光合作用发现史学习资料
光合作用发现史
硫化菌
6 CO2+12 H2S→ 光 C6H12O6 + 12 S+6 H2O
由此推论：
6 CO2+12 H2O→
绿色植物 光
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
推论： 光合作用放出的O2不是来源于CO2，而来源于H2O
1939年，希尔（美）进一步证实
制备叶绿体溶液,将草酸铁（Fe3+）加入，抽去空 气( 无 CO2)。照光， Fe3+ 被还原成Fe2+，有氧生成
水绵具有螺旋、带状叶绿体
2、实验中使用好氧性细菌的作用 是什么？ 准确显示出氧气产生的部位。 3、实验第二步，让装片完全曝 光，此步的作用是什么？
观察好氧细菌是否集中在叶绿体所有 受光部位。
问题4：光合作用的产物除氧气外，还有什么？ 光照部位合成淀 粉，遇碘变蓝
酒精中水浴脱色
天竺葵
现象： 结论： 淀粉是光合作用的产物之一。
天竺葵实验：萨克斯实验的发展 问题：光合作用的原料是什么呢？
分析：
吸收CO2
结论： CO2是光合作用的原料之一。
1880年 水绵光合实验 (德国)恩吉尔曼
问题：光合作用在哪里进行的呢？ 方法：把载有水绵和好氧细 菌的临时装片放在没有空气 的黑暗环境中。
用极细的光束照射水绵
显微镜观察
现象： 好氧细菌只集中在被光 线照射到的叶绿体附近。 原因： 光线照射光下
现象： 好氧细菌集中在叶绿 体所有受光部位。
原因： 见光的叶绿体部位有氧气产 生。
结论：叶绿体是绿色植物光合作用的场所
思考：恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？
现象： 蜡烛熄灭 现象： 蜡烛不易 熄灭。
人教版教学课件光合作用的发现----关于科学发现史复习方法的一种探究
①通过对照增强了实验结果的说服力；②选择 ★启示２: 恰当的观测指标使结果较易观察
光合作用的发现---资料三
(一)
(二)
(三)
1864年，德国科学家萨克斯的实验：把一种植物的叶片放在暗处几小时， 然后再把这片叶片一半照光，一半遮光，过一段时间后，用碘蒸汽处理叶片， 发现遮光一半叶片的颜色没有发生变化，而照光的那一半则呈深蓝色。
③化学分析法
④杂交实验法 ⑤理论分析法
⑥等组实验法
⑦模拟实验法
★启示５： 根据实验目的，应选择一个恰当的实验方法
★启示１： 只有控制好实验条件,排除实 验中的干扰因素，才能提高实 验结果的可信度 ★启示２: ①通过对照增强了实验结果的 说服力； ②选择恰当的观测指标使结果 较易观察 ★启示３: 实验过程中要处理好实验材料 以消除材料自身因素对实验结 果的干扰 ★启示４: 选好实验材料是实验成功的关 键 ★启示５： 根据实验目的，应选择一个恰 当的实验方法
只有控制好实验条件,排除实验中的干扰因素， ★启示１： 才能增强实验结果的可信度
光合作用的发现---资料二
(一)
(二)
(三)
(四)
1771年，普利斯特利做了如下实验：①他把一点燃的蜡烛和一小白鼠 分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭，小白鼠很快死去；②他把一 盆植物和一点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，发现植物能够长时 间地活着，蜡烛也没有熄灭；③他又把一盆植物和一小老鼠一同放到一个 密闭的玻璃罩里，他发现植物和小白鼠都能够正常地活着。
