光合作用探索历程
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5.4.1光合作用的探究历程
1939年 美国鲁宾和卡门的实验
C18O
2
O?
2
CO2
18O
?
2
光下的小球藻
H2O
第一组 第二组
H218O
18O ，来自 水 预测 1 ：第一组为 O ，第二组为 H2O。 ； 得出结论：光合作用释放的氧气来自 2 2 预测2：第一组为18O2 ，第二组为O2 ，来自CO2 ；
光合作用的进一步探究：光合作用的过程 1939年，希尔发现: 光下，离体的叶绿体在含有特定氢 受体的条件下，水分解产生氧气。
……
发现年代
科学探究的一般过程
观察发现问题 重复 得出结论 设计实验 验证假设 做出假设
小
结
居里夫人说过： “掌握光合作用的过程，对人
类来说，比得到核能还重要……”
叶绿体 的O2全 是光合 部来自 作用的 H2O（鲁 场所 宾和卡 （恩格 门） 尔曼）
1782年 绿色植 物通过 1779年 植物把 光合作 1771年 植物更 “坏” 用制造 空气作 了淀粉 1648年 新空气 2400 植物可 为原料 （萨克 需要 年前 植物 以更新 (谢尼 斯） ( 空气 植物生 生长 伯） 英格豪 长所需 需要 （普里 物质来 水(海 斯特利) 斯） 自土壤 尔蒙 （亚里 特） 士多德）
光合作用的探究历程
穿越时空
仿佛看见伫立在风中的身影
淄博市淄川第一中学
彭玉霞
探究植物生长所需的物质来自何处？
2400年前，亚里士多德
植物生长的营养来源于土壤
探究植物生长所需的物质来自何处？
1648年 海尔蒙特（比利时）
只浇水
2.3kg
五年后
柳树增重76.7kg
土壤只减少0.1kg
光合作用的探索历程
1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。 结果
结论： 光合作用过程需要CO2参与
• 1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗 了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
年代 1771 1779 1845 1864 1880
科学家
普利斯特利 英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼
结论
植物可以更新空气 只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所 光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2
1939
20世纪40代
鲁宾
卡门
卡尔文
二、光合作用的场所、动力、原料、产物：
通过以上的研究和探索，你知道 光合作用的 场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？ 2.动力：光 1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳 水 4.产物：糖类 氧气
概念：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。
四、光合作用的过程
H2O
①水的光解
O2
[H] 供氢 酶
2c3 ②
还
① 固 多种酶 定
co2
C5
光能
叶绿体 中的色 素
ATP
供能 原
参加催化
酶② 酶 ADP+Pi
[糖类] 暗反应
稳定化学能
(CH2O)
光反应
能量转化: 光能
ATP活跃化学能 ＊O O元素: H2＊O 2
光合作用探究历程及过程
光合作用探究历程及过程光合作用是生物体中最为重要的能量转化过程之一、它将光能转化成化学能，为生物体提供了所需的能量和有机物质。
光合作用的探究历程可以追溯到19世纪。
以下将详细介绍光合作用的探究历程和过程。
在1804年，意大利医生和物理学家亚历山大·沃尔塔发现了电池，这为电化学提供了重要的工具。
在随后的几十年里，科学家们开始研究电池和化学反应，并发展了电化学理论。
然而，直到19世纪末，科学家们才开始认识到光能可以通过化学反应转化为电能。
1883年，荷兰物理学家和化学家雅各布斯·赫尔丁（Jacobus Henricus van 't Hoff）提出了光合作用的基本概念。
他认为植物通过吸收光照射转化二氧化碳和水为有机物，并释放出氧气。
他的理论得到了广泛的认可，成为了现代光合作用的基础。
接下来，科学家们开始进行实验以验证光合作用的过程和机制。
1894年，德国生物化学家奥古斯特·威力（F.Č.v.Wettstein）通过将植物放在不同光强下进行实验，发现植物在光照下能够吸收二氧化碳并释放氧气。
他还发现，当植物处于黑暗或弱光条件下时，它们无法进行光合作用。
随着科学技术的进步，科学家们开始利用更先进的仪器和技术来研究光合作用的机制。
在1930年代，英国生物化学家罗宾·希尔（RobinHill）发现了光合作用的化学过程。
他发现，当植物叶片暴露在光照下时，产生的氧气和高能物质可以被光强较弱的光线所代替，推断出植物中存在着一个光合作用过程，将光能转化为化学能。
随后的几十年里，科学家们不断完善和深化对光合作用的理解。
1939年，美国生物物理学家罗兰·马特赛尔（Robert Emerson）证实了光合作用的光能捕获过程和传导；1954年，英国生物学家格利尔·真斯（Melvin Calvin）发现了光合作用中的碳固定过程，即光合作用产生的NADPH和ATP能够将二氧化碳转化为有机物质。
