光合作用(一)光合作用发现历程中的经典实验

N14 N15
中DNA
按半保留复制演绎推理
结果 预期
按全保留复制演绎推理
结果 预期
亲代DNA
15N 15N
15N 15N
在14N环境 中DNA复制 1次
15N 14N
14N 15N
15N 15N
14N 14N
DNA复 制2次
15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 15N
15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N
由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当 时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到 1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在 光下吸收二氧化碳，放出氧气。
经过了100多年的探索，人们才明确植物吸收二
汉
水
丑
氧
化
碳
和水
，
在阳
光
的
照
射下
，
产
生
了
氧
气
。生 侯 伟 作 品
在这一过程中，光能哪去了？
外，其他的化学性质相同，因此只能放在元素周期表
的
同
一
位
置
，
这
就
是
同
位
素
名
称
最
初
的
由
来
。汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
放射性同位素：
原子核能自动放射出看不见的具
有一定穿透能力的射线。用特定
汉
水
丑
生
侯
的
显
影
装
置
可
检
测
到
。伟 作 品
稳定性同位素： 原子核比较稳定，不能发出射线
14C是放射性同位素，12C、13C则是
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
因变量：叶绿体照光部位是否产生氧气，观测指标是 __________________________________。
实验结果：叶绿体集中分布在叶绿体的照光部位。
实验结论： 氧气是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用 的场所
光能
CO2 + H2O 叶绿体 (CH2O)பைடு நூலகம்+ O2
水 丑 生 侯 伟 作 品
用3H标记的氨基酸可以用来研究___________过程
35S标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆 菌的过程中_________是否进入大肠杆菌。
32P标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的 过程中_________是否进入大肠杆菌
14C标记的14CO2可以用来研究_____________的过程
第一组实验：用35S标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_____） 侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检 测沉淀物（大肠杆菌）和上清液的放射性。
第二组实验：用32P标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_____） 侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检 测沉淀物（大肠杆菌）和上清液的放射性。
同位素的应用：
P DNA：C、H、O、N、P 32
能不能用H3、C14标记噬菌体？
汉
水
丑
生
侯
伟
作 品
S 蛋白质：C、H、O、N、S 35
能不能同时用P32和S35标记噬菌体？
如何标记噬菌体？
大肠杆菌
①先标记细菌：在含有放射性同位素 32P的培养基中培养细菌。 ②再标记噬菌体:用上述细菌培养噬菌 体，制备含32P的噬菌体
实验。实验结果如右图，下列判断正确的是( A )
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
大肠杆菌
1、噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？ 假设一：噬菌体的蛋白质外壳进 入细菌，DNA未进入 假设二：噬菌体的DNA进入细菌， 蛋白质外壳未进入
假设三：噬菌体的DNA和蛋白质外 壳都进入了细菌
2、如何才能知道噬菌体的DNA和 蛋白质外壳有没有进入细菌？
放射性同位素示踪法
提问4 四条链中，有两条是原来的模板链，称为“母链”， 两条新合成的链称为“子链”，你觉得复制后的两个DNA的两 条链是怎样的？
？
半保留复制
半保留复制
轻DNA
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
重DNA
N14 N14
N15 N15
你觉得这两种DNA最大的区别是什么？ 分子质量
如何依据两种DNA分子质量不同这一特点来区分两 种DNA？ 离心
②科学家也可通过测量分子质量或用离心技术来区 别同位素。
用18O标记的H218O和C18O2可以用来研究 ____________________________________。
用15N标记的大肠杆菌的DNA可以用来研究 ____________________________________。
三、对ＤＮＡ复制方式的推测
稳定性同位素。高中阶段学习过的放射
性同为素还有_______、_______、
________、131I等。需要注意的是15N和
O是稳定性同位素。 18
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
同位素的应用：