1 、为什么要选极细的光束照射，好氧细菌在这个实验中起什么作用？ 能够准确地判断出水绵细胞中释放氧气的部位 ,好氧细菌的聚集位置为观测指标 2 、为何要把临时装片放在没有空气、黑暗的环境里？ 排除了环境中光线和氧的影响，从而确保观测指标能正确反映实验结果。 3 、为什么要用水绵做实验材料？ 水绵有细而长的带状叶绿体，而且成螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析。 4 、你认为这个实验能得出什么结论？ 氧气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
光合作用的历史
光合作用的历史一、古代发现在古代，人们已经开始观察到一种神奇的现象，即植物在太阳下生长茂盛。
古埃及人相信太阳是所有生命的创造者，植物能够通过太阳的光线进行某种转化来生长。
这种现象引发了人们对光合作用的好奇与探索。
二、植物光合作用的启示17世纪，“生命之火”的理论被研究者鲍因提出，他认为光合作用如同植物的呼吸一样，是植物生存的关键。
这种启发促使科学家们开始深入研究植物如何利用阳光进行光合作用的过程。
三、光合作用的关键发现19世纪末20世纪初，科学家们对光合作用的研究取得了重大突破。
荷兰科学家范尼尔发现植物只有在光照下才能释放氧气，他发现了氧气的来源是水分子，这一发现揭开了光合作用的核心过程。
四、光合作用的机制解析20世纪，科学家们对光合作用的机制有了更深入的理解。
他们发现叶绿体是光合作用的主要场所，光能被捕获并转化为化学能。
通过光合作用，植物可以将二氧化碳和水转化成糖类物质，并释放出氧气。
五、现代光合作用研究随着科学技术的飞速发展，现代对光合作用的研究变得更加深入和细致。
科学家们利用分子生物学、蛋白质结构等技术手段，揭示了光合作用背后更为复杂的化学过程。
六、光合作用的意义与展望光合作用作为自然界中一个重要的生命过程，对地球生态系统的稳定起着至关重要的作用。
通过光合作用，植物制造出氧气、提供能量和营养物质，为整个生物圈的生存发展做出了巨大贡献。
结语光合作用的历史早已悠久，经过多个阶段的探索与发现，人类对光合作用的了解不断深化，这一生命之源的奥秘仍然让我们充满好奇和探求。
愿科学家们继续保持对光合作用的研究热情，揭示更多有关这一生命过程的秘密。
5.1.1光合作用的发现史
一株参天大树
绿色植物的生长和发育需 要哪些物质，这些物质又 来源于哪里？
第1节 光合作用
——从柳苗生长之谜说起
十七世纪前的猜测
亚里士多德
猜测：植物 是由土壤 汁构成的
1、17世纪上半叶： 海尔蒙特 柳树实验
五年后
海 尔 蒙 特 的 实 验
76.8Kg 89.943Kg 增加了74.5Kg 仅减少了0.057Kg
还应该考虑空气、光照等因素。
2、1771年 普利斯特利的实验
绿色植物能够净化因 蜡烛燃烧或动物呼吸 而变得污浊的空气
蜡烛燃烧会污染空气， 使小鼠窒息而死
普利斯特利实验得出的结论
绿色植物能“净化”因燃烧或呼 吸而变污浊的空气。
3、1779年英格豪斯的实验
英格豪斯 的实验进 一步证实 了只有在 光的照射 下，普利 斯特利的 实验才能 成功 ！
科学进展
1804年，瑞士学者索绪尔发现 绿色植物在光下同时还要消耗水。
4.1864年 萨克斯的实验
4、1864年：萨克斯的实验
暗处理
选叶遮光
光照
脱色
漂洗
碘蒸气 熏蒸
得出结论：绿色叶片在光下产生了 淀粉。（淀粉是一种有机物）
总结提问： 光合作用的原料、条件、产物各是什么？这样 一个生产加工的过程是在哪进行的呢？ 原料：二氧化碳和水； 条件：阳光；
甲
乙
英格豪斯
绿色植物能够在 光下净化空气， 并能释放气体
科学进展
1782年，瑞士的牧师瑟讷比埃通 过实验证明：植物在光下释放氧气的同 时还吸收空气中的二氧化碳。
O2： 氧气
CO2：二氧化碳
O2 O2
CO2 CO2 CO2 CO2 CO2
光合作用发展史
在新能源开发中的应用
生物质能源
利用光合作用将太阳能转 化为生物质能，用于生产 生物质燃料，如生物柴油、 生物燃气等。
生物质发电
利用光合作用产生的生物 质能进行发电，是一种可 再生能源发电方式。