课时光合作用的探究历程和过程课件.ppt
课时光合作用的探究历程和过程课 件
14、施用农家肥能提高温室作物光 合作用效率的理由中，正确的是
A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高
课时光合作用的探究历程和过程课 件
15.下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2 的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：
项目 光反应阶段
暗反应阶段
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
物质 变化
能量 变化
需光,色素和酶
需多种酶、ATP、[H]
(1) 2H2O 光 4[H]+O2
(2)ADP+Pi +光能 酶 ATP
CO2的固定：CO2+C5 酶 2C3
[H] 酶
C3的还原：2C3
(CH2O ) +C5
ATP
ADP+Pi
光能转变为活泼的化 学能，储存在ATP中
哪为什么在植物光合作用的过程中产物不 是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程 中水和二氧化碳是否直接反应？ 不是直接反应的
哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分 为几个阶段？
全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应 两个阶段
课时光合作用的探究历程和过程课 件
四、光合作用的过程 O2
H2O
①水的光解 [H] 供氢
课时光合作用的探究历程和过程课 件
应用——提高农作物产量的措施
延长光合作用时间
提高复种指数（轮作） 温室中人工光照
增加光能利用率
增加光合作用面积
合理密植 间作套种
提高光合作用效率
控制光照强弱
阴生植物 阳生植物
控制光质
红光和蓝紫光
14、施用农家肥能提高温室作物光 合作用效率的理由中，正确的是
A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高
课时光合作用的探究历程和过程课 件
15.下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2 的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：
项目 光反应阶段
暗反应阶段
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
物质 变化
能量 变化
需光,色素和酶
需多种酶、ATP、[H]
(1) 2H2O 光 4[H]+O2
(2)ADP+Pi +光能 酶 ATP
CO2的固定：CO2+C5 酶 2C3
[H] 酶
C3的还原：2C3
(CH2O ) +C5
ATP
ADP+Pi
光能转变为活泼的化 学能，储存在ATP中
哪为什么在植物光合作用的过程中产物不 是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程 中水和二氧化碳是否直接反应？ 不是直接反应的
哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分 为几个阶段？
全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应 两个阶段
课时光合作用的探究历程和过程课 件
四、光合作用的过程 O2
H2O
①水的光解 [H] 供氢
课时光合作用的探究历程和过程课 件
应用——提高农作物产量的措施
延长光合作用时间
提高复种指数（轮作） 温室中人工光照
增加光能利用率
增加光合作用面积
合理密植 间作套种
提高光合作用效率
控制光照强弱
阴生植物 阳生植物
控制光质
红光和蓝紫光
光合作用探索历程
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。
1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。 结果
结论： 光合作用过程需要CO2参与
• 1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
20世纪40代
卡尔文
1、是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，便于进行观察分析研究
2、先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光 线和氧的影响，确保实验的准确性。
３、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 释放出来的 叶绿体
在没有空气的黑暗环境中 现象： 好氧细菌只集中在被光 线照射的叶绿体附近。 分析： 光线照射部位进行光合作 用产生了氧气。 结论：
叶绿体是绿色植物进行 光合作用的场所。
1、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？ 3．为什么先用极细光束照射水绵，而后 又让水绵完全曝露在光下？
