内容正文:
光合作用
1
植物工厂
植物工厂
1.植物工厂和自然界相比有何优势?
2.靠人工光源生产蔬菜有什么好处?
植物工厂可以通过人工精密的控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等外界条件。
可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时,人工光源的强度和不同色光是可以调控的,可以根据植物生长的情况进行调节,以使蔬菜产量达到最大。
叶绿体的结构适于进行光合作用
外膜
内膜
基粒
类囊体
叶绿体基质
光合作用的场所:
叶绿体
叶绿体类囊体薄膜
光合色素的分布:
②多个类囊体堆叠形成基粒,色素和酶的附着面积增大,极大地扩展了受光面积,利于提高光能的利用率。
①叶绿体基质和类囊体膜上含有光合作用有关的酶。
两千多年前,人们受古希腊著名哲学家亚里土多德的影响,认为植物体是由“土壤汁”构成的,即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。
亚里土多德
认为植物增重=土壤减重
一、1648年比利时科学家海尔蒙特
开始时
柳树的质量 2. 5kg
干土的质量 100kg
+80.0kg
-0.1kg
结论:植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤
82.5kg
99.9kg
5年后
实验前后的差值
图A
图B
图D
图C
二、1779年荷兰的科学家英格豪斯
500多次植物更新空气的实验,又有何新发现?
结论:
绿色植物体只有在光照下才能更新污浊的空气。
甲
乙
三、1864年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验
萨克斯,J.von Sachs (1832~1897)
叶部分遮光
光照
酒精脱色
滴加碘液
观察现象
暗处理24小时(饥饿处理)
结论:
植物在光下除了产生氧气,还产生了淀粉。
①为什么让叶片的一半曝光,另一半遮光呢?,此处的变量是_________。
光照
②为什么要选取同片叶进行部分遮光?
答:_______________________________。
保持水、二氧化碳等无关变量相同
控制变量法
设置对照组
⑤为什么不直接加热酒精,而用水浴加热?
答:_____________________________________。
④叶片为什么要脱去叶绿素?为什么要用酒精脱色?
答: 。
③将天竺葵进行暗处理的目的是:
答: 。
将叶内原有的淀粉消耗掉
酒精易燃易挥发,直接加热容易引起燃烧
排除原来淀粉对实验干扰
叶绿素呈绿色,如不脱去,不容易观察到淀粉遇碘变蓝的现象。
酒精能溶解叶绿素。
四、1937年英国科学家希尔
1937年,希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气。
离体的叶绿体悬浮液
铁盐
(或其他氧化剂)
O2
希尔反应:离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。
思考·讨论: 恩格尔曼的实验一
极细的光束
黑暗中——集中于叶绿体被光束照射的部位
光下——分布于叶绿体所有受光部位
水绵
好氧细菌
结论:氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是光合作用的场所。
思考·讨论: 恩格尔曼的实验一
(1)为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料?
提示:水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察。好氧细菌可确定释放O2的部位。
(2)为什么选用黑暗并且没有空气的环境?
提示:选用黑暗并且没有空气的环境,可排除光线和氧的干扰。
小组讨论,问题探究:
(3)为什么用极细的光束照射?
提示:叶绿体上有光照多和光照少的部位,相当于一组对比实验。
思考·讨论: 恩格尔曼的实验二
三棱镜
结论:叶绿体主要吸收红光和蓝紫光
照射水绵
好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域
小组讨论,问题探究:
在第二个实验中,大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,为什么?
提示:这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在此波长光的照射下,叶绿体会释放氧气,适于好氧细菌在此区域分布。
原料:CO2、H2O
产物:O2、(CH2O)
条件:光能
场所:叶绿体
【思考】你能写出光合作用的反应式吗?
CO2+H2O (CH2O)+O2
光能
叶绿体
光合作用的概念
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能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
光照
叶绿体
水和二氧化碳
氧气和有机物
原料:
产物:
条件:
场所:
CO2 + H2O
光能
叶绿体
(CH2O)+ O2
光合作用的实质:
合成有机物,储存能量
糖类
光合产物O2中的“O”是来自于H2O还是CO2?
五、美国科学家鲁宾和卡门
结论:光合作用释放的氧气中的