生物质材料
利用光合作用产物中的木 质素和纤维素等，生产生 物质材料，如生物纸、生 物塑料等。
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18世纪植物生理学的兴起
随着18世纪植物生理学的兴起，科学家开始深入研究植物的生长和代谢过程， 光合作用逐渐成为研究的焦点。
科学界的接受
19世纪实验证据的出现
19世纪的一系列实验证明，植物通过光合作用能够将无机物转化为有机物，这一 发现奠定了光合作用的基础。
20世纪的深入研究
进入20世纪，随着生物化学和分子生物学的发展，科学家对光合作用的分子机制 和过程进行了更深入的研究。
在环境保护中的应用
01
02
03
碳汇作用
植物通过光合作用吸收二 氧化碳，降低大气中的二 氧化碳浓度，从而缓解全 球气候变暖。
空气净化
植物通过光合作用合成有 机物的过程中，可以吸收 空气中的有害气体，起到 净化空气的作用。
水土保持
植物根系通过光合作用合 成有机物，可以增加土壤 的有机质含量，改善土壤 结构，保持水土。
环境因素对光合作用效率的影响
光照强度对光合作用效率 的影响
光照强度是影响植物光合作用效率的重要环 境因素。在光照充足的条件下，植物能够进 行充分的光合作用，合成更多的有机物。然 而，当光照强度不足时，植物的光合作用效 率会降低，影响植物的生长和发育。
温度对光合作用效率的影 响
温度也是影响植物光合作用效率的重要环境 因素。在适宜的温度范围内，随着温度的升 高，植物的光合作用效率也会提高。然而， 当温度过高或过低时，植物的光合作用效率
光合作用的发现史资料
光合作用的发现史资料玉米在拔节期间，每天可以长高8cm以上，大牡竹曾有每天增高41㎝的记录。
植物在生长发育中所需要的物质是从何而来的呢？⒈ 早在两千多年前，古希腊著名哲学家亚里士多德认为，植物是由“土壤汁”构成的。
直至十七世纪初，人们都相信植物是从土壤中获得生活需要的全部元素。
⒉ 17世纪上半叶，比利时学者海尔蒙特（J.B.Van Helmont）所做的柳树试验，使他自然而然地相信：柳树生长所需要的物质，来自于浇灌的水。
这个结论首次提出了水参与植物有机物制造，但没有考虑到空气对植物体物质形成的作用。
早在1637年，我国明代学者宋应星在《论气》一文中指出“人所食物皆为气所化，故复于气而”，已注意到空气和植物的关系。
1727年，英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯（Stephen Hales）也指出，植物在生长时主要用空气当养分。
但是，他们都没有通过实验来验证自己的论断。
⒊ 1771年-1777年间，英国著名科学家约瑟夫.普里斯特利（Joseph Priestley）通过对呼吸和燃烧一系列实验研究认为，绿色植物能逆转动物的呼吸过程。
1771年，通过“小鼠、蜡烛和薄荷”的实验使他相信:植物能更新因燃烧或动物呼吸而变污浊的空气。
由于普里斯特利所做的这个出色的实验，人们把1771年定为发现光合作用的年代。
但是，普里斯特利把植物改善空气的作用归功于植物的缓慢生长过程，没有认识到光对植物的作用。
这样，当有人重复普利斯特利的实验时，有人成功，有人不成功，甚至得到完全相反的结论，认为植物不仅不能净化空气，反而使空气受到更严重的污染。
⒋ 1779年，荷兰医生英格豪斯（Jan Ingenhousz）通过实验确认，植物确实有净化空气的作用。
他进一步指出，植物净化空气的作用不是普利斯特利说的是由于植物缓慢生长过程所致，而是由于太阳光照射植物的结果，这种净化作用在几小时内便可完成，并不需要让植物生长若干天 。
英格豪斯还发现，植物还具有很强的释放气体的能力，而且这种能力与天气晴朗程度尤其是植物所受光照的强度成正比。
光合作用发现历史资料整理