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗 了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
1864年,德国植物学家萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时
曝光 遮光
2小时
碘蒸汽 变蓝
结论： 1.光合作用的产物是淀粉 2.光合作用需要光
不变蓝
1880年
德国科学家 恩吉尔曼
光合作用
1642年，赫尔蒙特(J.B. van Helmont)
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。
1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。 结果
结论： 光合作用过程需要CO2参与
• 1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
20世纪40代
卡尔文
1、是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，便于进行观察分析研究
2、先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光 线和氧的影响，确保实验的准确性。
３、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 释放出来的 叶绿体
在没有空气的黑暗环境中 现象： 好氧细菌只集中在被光 线照射的叶绿体附近。 分析： 光线照射部位进行光合作 用产生了氧气。 结论：
叶绿体是绿色植物进行 光合作用的场所。
1、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？ 3．为什么先用极细光束照射水绵，而后 又让水绵完全曝露在光下？
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗 了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
1864年,德国植物学家萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时
曝光 遮光
2小时
碘蒸汽 变蓝
结论： 1.光合作用的产物是淀粉 2.光合作用需要光
不变蓝
1880年
德国科学家 恩吉尔曼
光合作用
1642年，赫尔蒙特(J.B. van Helmont)
光合作用的发现历程
九、
• 恩格尔曼实验二： • 贡献：证明了光合作用效率最高的光是红光和蓝 光
十、
• 1939年：鲁宾、卡门 • 贡献：证明了光合作用释放的氧气全部 来自于水 • 方法：同位素标记法 • 20世纪40年代：卡尔文 • 贡献：揭示了暗反应中碳的转移途径， 即卡尔文循环
十一、
对照实验和对比实验
实验结果已知的组或不做任何处理的 组或天然状态下的组，为对照组； 实验结果未知的组或在对照组的基础 上人为进行处理了的组，为实验组； 对照实验既有对照组又有实验组；
三、
四、
• 1785年：化学家 • 贡献：证明了光合作用吸收的是二氧化碳，释 放的是氧气
五、
Hale Waihona Puke • 1804年：法国的索叙尔 • 通过定量研究进一步证实：二氧化碳和水是植
物生长的原料。
六、
• 1845年：梅耶 • 贡献：依据能量转化与守恒定律，从理 论上证明了光合作用将光能转化为化学 能
七、
• • • • • • • • •
光合作用的发现历程
光合作用的概念 一、
文字描述：
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。
反应式形式
光合作用的探索历程 二、
• 直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水
一、
分是植物建造自身的原料
二、
• 1771年：普利斯特利： • 结论：植物可以更新空气（光合作用中 有气体的变化） • 不足：没有注意到光和植物的状态（绿 叶）这两个无关变量 • 1779年：英格豪斯 • 证明了光合作用需要光 • 证明了绿叶才是光合作用的器官
1864年：萨克斯 贡献：证明了光合作用可以产生淀粉 自变量：光 因变量：光合作用产生的淀粉 无关变量：光合色素，叶片中原有的淀粉
第2课时 光合作用的探究历程和过程
气外还有淀粉，同时还证明光是光合作用的必要条件。（自身对照
实验，自变量为光照，因变量为叶片的颜色变化）
思考:（萨克斯的实验） a．为什么对天竺葵先进行暗处理？
黑暗（饥饿）处理 是验证光合作用产 物和验证CO2是光合 作用原料实验的必 需操作。
暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 b．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
不足：没有考虑到光照的影响。实验缺少空白对照，说服
力不强。
3.1779年，英格豪斯实验结论：
普利斯特利的实验只有在阳光的照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新污浊的空气。（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。） 4.1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转化 成化学能储存起来。 5.1864年，德国植物学家萨克斯的实验证明：光合作用的产物除氧
