质来自何处？
2000多年前 亚里士多德 (Aristotle)
认为：构成植物 体的原料是土壤 植物增加的重量=土壤减少的重量
2、1648年比利时海尔蒙特的实验 五年后
柳树增重80kg 土壤只减少0.06kg
结论：植物增重主要来自水分
3、1771年英国普利斯特利实验
与作用
(橙黄色) (黄色)
吸收蓝紫光
(蓝绿色)
吸收红光、蓝紫光
(黄绿色)
叶绿素a（中心色素）具有吸收、传递和 转换光能的作用，其余色素（天线色素） 仅具有吸收和传递光能的作用。
(2014·绵阳模拟)某生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶 片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶 ”、“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实
照
射
恩吉尔曼实验的结果
积 极 思 维
分析：这一巧妙的实验说明了什么？
叶绿体中的色素对不同波长的吸收的 强度不同，主要吸收红光与蓝紫光， 几乎不吸收绿光
8.1939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。
鲁宾和卡门实验
CO2
18O2
光合作用的完整单位——叶绿体
4 1 2 3
捕获光能的色素和结构
一、绿叶中色素的提取和分离
1、提取绿叶的色素
原理：色素能溶 解在有机溶剂无水乙 醇中，所以可用无水 乙醇提取色素。
称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇
（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气
4、1779年，荷兰 英格豪斯的实验
A组 B组
结论：只有在实光验照重下复绿了叶5才0可0多以次更新空气
1785年，发现了空气的组成， 科学家在明确绿叶在光下放出的 气体是氧气，吸收的是二氧化碳
5、 1845年，德国的科学家梅 耶指出：植物光合作用时，把光能 转换成化成化学能储存起来。
最早发现的碳元素原子量是12，后来又发现了原子量
为13和14的碳元素，12C、13C和14C除了原子量不同
外，其他的化学性质相同，因此只能放在元素周期表
的
同
一
位
置
，
这
就
是
同
位
素
名
称
最
初
的
由
来
。汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
放射性同位素：
原子核能自动放射出看不见的具
有一定穿透能力的射线。用特定
汉
水
丑
生
作用、提取溶解的分子。然后将提取物用纸层析法分离，
并通过一定的方法鉴定其成分。
①通C14O2光下培养 ②杀死细胞，终止光合作用 ③提取溶液中的物质，纸层析法分离 ④从滤纸上洗脱物质，并鉴定
实验结果：
照光30秒，发现放射性出现在多种化合物 中，有C C C C C 化合物。汉
水 丑 生 侯 伟 作 品
卡尔文的思路：用C14标记的C14O2，供小球藻进行光合作 用，然后追踪检测其放射性依次出现在什么物质里，从 而弄明白CO2中的碳转化成有机物的途径。
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
将小球藻放置在密闭容器中,然后将14C标记的14CO2 通入容器，在照光后的不同时间，将培养的小球藻浸入 热的乙醇中，这种处理有三种功效:杀死细胞、终止酶的
3、 4、 5、 6、 7
如何确定放射性首先出现在哪个化合物中？
卡尔文和他的科研小组通过不断缩短光照 时间，发现放射性几乎只出现在一种三碳化合 物（ C3化合物）中，从而证明最先生成的是C3 化合物。
光合作用的探究历程(连线)
知识梳理
答案
同位素标记法小结：
同位素：质子数相同，中子数不同的同一元素。例如，
防止研磨中色素被破坏。）
滤纸吗？
将研磨液迅速倒入玻 璃漏斗中进行过滤。
收集滤液,封口。
2、分离绿叶中的色素
纸层析法
制备滤纸条
画滤液细线
剪去两
角的原
铅笔线
因？画铅笔细线
细、直、齐 重复2—3次
色素的分离： 纸层析法
原理：不同色素随层析液在滤纸上扩散速度 不同，从而分离色素。
培养皿
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
层析液
色素在层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度 小，扩散速度慢。
（石油醚）
注意：层析液不能没及滤液线
3、色素的种类
胡萝卜素（ 橙黄色）
胡
类胡萝卜素
爷
(1/4)
叶黄素（黄 色）
爱
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素
币
(3/4) 叶绿素b（黄绿色）
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金 黄呢？
验。实验结果如右图，下列判断正确的是( A )
将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某 种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字 表示光的波长，单位为nm，暗带表示溶液吸收该 波长的光后形成的光谱)。则该色素是( D )
A.类胡萝卜素 C.胡萝卜素
B.叶黄素 D.叶绿素a
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红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红 色，下列关于该植物的叙述，正确的是( C ) A.红枫叶片不含叶绿素 B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光 C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用 D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用
由于叶绿素的含量大大超过类 胡萝卜素，而使类胡萝卜素的 颜色被掩盖，只显示出叶绿素 的绿色
由于叶绿素比类胡萝卜素易 受到低温的破坏，秋季低温 使叶绿素大量破坏，而使类 胡萝卜素的颜色显示出来
二、色素的作用
叶绿体中的色 素提取液
叶绿素主要吸收_蓝__紫_光__、__红_光__ 类胡萝卜素主要吸收_蓝__紫_光____
依据：能量转换和守 恒定律
光
化
能 德国 学 梅耶 能
储存在什 么物质中？
6、1864年萨克斯的实验
光照
一 在 半 暗 曝 处 光 放 ， 置
一 几 暗处理
半 小 遮 的 光 叶 片
碘蒸汽处理
酒精 脱色
结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
7.1880年，美国科学家恩格尔
曼
黑
暗
处
暴
用
露
极
在
细
光
光
下
束
C18O2
O2
绿色植物
（如小球 藻）
H218O
H2O
光合作用产生的有机 物又是怎样合成的呢？
1961年诺贝 尔化学奖得主
20世纪40年代Fra Baidu bibliotek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。