光合作用发现历史资料整理一、传统史料---光合作用反应式的发现1.过去，人们一直以为，小小的种子之所以能够长成参天大树，古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质完全依靠于土壤。
2. 1648年，一位荷兰科学家范·赫尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。
虽然他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成，但从此拉开了光合作用的研究史。
赫尔蒙特把90千克的土壤放在花盆中，然后种上2千克重的柳树，并经常浇水，5年过去了，柳树长到76千克重，而花盆中的土壤只少了60克。
3.早在1637年，我国明代科学家宋应星在《论气》一文中，已注意到空气和植物的关系，提出“人所食物皆为气所化，故复于气耳”。
可惜因受当时科学技术水平的限制，未能用实验来证明这一精辟的论断。
直到1727年，英国植物学家斯蒂芬·黑尔斯才提出植物生长时主要以空气为营养的观点。
而最先用实验方法证明绿色植物从空气中吸收养分的是英国著名的化学家约瑟夫·普利斯特利。
在1771年发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。
4. 1779年,荷兰科学家英恩豪斯（Jan Ingenhousz）进一步证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用，而其他所有器官即使在白天也会使空气变坏。
这些实验结果为后来人们认识植物绿色部分和光在植物光合作用中的重要性奠定了基础。
5.1872年，科学家塞尼比尔（J.Senebier）如何做实验证明光和CO2的必要性。
6.1804年，瑞士学者德·索苏尔研究了植物光合作用过程中吸收的二氧化碳与放出的氧之间的数量关系，结果发现植物制造的有机物和释放出的氧的总量，远远超过它们所吸收的二氧化碳的量。
由于实验中只使用植物、空气和水，别无他物，因此，他断定植物在进行光合作用合成有机物时不仅需要二氧化碳，水也必然是光合作用的原料。
光合作用探究历程
光合作用探究历程光合作用探究历程一、光合作用的发现光合作用是植物、藻类和某些细菌通过吸收太阳光能，利用二氧化碳和水合成有机物质的过程。
这个重要的生物化学过程在植物生命活动中起着至关重要的作用。
然而，这个过程是如何被科学界发现和揭示的呢？早在17世纪，荷兰科学家范·豪斯汀就开始了对植物生长的研究。
他观察到植物在光照下可以生长，而在黑暗中则不能。
这表明植物的生长与光照有关。
随后，在18世纪，法国科学家拉普拉斯和拉瓦锡进一步探讨了光合作用过程中物质和能量的转化。
拉瓦锡提出，植物在光合作用中吸收了二氧化碳和水，并释放出氧气。
到了19世纪，英国科学家达尔文对光合作用进行了更深入的研究。
他发现，光合作用是植物中的叶绿体通过吸收太阳光能而进行的。
这一重要发现为后来的光合作用研究奠定了基础。
二、光合作用的过程光合作用是一个复杂的生物化学过程，可以分为三个主要阶段：光反应、暗反应和产物运输。
1.光反应阶段：这一阶段主要发生在叶绿体中，植物通过光合色素吸收太阳光能，并将水分子分解为氧原子和氢离子。
同时，电子从还原型的辅酶Ⅱ传递给氧气，生成高能态的电子和还原型的辅酶Ⅱ。
这一过程释放出的能量用于合成ATP。
2.暗反应阶段：在暗反应阶段，植物利用光反应中生成的ATP和还原型的辅酶Ⅱ，将二氧化碳还原为有机物质，如糖类。
这一过程需要多种酶的参与，包括羧化酶、磷酸二氢酶等。
暗反应生成的有机物质被运输到植物体内的各个部位，供生长发育所需。
3.产物运输阶段：在光合作用过程中生成的有机物质需要通过运输才能到达植物体内的各个部位。