物质和B物质的相对分子质量之比是（ C ）
A．1∶2 C．8∶9 B．2∶1 D．9∶8
6.（2012·正定模拟）请按时间先后顺序排列下列事件（ C ） ①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 ②美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧 气全部来自参加反应的水
③英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气
恩格尔曼 鲁宾 卡门
ห้องสมุดไป่ตู้
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
卡尔文
CO2 中的碳转换成有机物的碳的途径
思考：光合作用的反应式 光能 CO2+H2O （CH2O）+O2 叶绿体 1.光合作用的原料：二氧化碳 、水 2.光合作用的产物：有机物、氧气 3.光合作用的条件：光能 4.光合作用的场所：叶绿体
光合作用发现的历程
光合作用发现的历程光合作用的发现是一个漫长而复杂的历程。
以下是关于光合作用的发现的简要概述，共计超过1200字。
古代虽然当时人们并不了解光合作用的机制，但古代的一些文化已经开始观察到了与光合作用相关的一些现象。
早在公元前3000年的古埃及，人们就注意到了一种神秘现象，即当植物受到阳光照射时，它们会变得更加健康。
17世纪在17世纪，一些科学家开始对光合作用进行初步的研究。
英国科学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）在1771年发现，绿色植物在清洁的空气中生长得更快，并重新提高了空气中的氧气含量。
他将这种现象命名为“植物生长的气体”。
18世纪在18世纪末，荷兰科学家雅各布斯·琴马（Jan Ingenhousz）进一步发展了普里斯特利的研究。
他观察到，只有在阳光下，植物才能产生氧气，并将其释放到周围的环境中。
他还注意到，植物在黑暗中释放二氧化碳。
琴马得出结论，光是植物进行呼吸和光合作用的关键因素。
19世纪在19世纪，科学家们对光合作用的研究进一步深入。
英国科学家詹姆斯·鲍德温（James Baldwin）在1804年提出了著名的“黑暗反应”的概念。
他认为，植物在光线较暗的条件下仍然可以进行光合作用，尽管反应会更慢。
同时，瑞士科学家尚-若瑟夫·冯特（Jean Senebier）在同一时期也对光合作用进行了深入研究。
他观察到，植物在阳光下吸收了二氧化碳，并释放出氧气。
20世纪初20世纪初，德国植物生理学家奥托·沃伯恩（Otto Warburg）进一步揭示了光合作用的机制。
他发现，在发生光合作用的叶绿体器官中，存在一种能产生氧气的催化剂。
这个催化剂后来被称为“光合作用酶”。
20世纪中期20世纪中期，科学家们对光合作用的机制进行了更进一步的研究。
美国科学家梅尔文·卡尔文（Melvin Calvin）是首个成功追踪光合作用中碳原子的科学家。
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原料
一、光合作用的探究过程
人们得出这一认识经历了漫长的探索历程， 科学家们用了200多年的时间，经过无数次的 实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。 现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验 他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。
（一）亚里士多德的观点
土壤减少的重量=植物增加的重量
问题讨论：
结果分析
植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要 的气体。 植物可以更新空气！
得出结论
普利斯特利通过实验证明了植物可以更新因蜡烛 燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。但是，他没有 发现光在植物更新空气中的作用，而是将空气的更新 归因于植物的生长。
当时有人重复普利斯特利的实验，却得到完全相 反的结论，认为植物跟动物一样能使空气变污浊。
第四节
能量之源——光与光合作用
练一练：
糖类 是细胞和生物体进行生命活动的主要 能源物质。 脂肪 是生物体内储存能量的重要物
质。 ATP 是生物体进行一切生命活动的直接 供能物质。动物和人形成ATP的途径是呼吸作用 。 绿色植物形成ATP的途径是 呼吸作用和光合作用 。
什么是光合作用？
条件
场所
光合作用是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。 产物
柳树增重74.47kg
土壤只减少0.06kg
结果分析
5年后土壤的减少量很少 假设成立。 在植物生长过程中补充了大量的水分
植物的增重主要来自水分！
得出结论
１．植物建造自身的原料不全部来自土壤。 ２．植物的增重主要来自水分！
质疑：
海尔蒙特对他的实验结果分析合理吗？
他并没有考虑空气对物生长的影响！
(三)普利斯特利的实验：1771年
?
