高中生物 章节知识要点 光合作用的原理和应用素材 新人教版必修1.doc

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1、［教材优化全析］一、光合作用的探究过程公元前3世纪，古希腊学者亚里士多德曾经提出，植物生长在土壤中，土壤是构成植物体的原材料。这一观点长期被奉为经典，直到17世纪初比利时布鲁塞尔的医生vanHelmont（海尔蒙特）做了一个简单而有意义的试验，才把这个观点推翻了。vanHelmont将一株2.3kg重的小柳树种在重90.8kg的干土中，用雨水浇灌，小柳树长成重76.7kg的植株，而土壤重量只比试验开始时减少57g。他由此得出结论，即植物是从水中取得生长所需的物质的。现在看来，他只说对了一半。1727年黑尔斯（Hales）提出，植物的部分营养元素来自于大

2、气，光也以某种方式参与了营养元素的获得过程。当时还不知道空气含有不同的气体成分。1771年，英国JosephPriestley（普里斯特利，英国牧师和化学家）报道，在密闭器中蜡烛燃烧污染了空气，使放于其中的小鼠窒息；但若在密闭器中，放入一枝薄荷，小鼠生命就可得到挽救（如下图）。他的结论是，植物能净化空气。但是他未注意到，植物净化空气需要照光，所以他的试验有时成功（照光），有时则失败（不照光）。后来，即1779年，荷兰医生JanIngenhousz才确定植物净化空气是依赖于光的。1782年，森尼别（SenebierJ）证明了动物和植物在黑暗中产生的有害气

3、体促进植物在光下产生“净化空气”。到这个时候就已证明了有两种气体参与光合作用。拉瓦锡（Lavoisier）和其他人的工作证明这两种气体实际上是CO２和O２。如图为普利斯特利的实验模式图1804年，N．T．deSaussure发现，植物光合作用后增加的重量大于CO２吸收和O2释放所引起的重量变化，他认为这是由于水参与了光合作用。他还注意到，在光合作用过程中CO２和O2大约以相等的体积被交换。这一结论可说是在新的水平上证实了vanHelmont的观点。（而在此前8年，即1796年，JanIngenhousz就曾提出，植物在光合作用中所吸收的CO2中的碳构成

4、有机物的组成成分）至此，柳树生长之谜才算完全解决，即柳树的有机物是由H2O和CO2在光合作用中合成的，光合作用的产物保证了柳树的生长。当然，矿物质的吸收也是必不可少的。1864年，萨克斯（SachsJ）观察到只有在照光的叶绿体中淀粉粒才会增大，也只有在曝光的叶片中才能检测到淀粉。显然这是由光合作用产生的葡萄糖合成的。（如下图）全析提示光合作用的探究过程可以总结成以下流程，要注意科学家们研究问题的思路:1648年海尔蒙特种植柳树，认为植物是从水中取得生长所需的物质的↓1727年黑尔斯提出，植物的部分营养元素来自于大气↓1771年,普里斯特利得出,植物能净

5、化空气↓1782年拉瓦锡证明光合作用气体是CO２和O２↓1796年Ingenhousz提出CO２中的碳构成有机物↓1804年Saussure发现水参与了光合作用，并且CO２和O２大约以相等的体积被交换↓1864年，萨克斯光合作用产生淀粉↓1880年，恩格尔曼发现叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，以及光合作用的作用光谱↓1937年，希尔发现光合作用产生的O２不是来自CO２，而是来自H2O并将光合作用区分为两个阶段：光反应和暗反应↓9用心爱心专心如图为萨克斯的实验模式图问题思考：为什么让叶片一半曝光另一半遮光呢?这个实验说明了什么?经典提示：叶片一半曝光

6、，一半遮光是为了对照（这是科学实验的对照原则），这个实验说明了绿叶在光下制造了淀粉。1880年，德国科学家恩格尔曼用水绵进行了光合作用的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明：氧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。如图为恩格尔曼的实验模式图鲁宾和卡门采用同位素标记法权威性实验肯定了希尔的科学预见，即光合作用产生的O２不是

7、来自CO２，而是来自H2O问题聚集：恩格尔曼在实验过程中，为什么选用水绵作为实验材料?为什么选用黑暗并且没有空气的环境?为什么先用极细光来照射水绵，而后又让水绵完全曝露光下?经典提示：选用水绵作为实验材料，是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布在细胞中，便于进行观察和分析研究。先选用黑暗并且没有空气的环境，是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。选用极细光束，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对照，从而证明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。1937年，希尔（R.Hil

8、l）从细胞中分离出叶绿体，他发现，在电子受体，如铁氰化物或染料亚甲基蓝（氧化时蓝色，还原时绿色