一　捕获光能的色素和结构.ppt

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1、 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用王如雪王如雪界首一中界首一中 我们经常听到这样的一句话：万物生长靠太阳。我们经常听到这样的一句话：万物生长靠太阳。为什么这么说呢？请同学们观察以下数据：据统计：为什么这么说呢？请同学们观察以下数据：据统计：地球表面上的绿色植物每年大约制造了地球表面上的绿色植物每年大约制造了4400亿吨亿吨有机物；有机物；地球表面上的绿色植物每年储存的能量约地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为为7.111018kJ，这个数字大约相当于，这个数字大约相当于240000个三门个三门峡水电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、峡水电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生

2、产、日常生活和食物营养上所需能量的日常生活和食物营养上所需能量的100倍。倍。根据以上资料，我们可以得出什么结论？根据以上资料，我们可以得出什么结论？太阳的光能又是通过什么途径进入植物体太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的呢？内的呢？什么是光合作用？什么是光合作用？光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着转化成储存着能量的能量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。光合作用的场所、原料、产物和光合作用的场所、原料、产物和条件分别是什么？条件分别是什么？如何理解光合作用的概念？如何理解光合

3、作用的概念？原料原料1原料原料2产物产物1产物产物2条件条件场所场所水水CO2O2淀粉等有机物淀粉等有机物光合作用的探究历程光合作用的探究历程观点：植物体由观点：植物体由“土壤汁土壤汁”构成，即植构成，即植物生长发育所需的物质完全来自物生长发育所需的物质完全来自土壤。土壤。问题：问题：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？亚里士多德亚里士多德(Aristotle)五年后五年后一、一、16271627年比利时科学家海尔蒙特年比利时科学家海尔蒙特开始开始柳树的质量柳树的质量2.27kg干土的质量干土的质量90kg+74.47kg0.06kg结论：植物的增重主要来自结论：植物的增重

4、主要来自水分水分,而不是土壤。而不是土壤。76.74kg89.94kg5年后年后实验前后的变化实验前后的变化柳树增重柳树增重柳树增重柳树增重74.4774.47kgkg土壤减少土壤减少土壤减少土壤减少0.060.06kgkg 海尔蒙特实验得出的结论严海尔蒙特实验得出的结论严密吗？为什么？密吗？为什么？直到直到18世纪中期：人们一直认为只世纪中期：人们一直认为只有有土壤中的水分土壤中的水分是植物建造自身是植物建造自身的原料。的原料。结论：结论：植物可以植物可以更新更新污浊污浊的空气。的空气。二、二、17711771年英国科学家年英国科学家普利斯特利普利斯特利甲甲乙乙普利斯特利（普利斯特利（J.P

5、ristlyJ.Pristly）通过植物和动物）通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次成功之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用地应用化学方法化学方法研究植物的生长。研究植物的生长。三、三、17791779年年荷兰的科学家荷兰的科学家英格豪斯英格豪斯500多次植物更新空气的多次植物更新空气的实验，又有何新发现？实验，又有何新发现？结论：植物体只有结论：植物体只有在在光光下才能更新污下才能更新污浊的空气。浊的空气。甲甲乙乙英格豪斯知道植物更新了空气中英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？的什么成分吗？为什么？不知道，受到当时化学发展水平的限不知道，受到当时化学发展水平的限制，

6、人们尚不知道植物吸收和释放的究竟制，人们尚不知道植物吸收和释放的究竟是什么气体。是什么气体。直到直到17851785年，由于发现了空气的组成，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人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气氧气，吸收的是吸收的是二氧化碳二氧化碳。这一过程中，光能哪里去了？这一过程中，光能哪里去了？1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与年，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，守恒定律，指出植物在进行光合作用时，把把光能光能转换成转换成化学能化学能储存起来。储存起来。以上这些科学家的前期实验探究，对以上这些科学家的前期实验探究，对于光合作