普利斯特利的实 验有时成功，有时 失败，可能的原因 是什么？
可能是在无光的条件下做的实验，因为无光 时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所 以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，所以实验 失败！
(四)英格豪斯的实验
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次 植物更新空气的实验，结果发现：普利斯特利 的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气。
问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？ 为了将叶片中原有的淀粉耗尽。
问题3：为什么要对叶片进行脱色处理？ 因为叶片是绿色的，如果不脱色处理的话，叶 片的颜色将对后面的淀粉染色产生干扰。 问题4：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
进行对照 问题5：实验中哪组是实验组？哪组是对照组？ 曝光组是实验组。
（九）鲁宾和卡门的实验：1939年
提出问题 作出假设 光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？ 假设1：光合作用释放的氧气来自二氧化碳。 假设2：光合作用释放的氧气来自水。
设计实验
结果分析
得出结论
光合作用产生的O2来自于H2O。
（十）卡尔文的实验：20世纪40年代
20世纪40年代，美国科 学家卡尔文利用放射性同位素 14C标记的14CO 做实验研究了 2 光合作用产生的有机物是怎样 合成的问题。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。
光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合 作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？ 随着技术的进步，人们发现了放射性同位素， 利用放射性同位素做示踪原子去追踪物质的运行和 变化规律。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 同位素示踪法。 同位素示踪法为解决氧气是来自水还是二氧化 碳提供了技术手段。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。
1961年诺贝 尔化学奖得主
思考与讨论：
1、光合作用的场所、条件、原料和产物分别是 什么？你能用一个化学反应式表示出来吗？
原料：二氧化碳和水 产物：淀粉和氧气
场所：叶绿体
条件：光，多种酶等。
CO2 + H2O
淀粉 + O2
2、从人类对光合作用的探究历程来看，生物学 的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的 进步有什么关系？试举例说明。
光能转化成化学能，储存于什么物质中 呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、释 放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？
(八)萨克斯的实验: 1864年
一 半 曝 光 ， 一 暗处理 半 遮 光
碘蒸汽处理
光照
酒精 脱色
结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
问题1：萨克斯的实验目的是什么？
验证光合作用的产物是什么。
3、分析人类对光合作用的探究历 程，你还有哪些感悟？
1、亚里士多德的观点对吗？
2、植物生长所需的营养物质是否全部来源于土壤？有 可能来源于土壤以外的地方吗？ 3、从土壤中吸收来的营养物质是否全部转化成植物的 物质并储存于植物体内？
4、亚里士多德的观点是否完全没有进步意义？
（二）海尔蒙特的实验：1642年
提出问题 植物建造自身的原料全部来自土壤吗? 作出假设 植物建造自身的原料不全部来自土壤。 设计实验 五年后
从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学 和化学的研究进展关系很密切。例如，直到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，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展 密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释 放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技 术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径， 都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手 段的进步对科学发展的推动作用。
(五)拉瓦锡的发现
1785年，法国科学家拉瓦锡发现了空气的 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。
(六)恩格尔曼实验:1880年,美国
证明：1、光合作用的场所是叶绿体；
2、光合作用的产物有氧气！
(七)梅耶的研究
1845年，德国科学家梅耶根据能量转化 与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用 时，把光能转化成化学能储存起来。
一、光合作用的探究过程
人们得出这一认识经历了漫长的探索历程， 科学家们用了200多年的时间，经过无数次的 实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。 现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验 他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。
（一）亚里士多德的观点
土壤减少的重量=植物增加的重量
问题讨论：
结果分析
植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要 的气体。 植物可以更新空气！
得出结论
普利斯特利通过实验证明了植物可以更新因蜡烛 燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。但是，他没有 发现光在植物更新空气中的作用，而是将空气的更新 归因于植物的生长。