植物体内有一套复杂的运输系统，可以将光合作用生成的有机物质从叶绿体运输到其他部位，以满足生长发育的需要。
三、光合作用的机制光合作用的机制涉及到许多生物化学反应和能量转化过程。
其中最重要的是反应中心的电子转移和伴随的能量变化。
在光反应阶段，光合色素吸收太阳光能后，将电子从水分子中激发到高能态，再传递给氧气生成高能态的电子和还原型的辅酶Ⅱ。
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光合作用发现史
1、早在两千多年前，古希腊著名哲学家亚里士多德认为，植物是由“土壤汁”构成的。
这一观点一直沿用到18世纪中期。
17 世纪上半叶，比利时学者海尔蒙特所做的柳树试验，使他自然而然地相信：柳树生长所需要的物质，来自于浇灌的水。
这个结论首次提出了水参与植物有机物制造，但没有考虑到空气对植物体物质形成的作用。
2、我国明代学者宋应星、英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯也曾指出：植物在生长时主要用空气当养分。
但他们并未用实验证明这一判断。
3、1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，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。
由于普里斯特利所做的这个出色的实验，人们把1771 年定为发现光合作用的年代。
但是，他并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。
当时有人重复他的实验，却得到完全相反的结论。
因此这个实验引起人们的关注。
4、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，得出结论：绿色植物只有在光下才能更新空气。
直到1785年，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。
5、1782年，瑞士牧师吉恩.谢尼伯证实了英格豪斯的发现，并指出植物“净化”空气的活性，除光合作用外，还取决于“所固定的空气”。
6、1804年，瑞士学者索热尔研究植物光合作用过程中，二氧化碳吸收量、有机物生成量、氧气释放量之间的数量关系。
他发现，植物制造的有机物质总量和氧气释放量，远远超过二氧化碳吸收量。
根据实验中除植物、空气和水以外，没有其他物质，他断定光合作用除吸收二氧化碳外，二氧化碳水也是光合作用的反应物。
7、1817年，法国的两位植物学家，佩利蒂欧和卡文陶从叶片中分离出叶绿素。
后来有人证明叶绿素对于光能的吸收、传递和转化起着极为重要的作用。
8、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，把光能转换成化学能储存起来。
当时人们用下式表示光合作用：
绿色植物
CO2 + H2O + 光——→O2 + 有机物质+ 能量
9、1864 年，法国植物生理学家鲍辛高特根据阿伏伽德罗定律，精密地测定多种陆生植物，发现它们在进行光合作用时，放出的氧气和吸收的二氧化碳体积的比值接近1。
10、1864 年，德国著名植物生理学家朱利叶斯.萨克斯用实验成功地证明植物叶片在光合作用中形成淀粉。
他先把绿叶放在黑暗中数小时，在这段时间内，由于叶片中的物质的输出和呼吸代谢的结果，使原先存在于叶片里的淀粉消失。
然后把经黑暗处理的叶片一半曝光，另一半叶片仍然置于黑暗中，经过一定时间后，用碘蒸汽处理叶子，结果发现处于黑暗的一半叶片无颜色变化，而曝光的一半叶片显示出深蓝色。
这是由于碘与淀粉形成淀粉-碘络合物的结果。
11、1880 年，德国科学家恩吉尔曼把装有水绵和嗜氧细菌悬浮液的载玻片置于没有空
气的小室里，然后照光。
