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1、光合作用發(fā)現(xiàn)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)光合作用發(fā)現(xiàn)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)光合作用（一）光合作用（一）17711771年，年，普利斯特利普利斯特利的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) 普利斯特利認(rèn)為：普利斯特利認(rèn)為：植物可以更新植物可以更新因蠟燭燃燒或小白因蠟燭燃燒或小白鼠呼吸而變渾濁的鼠呼吸而變渾濁的空氣空氣。當(dāng)時(shí)有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，有的成功了，當(dāng)時(shí)有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，有的成功了，有的卻失敗了。有的卻失敗了。漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品 17791779年年英格豪斯英格豪斯發(fā)現(xiàn)：普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在發(fā)現(xiàn)：普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在有光照射下有光照射下才能成功，植物只有才能成功，植物只有綠葉綠葉才能更新空氣。才能更新空氣

2、。由于當(dāng)時(shí)的科學(xué)界尚未發(fā)現(xiàn)空氣的成分，所以當(dāng)由于當(dāng)時(shí)的科學(xué)界尚未發(fā)現(xiàn)空氣的成分，所以當(dāng)時(shí)的人們并不知道植物更新了空氣的什么成分。直到時(shí)的人們并不知道植物更新了空氣的什么成分。直到17851785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在綠葉在光下吸收二氧化碳，放出氧氣。光下吸收二氧化碳，放出氧氣。經(jīng)過(guò)了經(jīng)過(guò)了100100多年的探索，人們才明確植物吸收二多年的探索，人們才明確植物吸收二氧化碳和水，氧化碳和水，在陽(yáng)光的照射下在陽(yáng)光的照射下，產(chǎn)生了氧氣。，產(chǎn)生了氧氣。在這一過(guò)程中，光能哪去了？在這一過(guò)程中，光能哪去了？依據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，植物在這一過(guò)程依據(jù)能

3、量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，植物在這一過(guò)程中把光能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。中把光能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中呢？?jī)?chǔ)存在什么物質(zhì)中呢？漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品 土豆是變態(tài)的莖，含有大量的淀粉。土豆是變態(tài)的莖，含有大量的淀粉。馬鈴薯的葉片中有淀粉嗎？馬鈴薯的葉片中有淀粉嗎？先用熱酒精使葉片脫色，后滴加碘液。先用熱酒精使葉片脫色，后滴加碘液。植物葉片中的淀粉是光合作用產(chǎn)生的嗎？植物葉片中的淀粉是光合作用產(chǎn)生的嗎？18641864年年薩克斯薩克斯的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)植物葉片中本來(lái)就有淀粉，如何解決？植物葉片中本來(lái)就有淀粉，如何解決？暗處理一晚上暗處理一晚上 光合作用發(fā)生在植物葉片細(xì)胞

4、的那種光合作用發(fā)生在植物葉片細(xì)胞的那種結(jié)構(gòu)中的呢？結(jié)構(gòu)中的呢？18871887年恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)?zāi)甓鞲駹柭膶?shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)對(duì)象：水綿（葉綠體呈實(shí)驗(yàn)對(duì)象：水綿（葉綠體呈_狀）、好氧細(xì)菌。狀）、好氧細(xì)菌。自變量：葉綠體是否照到光。自變量：葉綠體是否照到光。因變量：葉綠體照光部位是否產(chǎn)生氧氣，觀測(cè)指標(biāo)是因變量：葉綠體照光部位是否產(chǎn)生氧氣，觀測(cè)指標(biāo)是_。漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品因變量：葉綠體照光部位是否產(chǎn)生氧氣，觀測(cè)指標(biāo)是因變量：葉綠體照光部位是否產(chǎn)生氧氣，觀測(cè)指標(biāo)是_。實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果：葉綠體集中分布在葉綠體的照光部位。葉綠體集中分布在葉綠體的照光部位。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧氣是葉綠體釋放的，葉綠體是

5、光合作用氧氣是葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所的場(chǎng)所漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品COCO2 2+H+H2 2O O光能光能葉綠體葉綠體(CH(CH2 2O)+OO)+O2 2CO2+H2O光能葉綠體(CH2O)+O2 問題：光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧來(lái)自CO2 還是H2O？1939年，魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)AB?漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品同位素標(biāo)記法小結(jié)：同位素標(biāo)記法小結(jié)：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一元素。例如，質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一元素。例如，最早發(fā)現(xiàn)的碳元素原子量是最早發(fā)現(xiàn)的碳元素原子量是12，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了原子量，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了原子量為為13和和14的碳元素，的碳元素，12C、1