①科学家通过特殊的放射性显影装置追踪放射性同位 素标记的化合物，可以弄清生命活动和化学反应的过 程。例如。汉
色素的分离： 纸层析法
原理：不同色素随层析液在滤纸上扩散速度 不同，从而分离色素。
培养皿
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
层析液
色素在层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度 小，扩散速度慢。
（石油醚）
注意：层析液不能没及滤液线
3、色素的种类
胡萝卜素（ 橙黄色）
胡
类胡萝卜素
爷
(1/4)
叶黄素（黄 色）
爱
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素
币
(3/4) 叶绿素b（黄绿色）
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金 黄呢？
由于叶绿素的含量大大超过类 胡萝卜素，而使类胡萝卜素的 颜色被掩盖，只显示出叶绿素 的绿色
由于叶绿素比类胡萝卜素易 受到低温的破坏，秋季低温 使叶绿素大量破坏，而使类 胡萝卜素的颜色显示出来
卡尔文的思路：用C14标记的C14O2，供小球藻进行光合作 用，然后追踪检测其放射性依次出现在什么物质里，从 而弄明白CO2中的碳转化成有机物的途径。
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
将小球藻放置在密闭容器中,然后将14C标记的14CO2 通入容器，在照光后的不同时间，将培养的小球藻浸入 热的乙醇中，这种处理有三种功效:杀死细胞、终止酶的
作用、提取溶解的分子。然后将提取物用纸层析法分离，
并通过一定的方法鉴定其成分。
①通C14O2光下培养 ②杀死细胞，终止光合作用 ③提取溶液中的物质，纸层析法分离 ④从滤纸上洗脱物质，并鉴定
实验结果：
照光30秒，发现放射性出现在多种化合物 中，有C C C C C 化合物。汉
水 丑 生 侯 伟 作 品
光合作用发生在植物叶片细胞的那种 结构中的呢？
1887年恩格尔曼的实验
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
实验对象：水绵（叶绿体呈______状）、好氧细菌。
自变量：叶绿体是否照到光。
因变量：叶绿体照光部位是否产生氧气，观测指标是 __________________________________。
称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇
（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可
防止研磨中色素被破坏。）
将研磨液迅速倒入玻 璃漏斗中进行过滤。
收集滤液,封口。
2、分离绿叶中的色素
纸层析法
制备滤纸条
画滤液细线
铅笔线 画铅笔细线
细、直、齐 重复2—3次
光合作用（一）
光合作用发现史中的经典实验
1771年，普利斯特利的实验
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
普利斯特利认为：植物可以更新因蜡烛燃烧或小白 鼠呼吸而变浑浊的空气。
当时有人重复了普利斯特利的实验，有的成功了， 有的却失败了。
1779年英格豪斯发现：普利斯特利的实验只有在 有光照射下才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。
本课件为汉水丑生一轮复习课件 公众号：汉水丑生 公众号ID：hanshuichousheng666 专注于生物高考和教学！
如何解释好氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光照射 的水绵细胞附近？
7．(2014·绵阳模拟)某生物兴趣小组想探究蔬菜不同 叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿 叶”、“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”
依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程 中把光能转化成其他形式的能量储存起来。
储存在什么物质中呢？
土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。 马铃薯的叶片中有淀粉吗？ 先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。
植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？
1864年萨克斯的实验
暗处理一晚上
植物叶片中本来就有淀粉，如何解决？
二、色素的作用 吸收、传递、转化光能
光谱仪测定的叶绿素的吸收光谱
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜 素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。
恩格尔曼在证明了光合作用的放氧部位是叶绿体 后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照 射水绵临时装片，结果见下图：
3、 4、 5、 6、 7
如何确定放射性首先出现在哪个化合物中？
卡尔文和他的科研小组通过不断缩短光照 时间，发现放射性几乎只出现在一种三碳化合 物（ C3化合物）中，从而证明最先生成的是C3 化合物。
捕获光能的色素和结构
一、绿叶中色素的提取和分离
1、提取绿叶的色素
原理：色素能溶 解在有机溶剂无水乙 醇中，所以可用无水 乙醇提取色素。