1、与光合作用有关的实验分析与设计主讲教师：毕诗秀一、光合作用发现历程中的研究方法和科学思想1、1864年，德国 萨克斯(Julius von Sachs)暗处理的目的： 实验的自变量： 实验目的： 实验结论： 2、1880年，美国 恩格尔曼(C. Engelmann) 实验结论： 在光下进行 ，产生 3、基于光合细菌光合作用的研究1930年， Van Niel 发现某些光合细菌在光照下，可利用CO2、硫化氢进行细菌光合作用，在产生有机物的同时，产生单质硫，但不释放氧气。与植物光合作用的反应物、产物仔细比较，提出假设：光合作用产生的 来自于水4、1941年 美国鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.K
2、amen)实验目的：实验方法：实验结论：5、卡尔文循环1945年，美国科学家卡尔文用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后检测14C在不同 中的出现顺序，寻找14C的转变途径，于1954年阐明CO2中的碳在光合作用中转变成有机物的途径，即卡尔文循环。 二、典型例题 1请回答下列有关问题：甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体色素提取和分离”实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带的位置和名称 。该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液
3、的 来判断条带的色素种类。实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为某些色素含量增加。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？请简述实验思路并预期实验结果。2.将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如图甲所示。在连续60分钟监测过程中，植物一段时间以固定的光照强度持续照光，其余时间则处于黑暗中，其他外界条件相同且适宜，测得瓶内CO2浓度变化结果如图乙所示。据此分析可知A最初10min内，瓶内CO2浓度逐渐下降，说明植物的光合作用逐渐增强 B第2030min内，瓶内植物光合作用逐渐减弱，呼吸作用逐渐增强C第4060
4、min内，瓶内植物光合作用速率与呼吸作用速率大致相等D瓶内植物在照光时段内实际光合作用速率平均为90ppmCO2/min3将某植物(其叶片如图一所示)放在黑暗中两天后，根据图二所示，处理其中一片叶。然后将整株植物置于阳光下4小时，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液显色，下列有关该实验结果和现象的描述正确的是 A叶片置于黑暗中两天的目的是使叶片脱色B要研究叶绿素对光合作用的影响，实验组和对照组分别是Y和W部位 CX和Y两部分显色结果对照，能证明光合作用是否需要水D显色后X为蓝色，Y和Z为棕黄色4.科学工作者在研究光合作用时，通过大量的实验，获得了一些相关的数据，并将这些数据绘制成下图所示的坐标图
5、。其中，曲线a：光照非常弱，CO2浓度最低（远小于0.03%）；曲线b：适当遮荫（相当于全光照的1/25），CO2浓度为0.03；曲线c：全光照（晴天不遮荫），CO2浓度为0.03；曲线d：全光照，CO2浓度为1.22（注：净光合速率=真光合速率呼吸速率）。请根据图中的信息回答下列问题：在这个实验中，科学工作者研究了 与_之间的相互关系。每条曲线都有一个峰值，这个峰值所对应的温度是相应条件下光合作用（以净光合速率为指标）的 。该温度的变化趋势是随着光照强度和CO2浓度的提高而逐渐 。当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？本实验中，在 条件下净光合速率最大。不论其它因素如何变化
6、，当超过一定温度范围时，净光合速率都会下降，其主要原因是 。5.有一种测定叶片光合速率的方法半叶干重法，实验过程如下： 步骤一：选择同一植株上生长状况良好、发育程度相似的叶片若干，叶片主脉两侧对称；步骤二：在叶柄处经过处理使筛管的运输有机物的功能受阻、导管输送水分和无机盐的功能正常，保证实验中叶片呼吸作用和光合作用正常进行；步骤三：剪取叶主脉下半部分的叶片，立即保存于暗处（简称暗叶），另一半叶片同主脉保留在枝上给予正常光照（简称光叶），控制光叶和暗叶的温度、湿度一致，开始记录时间；步骤四：数小时后剪下光叶，从光叶和暗叶上各切取相同大小的叶块，立即烘干至恒重，分别用分析天平称重，将结果记录在下表
7、中：光 叶暗 叶差 值 干重(mg)分析上述实验方法并回答问题： 步骤一中选择生长状况良好和发育程度相近的叶片若干做为实验材料的理由是：若叶片的发育状况不同，它的_作用不同；阻止筛管运输功能的目的是： ；步骤四中，光叶与暗叶干重出现差异的原因是 。根据实验数据，按照公式X 可以计算出X值。 叶块干重差的含义是叶片 。若要计算单位时间、单位面积叶片光合作用固定的CO2量（用Y表示），则Y= X（用最简分数表示即可，葡萄糖和CO2的相对分子质量分别为180和44）。上述计算测得的光合速率为 （真光合速率/净光合速率）的值。6.请根据下图所示的实验装置探究小麦的麦穗有无与叶片光合作用速率的关系，完成
8、实验设计和分析。实验原理：光合作用的速率大小可通过 来确定实验步骤：第一步：在适宜的温度、光照等条件下，观察并记录经过光照两小时 ；第二步：_ 第三步：_ 此实验的对照组为 。预测实验结果，得出相应的结论本实验除了题目中涉及到的控制因素外，为了保证实验结论更加科学和可靠，你认为还应注意做到_ 7.为证实“CO2是光合作用合成有机物的必需原料”，某同学制定了下列实验方案：用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽植物和一杯NaOH溶液， 密封不漏气。将上述植物及装置放在暗中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。取一片叶，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。 将已脱色的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。