6、3C和和14C除了原子量不同除了原子量不同外，其他的化學(xué)性質(zhì)相同，因此只能放在元素周期表外，其他的化學(xué)性質(zhì)相同，因此只能放在元素周期表的同一位置，這就是同位素名稱最初的由來(lái)。的同一位置，這就是同位素名稱最初的由來(lái)。同位素：同位素：放射性同位素放射性同位素：穩(wěn)定性同位素穩(wěn)定性同位素：原子核能自動(dòng)放射出看不見的具有原子核能自動(dòng)放射出看不見的具有一定穿透能力的射線。用特定的顯一定穿透能力的射線。用特定的顯影裝置可檢測(cè)到。影裝置可檢測(cè)到。原子核比較穩(wěn)定，不能發(fā)出射線原子核比較穩(wěn)定，不能發(fā)出射線漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品 14C是放射性同位素，是放射性同位素，12C

7、、13C則是則是穩(wěn)定性同位素。高中階段學(xué)習(xí)過(guò)的放射穩(wěn)定性同位素。高中階段學(xué)習(xí)過(guò)的放射性同為素還有性同為素還有_、_、_、131I等。需要注意的是等。需要注意的是15N和和18O是穩(wěn)定性同位素。是穩(wěn)定性同位素。漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品用用18O標(biāo)記的標(biāo)記的H218O和和C18O2可以用來(lái)研究可以用來(lái)研究_。同位素的應(yīng)用：同位素的應(yīng)用：科學(xué)家也可通過(guò)測(cè)量分子質(zhì)量或用離心技術(shù)來(lái)區(qū)科學(xué)家也可通過(guò)測(cè)量分子質(zhì)量或用離心技術(shù)來(lái)區(qū)別同位素別同位素。用用15N標(biāo)記的大腸桿菌標(biāo)記的大腸桿菌的的DNA可以用來(lái)研究可以用來(lái)研究_。卡爾文的思路：用C14標(biāo)記的C14O2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測(cè)其放射

8、性依次出現(xiàn)在什么物質(zhì)里，從而弄明白CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的途徑。漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品 將小球藻放置在密閉容器中將小球藻放置在密閉容器中,然后將然后將14C標(biāo)記的標(biāo)記的14CO2通入容器，通入容器，在照光后的不同時(shí)間在照光后的不同時(shí)間，將培養(yǎng)的小球藻浸入，將培養(yǎng)的小球藻浸入熱的乙醇中，這種處理有三種功效熱的乙醇中，這種處理有三種功效:殺死細(xì)胞、終止酶的殺死細(xì)胞、終止酶的作用、提取溶解的分子。然后將提取物用作用、提取溶解的分子。然后將提取物用紙層析法紙層析法分離，分離，并通過(guò)一定的方法鑒定其成分并通過(guò)一定的方法鑒定其成分。通C14O2光下培養(yǎng)殺死細(xì)胞，終止光合作用提取溶液中的物質(zhì)，紙

9、層析法分離從濾紙上洗脫物質(zhì)，并鑒定實(shí)驗(yàn)結(jié)果：照光照光3030秒，發(fā)現(xiàn)放射性出現(xiàn)在多種化合物秒，發(fā)現(xiàn)放射性出現(xiàn)在多種化合物中，有中，有C C3 3、C C4 4、C C5 5、C C6 6、C C7 7化合物?；衔铩Ｈ绾未_定放射性如何確定放射性首先首先出現(xiàn)在哪個(gè)化合物中？出現(xiàn)在哪個(gè)化合物中？卡爾文和他的科研小組通過(guò)不斷卡爾文和他的科研小組通過(guò)不斷縮短光照縮短光照時(shí)間，時(shí)間，發(fā)現(xiàn)放射性幾乎只出現(xiàn)在一種三碳化合發(fā)現(xiàn)放射性幾乎只出現(xiàn)在一種三碳化合物（物（C C3 3化合物）中，從而證明最先生成的是化合物）中，從而證明最先生成的是C C3 3化合物?；衔?。漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品捕獲光能的色