7、用问题的解决没有取得实质的突于光合作用问题的解决没有取得实质的突破，但启迪人们进一步去设计更加巧妙的破，但启迪人们进一步去设计更加巧妙的实验。实验。四、四、18641864年德国的植物学家年德国的植物学家萨克斯萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验采用碘液检测淀粉的方法进行实验萨克斯，萨克斯，J.vonSachs(18321897)暗处理暗处理叶部分遮光叶部分遮光光照光照滴加碘液滴加碘液这个实验得出什么结论？这个实验得出什么结论？萨克斯的实验共有几个处理过程？萨克斯的实验共有几个处理过程？有四个处理过程：有四个处理过程：先把绿叶在暗处放置几先把绿叶在暗处放置几小时；小时；然后让叶片一半曝光，另一

8、半遮光；然后让叶片一半曝光，另一半遮光；接着对叶片进行脱色处理；接着对叶片进行脱色处理；最后用碘蒸气处理。最后用碘蒸气处理。想一想，每个处理过程的目的分别是什么？把绿叶在暗处把绿叶在暗处放置几小时放置几小时，在生物学上，在生物学上称为称为“饥饿饥饿”处理，目的是消耗掉叶片中处理，目的是消耗掉叶片中的有机物。的有机物。让叶片让叶片一半曝光，另一半遮光一半曝光，另一半遮光，这是为，这是为了设置（空白）对照实验。了设置（空白）对照实验。对叶片进行脱色处理，是为了排除色素对叶片进行脱色处理，是为了排除色素对检验结果造成干扰。对检验结果造成干扰。用碘蒸气处理，是检验是否有淀粉产生。用碘蒸气处理，是检验是

9、否有淀粉产生。这个实验得出什么结论？这个实验得出什么结论？萨克斯的实验共有几个处理过程？萨克斯的实验共有几个处理过程？有四个处理过程：有四个处理过程：先把绿叶在暗处先把绿叶在暗处放置几放置几小时小时；然后让叶片一半曝光，另一半遮光；然后让叶片一半曝光，另一半遮光；接着对叶片进行脱色处理；接着对叶片进行脱色处理；最后用碘蒸气处理。最后用碘蒸气处理。想一想，每个处理过程的目的分别是什么？结论：植物在结论：植物在光光下产生了下产生了淀粉。淀粉。1880年，美国科学家恩格尔曼的水绵实验年，美国科学家恩格尔曼的水绵实验 实验证明：氧气是由实验证明：氧气是由叶绿体叶绿体释放出来的，叶绿释放出来的，叶绿体是

10、进行体是进行光合作用的场所光合作用的场所。1为什么选用水绵做为实验材料？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？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，而后又让水绵完为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？全暴露在光下？因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋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，便于进行观察和分析研究。分布于细胞中，便于进行观察和分析研究。为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。验的准确性。先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水先选极

11、细光束，用好氧细菌检测，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，并且氧是由叶绿体释放出来的。且氧是由叶绿体释放出来的。思考思考1897年，人们首次把绿色植物的上述生理活动称年，人们首次把绿色植物的上述生理活动称为为光合作用光合作用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。提出问题：提出问题：探究光合作用释放的探究光合作用释放的氧气氧气到底来自到底来自二氧二氧化碳化碳还是还是水水？五、五、19391939年美国的

12、科学家鲁宾年美国的科学家鲁宾（S.RubenS.Ruben）和卡门（）和卡门（M.KamenM.Kamen）利）利用用同位素标记法同位素标记法进行了探究实验。进行了探究实验。放射性同位素放射性同位素可用于追踪物质的运行和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，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。科学家通过化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性追踪放射性同位素标记的化合物，同位素标记的化合物，可以可以弄清化学反应的弄清化学反应的详细过程详细过程。这种方法叫做同位素标记法。这种方法叫做同位素标记法。同位素同位素标记法法提出问题：提出问题：探究光合作用释放的探