通过显微镜观察发现，嗜氧细菌向被光照射到的水绵的叶绿体部位集中，从而证明了植物光合作用的放氧结构是叶绿体。
在另一组实验中，他把一个棱镜放在光源与显微镜台之间，用光照射水绵，结果发现位于蓝、红光下的叶绿体周围细菌最多。
藻中的叶绿素吸收蓝光和红光，恩吉尔曼得出结论：叶绿素是光合作用的接收光的色素。
12、1939 年，英国的希尔发现从破碎的叶子中分离出来的叶绿体，一旦加入人工电子受体（如高铁氰化钾），照光后便会释放出氧气，这就更直接证明了氧气是从叶绿体释放出来的。
13、1938年，美国的科学家鲁宾和卡门首先采用同位素示踪法研究氧气的来源，它们用氧的同位素18 O分别标记H2O和CO2,使它们成为H2 18 O和C 18 O2，然后用H2 18 O 与正常的CO2和CO 18 2与正常的H2O这两种组合，分别作为试验植物（或叶绿体）光合作用的原料，再分析释放的氧气。
结果表明，用前一种组合时，放出的氧气完全是18 O2，而用后一种组合时，放出的氧气完全不含18 O2。
可以表示为：CO2 + 2H2 18 O→（CH2O）+ 18 O2 + H2O，C 18 O2 + 2H2O→（CH2 O）+ O 18 2 + H2 18 O 上述的试验充分证明了光合作用中释放的氧气完全来自水，同时还说明水的光氧化和二氧化碳的还原是分别进行的。
14、20世纪二十年代，德国的瓦布格证明了光合作用中存在两个反应过程：一个是需要光的，随光照强度提高而加快的“光反应”；另一个是不需要光的，象一般化学反应那样随温度提高而加快的“暗反应”。
后来，美国科学家阿侬用分离出来的离体叶绿体，令人信服地证实了光反应和暗反应是完全可以分开的两个组成部分。
15、20 世纪三十年代初期，以范尼尔为代表的一些学者证明，光合细菌也能像植物一样，利用光能将二氧化碳还原为有机物。
所不同的是以硫化物、有机物或氢做为供氢体。
它们的光合作用反应式可以写成:
光
CO2 + 2H2A ——→（CH2O）+H2O +2A
色素
16、20 世纪四十年代，美国的爱默生及其同事，用测定光合作用最高量子产额的方法，研究不同藻类的光合作用。
所谓量子产额，又称量子效率，是以光量子为基础的光合作用效率，即在光合作用中，每吸收一个光量子所释放出氧或固定二氧化碳的分子数。
爱默生等在研究中发现，对小球藻的光合作用最有效的光是650-680nm 的红光和波长为400-460nm 的蓝光，叶绿素恰好对这两个波段的光有强烈的吸收。
当波长超过680nm 时，光合作用的量子产额发生急剧下降，这就是光合作用的“红降”现象，也称为爱默生第一效应。
如果提供一点辅助性的短波长光（如波长为650nm 光），那么，大于685nm 的远红光的光合作用量子产额就会显著增加，比单独使用长波光或短波光的效率都高。
这就是双光增益效应，又成为爱默生第二效应。
17、20 世纪四十年代初，卡尔文等用14 O2饲养小球藻，观察小球藻光合作用中碳的转化和去向，阐明了光合作用碳同化途径，提出了卡尔文-本森循环。
18、1954 年，美国的阿侬、弗伦凯尔等分别发现菠菜叶绿体和光合细菌载色体，在光照条件下能够把ADP和无机磷酸合成ATP。
由于这个反应是需要光的反应，故称为光合磷酸化。
1951 年，希尔又发现希尔反应可以把辅酶Ⅱ（NADP + ）还原成还原态的辅酶Ⅱ（NADPH）,从而揭示出NADPH的来源。
ATP和NADPH都是光合作用的光反应的产物，共同构成光合作用中二氧化碳的同化力。
19、20世纪60年代以来，人们自然而然地把注意力集中到光能如何推动两个光反应，以
及电子传递链中的电子载体的成分和它们的光谱学等研究上。
同时，在光合膜、颗粒和大分子水平上，深入开展对放氧机理、反应中心的组成、反应中心叶绿素分子的电荷分离、色素蛋白复合体、光合膜的结构和功能以及光合作用的人工模拟等方面的研究。