10、素和結(jié)構(gòu)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1 1、提取綠葉的色素、提取綠葉的色素 原理：原理：色素能溶解色素能溶解在有機(jī)溶劑在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇無(wú)水乙醇中，所以可用無(wú)水乙中，所以可用無(wú)水乙醇提取色素。醇提取色素。稱取稱取5g的綠葉，剪碎，放入研缽中。的綠葉，剪碎，放入研缽中。一、綠葉中一、綠葉中色素的提取和分離色素的提取和分離（二氧化硅二氧化硅有助于有助于研磨得充分研磨得充分，碳酸鈣碳酸鈣可可防止研磨中色素被破壞防止研磨中色素被破壞。）。）少許二氧化硅和碳酸鈣少許二氧化硅和碳酸鈣再放入再放入10mL10mL無(wú)水乙醇無(wú)水乙醇迅速、充分的研磨迅速、充分的研磨漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品 將研磨液迅速倒入玻將研

11、磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾。璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾。收集濾液收集濾液,封口。封口。制備濾紙條制備濾紙條鉛筆線鉛筆線畫鉛筆細(xì)線畫鉛筆細(xì)線畫濾液細(xì)線畫濾液細(xì)線細(xì)、直細(xì)、直、齊齊 重復(fù)重復(fù)2 23 3次次2 2、分離綠葉中的色素、分離綠葉中的色素 紙層析法紙層析法原理：原理：不同色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離色素。不同，從而分離色素。層析液層析液培養(yǎng)皿培養(yǎng)皿 紙層析法紙層析法色素的分離：色素的分離：漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品色素在層析液體中溶解度大，擴(kuò)散速度快；溶解度色素在層析液體中溶解度大，擴(kuò)散速度快；溶解度小，擴(kuò)散速度慢。小，擴(kuò)散速度慢。注意：注意

12、：層析液不能沒及濾液線層析液不能沒及濾液線（石油醚）（石油醚）葉綠素葉綠素類胡蘿卜素類胡蘿卜素葉綠素葉綠素a a(藍(lán)綠色藍(lán)綠色)葉綠素葉綠素b b（黃綠色黃綠色）胡蘿卜素胡蘿卜素（橙黃色橙黃色）葉黃素葉黃素（黃黃 色色）胡胡爺爺愛愛幣幣(1/4)1/4)1/4)1/4)(3/4)(3/4)(3/4)(3/4)3 3、色素的種類、色素的種類漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品分析：為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金分析：為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？黃呢？由于葉綠素的含量大大超過(guò)類由于葉綠素的含量大大超過(guò)類胡蘿卜素，而使類胡蘿卜素的胡蘿卜素，而使類胡蘿卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠

13、素顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色的綠色由于葉綠素比類胡蘿卜素易由于葉綠素比類胡蘿卜素易受到低溫的破壞，秋季低溫受到低溫的破壞，秋季低溫使葉綠素大量破壞，而使類使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來(lái)胡蘿卜素的顏色顯示出來(lái)二、色素的作用二、色素的作用吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能實(shí)驗(yàn)表明：葉綠素主要吸收實(shí)驗(yàn)表明：葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。色素對(duì)綠光吸收最少。素主要吸收藍(lán)紫光。色素對(duì)綠光吸收最少。光譜儀測(cè)定的葉綠素的吸收光譜光譜儀測(cè)定的葉綠素的吸收光譜漢漢水水丑丑生生侯侯偉偉作作品品 恩格爾曼在證明了光合作用的放氧部位是葉綠體恩格

14、爾曼在證明了光合作用的放氧部位是葉綠體后，緊接著又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他用透過(guò)三棱鏡的光照后，緊接著又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，結(jié)果見下圖：射水綿臨時(shí)裝片，結(jié)果見下圖：如何解釋好氧細(xì)菌主要聚集在紅光和藍(lán)紫光照射如何解釋好氧細(xì)菌主要聚集在紅光和藍(lán)紫光照射的水綿細(xì)胞附近？的水綿細(xì)胞附近？7(2014綿陽(yáng)模擬綿陽(yáng)模擬)某生物興趣小組想探究蔬菜不同某生物興趣小組想探究蔬菜不同葉片在葉綠素含量上的區(qū)別，選擇了新鮮菠菜的葉片在葉綠素含量上的區(qū)別，選擇了新鮮菠菜的“綠葉綠葉”、“嫩黃葉嫩黃葉”，做，做“綠葉中色素的提取和分離綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右圖，下列判斷正確的是實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右圖，下列判斷正確的是()A