13、究光合作用释放的氧气氧气到底来自到底来自二氧二氧化碳化碳还是还是水水？五、五、19391939年美国的科学家鲁宾年美国的科学家鲁宾（S.RubenS.Ruben）和卡门（）和卡门（M.KamenM.Kamen）利）利用用同位素标记法同位素标记法进行了探究实验。进行了探究实验。1、需要标记什么元素？、需要标记什么元素？2、怎样设计对照实验？、怎样设计对照实验？C18O2、H218OC18O2+H2OCO2+H218OCO2H218O?C18O2H2O?预测预测1：第一组的为：第一组的为O2，第二组为，第二组为18O2，释放的氧气来自，释放的氧气来自H2O；预测预测2：第一组为：第一组为18O2，

14、第二组为，第二组为O2，释放的氧气来自，释放的氧气来自CO2；预测预测3：两组既有：两组既有18O2、也有、也有O2，释放的氧气来自两者。，释放的氧气来自两者。第一组第一组第二组第二组CO2H218O18O2C18O2H2OO2结论：结论：光合作用释放的氧气来自水光合作用释放的氧气来自水第一组第一组第二组第二组卡尔文及其同事用来研究光合藻类卡尔文及其同事用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置固定的仪器装置 他用他用14C标记的标记的CO2追踪了光合作用过追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，程中碳元素的行踪，从而进一步揭示了从而进一步揭示了光合作用中复杂的光合作用中复杂的化学反应。化学反应。六、六、

15、19481948年美国的科学家年美国的科学家卡尔文卡尔文（M.CalvinM.Calvin）等人的实验）等人的实验 原料原料 条件条件 场所场所 产物产物 海尔蒙特海尔蒙特普里斯特利普里斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼H2O淀粉淀粉叶绿体叶绿体（阳光）（阳光）O2CO2课堂小结课堂小结6CO2+12H2O光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2你能写出光合作用的反应式吗？你能写出光合作用的反应式吗？书写时请标出各种元素的去向。书写时请标出各种元素的去向。1下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24h后，经脱色、漂洗并用

16、碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验说明验说明()光合作用需要光合作用需要CO2光合作用需要光光合作用需要光光合作用需要叶绿素光合作用需要叶绿素光合作用放出氧光合作用放出氧光合作用制造淀粉光合作用制造淀粉 ABCD课堂巩固练习课堂巩固练习C课堂巩固练习课堂巩固练习2.下下图为鲁宾和卡门实验的示意图，图中图为鲁宾和卡门实验的示意图，图中A物质物质和和B物质的相对分子质量之比是物质的相对分子质量之比是()A1：2B2：1C8：9D9：8C3下面是某同学为了证实下面是某同学为

17、了证实“2是绿色植物光合作用合成有机物是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：实验方法和步骤：实验方法和步骤：选取同等大小生长健壮的两株盆栽绿色植物，分别放入标记为选取同等大小生长健壮的两株盆栽绿色植物，分别放入标记为A和和B的两个同等大小的玻璃罩内，每组一株。并取的两个同等大小的玻璃罩内，每组一株。并取1小杯小杯NaOH溶液溶液和和1小杯等量的小杯等量的，分别放置于，分别放置于A和和B玻璃罩中。玻璃罩玻璃罩中。玻璃罩密封不漏气。密封不漏气。将上述植物及装置放在暗室里将上述植物及装置放在暗室里“饥

18、饿饥饿”处理，其目的是处理，其目的是。“饥饿饥饿”处理一定时间后，将植物自暗室中取出，在阳光下照射处理一定时间后，将植物自暗室中取出，在阳光下照射若干小时，使其充分进行光合作用。若干小时，使其充分进行光合作用。从两株植物体上分别剪取同等大小的叶片两片，放入盛有酒精的从两株植物体上分别剪取同等大小的叶片两片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。将已脱绿的叶片取出用清水处理后，分别平铺在两个培养皿内，将已脱绿的叶片取出用清水处理后，分别平铺在两个培养皿内，并滴加碘液，可观察到并滴加碘液，可观察到A组叶片颜色的变化是组叶片颜色的变化是，B组叶组叶片颜色的变化是片颜色的变化是。实验结论：实验结论：。清水清水消耗掉叶片中的有机物消耗掉叶片中的有机物棕色棕色蓝色蓝色绿色植物光合作用合成有机物需绿色植物光合作用合成有机物需要要2