人教版必修一光合作用的探究历程

光合作用新叶沐浴着和煦的阳光，鸟儿在绿叶间尽情欢唱：“是你给了我生命的甘露，是你给了我无穷的能量！”原料1原料2产物1产物2动力场所水CO2O2淀粉等有机物光合作用的概念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。光合作用的实质合成有机物，储存能量光合作用的探究历程观点：植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。问题：植物生长所需的物质来自何处？亚里士多德(Aristotle)一、1648年比利时科学家海尔蒙特开始时柳树的质量2.3kg干土的质量90kg+74.4kg－0.1kg结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。76.7kg89.9kg5年后实验前后的差值图A图B图D图C问题讨论与质疑：（1）你认为他的结论正确吗？（2）你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？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普利斯特利（J.Pristly）通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用化学方法研究植物的生长。（1）为什么学者们会得到不同的实验结果呢？（2）你认为普利斯特利在实验中忽视了哪种条件？

问题讨论与质疑：三、1779年荷兰的科学家英格豪斯500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？结论：植物体只有在光照下才能更新污浊的空气。甲乙问题讨论：（1）他在实验中控制的单一变量是什么？（2）英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？1785年，在拉瓦锡的努力下人们才发现了空气的组成,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四、1864年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验萨克斯，J.vonSachs(1832～1897)暗处理24小时叶部分遮光光照酒精脱色滴加碘液观察现象问题讨论：1.为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？2.叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？3.这个实验得出什么结论？结论：植物在光下除了产生氧气，还产生了淀粉。这个过程在哪里进行？结论:氧是由叶绿体释放出来的;叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。五、1880年，美国科学家恩格尔曼的水绵实验没有氧气的黑暗环境没有氧气的有光环境想一想：恩格尔曼(1880年)的实验在设计上有何巧妙之处？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；2、环境选择：黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响；3、光束：极细的光束照射水绵，且利用好氧细菌检测，可以准确判断水绵细胞中释放O2的部位；4、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完全由光照引起。1897年，人们首次把绿色植物的上述生理活动称为光合作用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。光合作用释放的氧气到底来自CO2还是H2O

？六、1939年美国的科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）利用同位素标记法进行了探究实验。

1、需要标记什么元素？2、如何作出假设？3、怎样设计分组对照实验？4、预测实验结果有几种情况？5、得出什么结论？问题讨论：CO2H218O?C18O2H2O?预测1：第一组为O2，第二组为18O2，来自H2O；预测2：第一组为18O2

，第二组为O2

，来自CO2；预测3：两组既有18O2、也有O2，来自两者。第一组第二组小球藻小球藻CO2H218O18O2C18O2H2OO2结论：光合作用释放的氧气来自水第一组第二组1939，鲁宾和卡门(美国)H2O

C18O2H218OCO2

O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O218O2

18O2

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18O2

光合作用产生的有机物又是怎样合成的？卡尔文及其同事用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置

他用14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，从而进一步揭示了光合作用中复杂的化学反应。卡尔文循环七、1948年美国的科学家卡尔文（M.Calvin）等人的实验小资料：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。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。1.将科学家与其对应的实验观点连接起来 科学家 

实验结论或观点

普利斯特利            只有在阳关下，植物才能更新空气 英格豪斯              植物可以更新空气 梅耶                  光合作用的产物除氧气外，还有淀粉 萨克斯             光合作用释放氧气来自于水 鲁宾和卡门            光合作用把光能转化成化学能 卡尔文                暗反应14C的转移途径（卡尔文循环）小练习2.下列实验中科学家的使用手段或技术显著不同于其他的是（    ） A．科学家对分泌蛋白的合成和分泌的研究 B．鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水 C．恩格尔曼证明叶绿体是光合作用的场所 D．卡尔文探明C02中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 3．恩格尔曼将载有水绵和好氧细菌的临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位，这个实验的目的是证明（  ） A．光合作用需要光  B．光合作用产生的氧来自于水C．产生氧需要光      D．光合作用中氧由叶绿体释放4下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是（    ） A．与黑藻相比，水绵更适宜用作探究光合作用的场所 B．金鱼藻是水生植物，用作探究光合作用产物是O2时，利于收聚气体 C．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径 D．银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色5．用14C标记参加光合作用的二氧化碳，可以了解光合作用的（    ） A．光反应必须在有光条件下进行   B．碳反应不需要光 C．二氧化碳被还原为糖的过程   D．光合作用中能量的传递过程光合作用的总反应式:

CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体条件:光照原料:CO2、H2O产物:(CH2O)糖类、O2场所:叶绿体课外作业：小组合作设计实验装置图，证明植物需要光才能制造O2？怎样检验O2？

（备选实验材料和器材：金鱼藻、大烧杯、漏斗、试管等）

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。你知道常用的O的同位素吗？实验常考点1、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；2、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