光合作用探究历程课件

光合作用的场所： 光合作用的原料： 光合作用的条件： 光合作用的产物：
叶绿体 二氧化碳和水 有光照 淀粉、氧气
科学家的实验设计思想及方法，对你 有什么启发？
（1）设置对照实验（如萨克斯的曝光和遮光实验、 扬·英根豪斯将枝条放在光下和放在暗处）；
（2）控制单一变量（鲁宾和卡门分别标记水和二氧 化碳中的氧）；
在卡尔文的实验中,发现标记的CO2转变成有机物的速 度很快,几秒钟之内,在第一个中间产物(三碳化合物)中发现 了放射性, 所以将CO2的这种固定途径称为C3途径,将通过 这种途径固定CO2的植物称为C3植物。
最终的研究结果发现, CO2固定的C3途径是一个循环过 程,称为C3循环,由于这一循环是卡尔文发现的,故又称卡尔 文循环。
实验方法：
放射性同位素标记法（标记哪个元素?）
实验步骤：
5、美国科学家鲁宾和卡门实验及结论
实验： （1）用18O分别标记H2O和CO2。 （2）Ⅰ、向绿色植物提供H218O和CO2
释放18O2
Ⅱ、向绿色植物提供H2O和C18O2 释放O2
结论：光合作用释放的氧全部来自水。
1938，鲁宾和卡门(美国)
• 鲁宾、卡门用的实验方法为示踪原子法 (同位素标记法)。
• (1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照 光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片 是否制造出淀粉。
• (2)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标 记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。 • (3)普里斯特利：密闭的玻璃罩是否加植 物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间 为因变量。
英根豪斯实验
结论1：只有在光下 植物才能更新空气。
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。
淀粉遇碘会变蓝
德国科学家萨克斯的实验及结论
目的？
实验：把绿色叶片放在暗处几小时，然后把 这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后， 放入酒精中隔水加热,再用碘蒸气处理叶片。
水绵，细胞中有细长、带状且螺旋状分布 的叶绿体，利于观察
(2)好氧菌的作用？
(3)为什么临时装片要放 在没有空气的黑暗环境里？
黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响
(4)为什么临时装片要放在没有空气的曝 光环境里？
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光 合作用的场所。
1939年（美国） 鲁宾和卡门实验
• 1、实验材料的选择：水绵，细胞中有细长、 带状且螺旋状分布的叶绿体，利于观察；
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2 H2O
OO2 O2 2 O2 O2 O2
O2O2C18O2
O2 O2 O2
O2 OO22 O2
18O2 18O2
18O218O2 18O2
18O128O2
1188OO2218O2 H2181O8O218O2
18O218O182O2
18O2 CO2
18O2 18O2
想一想：恩格尔曼(1880年)的实验 在设计上有何巧妙之处？
1864年萨克斯的实验
一在
光照
半暗
曝处
光放
，置
一几
半小 遮的
暗处理
光叶
片
碘蒸汽处理
酒精 脱色
思考： （1）为什么用碘蒸气 处理之后会变蓝？
（2）为什么要先进行 暗处理？
（3）为什么一半遮光，一半曝光？
（4）从这个实验中，你可以得到什么结论？
证明：绿叶的光合作用产物除氧气以外, 还有淀粉。
(1)为什么选用水绵？
光合作用的总反应式:
光能 CO2 + H2O 叶绿体 (CH2O) + O2
条件:光照 原料:CO2、H2O 产物:(CH2O)糖类、O2 场所:叶绿体
光合作用的探究历程：
（1）1771年普利斯特利：植物可 更新
空气→1979年英格豪斯：普利斯特利实
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
普 利 斯 特 利 实 验
结论：只有在阳光照射下才能成功，
17 79 年 英 格 豪 斯 的 实 验 （ 荷 兰 ）
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。
1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）根据能 量转换和守恒定律明确指出，植物在进行光 合作用时，把光能转换成化学能储存起来
（3）显性化的实验现象（普利斯特莱实验利用蜡烛创 造条件，使无法观察到的空气成分变化表现出来）.
• 实验常考易错点
• 萨克斯实验中黑暗处理的目的：消耗掉 叶片中原有的淀粉。曝光与遮光形成对照， 检验试剂为碘蒸气，检验前用酒精处理，目 的是溶解色素；
• 恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处： 叶绿体大呈带状，便于观察，所用细菌异化 作用类型为需氧型；
何作用？
何作用？
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
1880年 恩吉尔曼(德国)
现象：
极
好氧细菌只集中在被光线
细
照射的叶绿体附近。
光
分析 ：
光线照射部位进行光合作
束
用产生了氧气。
黑暗中
结论:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
极 细 光 束
黑暗，无空气
完全曝光
实验设计：探究光合作用产生的 O2是来自水还是来自CO2?
气→1845年梅耶：植物在进行光合作用
时把
能转光换成 化学能
能
储存起来→1864萨克斯：光合作用产物
除氧气外还有 淀粉 →1880年恩格
尔曼：光合作用场所是叶绿体→1939年
鲁宾、卡门：光合作用释放的氧气来
自水 。
实验设计：
证明绿色植物在光下能产生氧气。
小资料：
二次世界大战之后,美国加州大学贝克利分校的梅尔 文·卡尔文和他的同事们用14C标记的CO2供小球藻进行光 合作用,来研究小球藻在光合作用中怎样固定CO2的。
粮食短缺 关注并拯救饥饿的孩子
非洲饥饿的孩子们等待着 联合国的救济粮
17世纪海尔蒙特(比利时) 柳树实验
图A
图B
图C
图D
结论：
植物生长实所验前需的养实料验主后要来自变于化 水，
土壤而干不重是土90壤.80。0kg
柳 树 2.25kg
90.743kg 76.70kg
-0.057kg +74.75kg 3/10
提出问题 光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳？
作出假设 光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）。
同
位
Leabharlann Baidu
设计实验
素
标
A
B
记
法
结果分析 A中气体无放射性，B中气体具有放射性
光合作用产生的氧气来自于水，而不 得出结论 是来自于二氧化碳。
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。