当时有人重复普利斯特利的实验，却得到完全相 反的结论，认为植物跟动物一样能使空气变污浊。
第四节
能量之源——光与光合作用
练一练：
糖类 是细胞和生物体进行生命活动的主要 能源物质。 脂肪 是生物体内储存能量的重要物
质。 ATP 是生物体进行一切生命活动的直接 供能物质。动物和人形成ATP的途径是呼吸作用 。 绿色植物形成ATP的途径是 呼吸作用和光合作用 。
什么是光合作用？
条件
场所
光合作用是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。 产物
柳树增重74.47kg
土壤只减少0.06kg
结果分析
5年后土壤的减少量很少 假设成立。 在植物生长过程中补充了大量的水分
植物的增重主要来自水分！
得出结论
１．植物建造自身的原料不全部来自土壤。 ２．植物的增重主要来自水分！
质疑：
海尔蒙特对他的实验结果分析合理吗？
他并没有考虑空气对物生长的影响！
(三)普利斯特利的实验：1771年
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普利斯特利的实 验有时成功，有时 失败，可能的原因 是什么？
可能是在无光的条件下做的实验，因为无光 时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所 以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，所以实验 失败！
(四)英格豪斯的实验
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次 植物更新空气的实验，结果发现：普利斯特利 的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气。
问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？ 为了将叶片中原有的淀粉耗尽。
问题3：为什么要对叶片进行脱色处理？ 因为叶片是绿色的，如果不脱色处理的话，叶 片的颜色将对后面的淀粉染色产生干扰。 问题4：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
进行对照 问题5：实验中哪组是实验组？哪组是对照组？ 曝光组是实验组。
（九）鲁宾和卡门的实验：1939年
提出问题 作出假设 光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？ 假设1：光合作用释放的氧气来自二氧化碳。 假设2：光合作用释放的氧气来自水。
设计实验
结果分析
得出结论
光合作用产生的O2来自于H2O。
（十）卡尔文的实验：20世纪40年代
20世纪40年代，美国科 学家卡尔文利用放射性同位素 14C标记的14CO 做实验研究了 2 光合作用产生的有机物是怎样 合成的问题。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。
光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合 作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？ 随着技术的进步，人们发现了放射性同位素， 利用放射性同位素做示踪原子去追踪物质的运行和 变化规律。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 同位素示踪法。 同位素示踪法为解决氧气是来自水还是二氧化 碳提供了技术手段。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。
1961年诺贝 尔化学奖得主
思考与讨论：
1、光合作用的场所、条件、原料和产物分别是 什么？你能用一个化学反应式表示出来吗？
原料：二氧化碳和水 产物：淀粉和氧气
场所：叶绿体
条件：光，多种酶等。
CO2 + H2O
淀粉 + O2
2、从人类对光合作用的探究历程来看，生物学 的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的 进步有什么关系？试举例说明。
光能转化成化学能，储存于什么物质中 呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、释 放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？
(八)萨克斯的实验: 1864年
一 半 曝 光 ， 一 暗处理 半 遮 光
碘蒸汽处理
光照
酒精 脱色
结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
问题1：萨克斯的实验目的是什么？
验证光合作用的产物是什么。
3、分析人类对光合作用的探究历 程，你还有哪些感悟？
1、亚里士多德的观点对吗？
2、植物生长所需的营养物质是否全部来源于土壤？有 可能来源于土壤以外的地方吗？ 3、从土壤中吸收来的营养物质是否全部转化成植物的 物质并储存于植物体内？
4、亚里士多德的观点是否完全没有进步意义？
（二）海尔蒙特的实验：1642年
提出问题 植物建造自身的原料全部来自土壤吗? 作出假设 植物建造自身的原料不全部来自土壤。 设计实验 五年后
从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学 和化学的研究进展关系很密切。例如，直到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，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展 密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释 放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技 术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径， 都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手 段的进步对科学发展的推动作用。
(五)拉瓦锡的发现
1785年，法国科学家拉瓦锡发现了空气的 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。
(六)恩格尔曼实验:1880年,美国
证明：1、光合作用的场所是叶绿体；
2、光合作用的产物有氧气！
(七)梅耶的研究
1845年，德国科学家梅耶根据能量转化 与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用 时，把光能转化成化学能储存起来。