植物進(jìn)行光合作用能給自己制造養(yǎng)料嗎

【專家解說(shuō)】：第一節(jié) 綠色植物通過(guò)光合作用制造有機(jī)物 一、教學(xué)目標(biāo) 1.闡明綠色植物通過(guò)光合作用制造有機(jī)物。 2.運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法檢驗(yàn)綠葉在光下制造淀粉。 二、教學(xué)策略 這是一節(jié)以實(shí)驗(yàn)為主的課。在這節(jié)課的教學(xué)中，不能簡(jiǎn)單地讓學(xué)生按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式，照貓畫虎地完成實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的技能?？梢栽趯?shí)驗(yàn)開始前，讓學(xué)生先嘗試設(shè)計(jì)檢驗(yàn)綠葉在光下制造有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)方案，然后對(duì)照教科書上的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，找出自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的不足。然后引導(dǎo)學(xué)生討論。在討論中，注意引導(dǎo)學(xué)生思考每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中包含的科學(xué)原理和方法，讓學(xué)生帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到在科學(xué)探索的過(guò)程中，要遵循一定的科學(xué)原理、科學(xué)方法，還需要掌握一定的操作技能。 三、參考答案實(shí)驗(yàn) 1.綠色植物制造的有機(jī)物遇碘變成藍(lán)色，說(shuō)明這種有機(jī)物是淀粉。 2.是為了作對(duì)照實(shí)驗(yàn)?？纯凑展獾牟课缓筒徽展獾牟课皇遣皇嵌寄苤圃斓矸邸?3.為了讓天竺葵在黑暗中把葉片中的淀粉全部轉(zhuǎn)運(yùn)和消耗，這樣實(shí)驗(yàn)中用碘液檢驗(yàn)的淀粉只可能是葉片在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中制造的，而不可能是葉片在實(shí)驗(yàn)前貯存的。 練習(xí) 1.不正確。第一，這樣做不能確定綠葉中的淀粉是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中制造的，還是原來(lái)貯存的;第二，這樣做不能確定綠葉中的淀粉是在光下制造的，還是在黑暗中制造的;第三，未經(jīng)脫色(脫去葉綠素)的綠葉，難以檢測(cè)到淀粉遇碘變藍(lán)的顏色反應(yīng)。 四、背景資料 光合作用的產(chǎn)物 光合作用的產(chǎn)物主要是碳水化合物，包括單糖(葡萄糖和果糖)、雙糖(蔗糖)和多糖(淀粉)，其中以蔗糖和淀粉最普遍。不同植物的主要光合產(chǎn)物是不同的:大多數(shù)植物的光合作用產(chǎn)生淀粉;有些植物的光合作用則形成由果糖縮合而成的多糖，如菊芋、大理花等根中的菊根粉;在許多單子葉植物特別是洋蔥、蒜等百合科植物中，光合作用的產(chǎn)物是葡萄糖和蔗糖。 長(zhǎng)期以來(lái)，碳水化合物被認(rèn)為是光合作用的唯一產(chǎn)物，而脂肪、有機(jī)酸等物質(zhì)則被認(rèn)為是植物利用碳水化合物再度合成的?？茖W(xué)研究證明，一部分氨基酸、脂肪和有機(jī)酸確實(shí)是植物體再度合成的，但也有一部分是光合作用的直接產(chǎn)物，這在藻類植物和正在發(fā)育的高等植物的葉片中特別明顯。 為了使《綠葉在光下制造有機(jī)物》的實(shí)驗(yàn)收到良好的效果，必須采用在光合作用中能較多地制造淀粉的植物作為實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)該是生長(zhǎng)旺盛的植株。冬天，可以采用天竺葵、彩葉草和蠶豆等。夏天，則可以采用金蓮花、鳳仙花、小白菜、錦葵、玉米等。像洋蔥一類的植物，在光合作用中不積累淀粉，用這樣的植物做實(shí)驗(yàn)是不合適的。有一些植物，如黃楊、冬青的老葉，葉綠素一時(shí)不容易溶解在酒精中，用這樣的葉做實(shí)驗(yàn)，既耗費(fèi)酒精，又拖延時(shí)間，也是不合適的。如果沒(méi)有天竺葵，最好預(yù)先用一些植物的葉試驗(yàn)一下，再?gòu)闹刑暨x效果明顯的葉來(lái)做實(shí)驗(yàn)。光合作用實(shí)驗(yàn)材料的選用也可以因地制宜。在我國(guó)南方有一種叫江勝薊的野生菊科植物(又稱霍香薊、臭草)，由于其葉片大，易操作，形成淀粉較多，效果明顯，并且生長(zhǎng)期長(zhǎng)，易采集，因此是南方地區(qū)進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)的好材料。 光合作用需要光和葉綠體的實(shí)驗(yàn) 在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)。(1)在遮蓋一部分葉片時(shí)，可以用錫箔(即包香煙的錫紙)或其他不透光的紙。(2)裝有酒精和葉片的小燒杯，一定要隔水加熱。這是因?yàn)榫凭姆悬c(diǎn)比水低，如果直接放在火上加熱，不僅酒精蒸發(fā)太快，造成浪費(fèi)，而且溶解葉綠素的效果也不夠好，尤其容易引燃酒精發(fā)生危險(xiǎn)。(3)在進(jìn)行葉片局部遮光處理時(shí)，可以用清晰的照相底片貼在葉片的上面，結(jié)果將會(huì)在淡黃色的葉片上顯出藍(lán)紫色的影像。(4)銀邊天竺葵、彩葉草也可以當(dāng)做實(shí)驗(yàn)材料。這是因?yàn)樗鼈兊娜~片中有一部分不含葉綠體(銀邊天竺葵的邊緣、彩葉草葉片中央及靠近葉柄的部分都不含葉綠體)。按照教科書中的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加碘液后，遮光的部分和不含葉綠體的部分不變藍(lán)。這樣，一次就證明了光合作用既需要光又需要葉綠體。 葉綠體中形成淀粉的觀察方法 從經(jīng)過(guò)陽(yáng)光照曬、酒精脫色、并用碘液處理后的天竺葵葉片上，切下變藍(lán)的一小塊，作成裝片，放在顯微鏡下觀察，隔著表皮就能看到葉肉細(xì)胞中的葉綠體變成了藍(lán)色。如果去掉表皮，則看得更明顯些。不用葉片較厚的天竺葵葉，而用葉片較薄的槐樹或蕎麥的葉來(lái)觀察，效果也很好。如果從變成藍(lán)色的天竺葵葉片上，撕下一塊表皮，作成裝片，放在顯微鏡下觀察，可以清楚地看到，氣孔的保衛(wèi)細(xì)胞里有變成藍(lán)色的小顆粒，那也是葉綠體。上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明，不是葉肉細(xì)胞中的任何部分都能形成淀粉，只是其中的葉綠體能夠形成淀粉。 光合作用的重要意義 光合作用為包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物的生存提供了物質(zhì)來(lái)源和能量來(lái)源。因此，光合作用對(duì)于人類和整個(gè)生物界都具有非常重要的意義。光合作用的意義可以概括為以下幾個(gè)方面。 1.制造有機(jī)物。綠色植物通過(guò)光合作用制造有機(jī)物的數(shù)量是非常巨大的。據(jù)估計(jì)，地球上的綠色植物每年大約制造四五千億噸有機(jī)物。因此，人們把地球上的綠色植物比作龐大的“綠色工廠”。綠色植物的生存離不開自身通過(guò)光合作用制造的有機(jī)物。人類和動(dòng)物的食物也都直接或間接地來(lái)自光合作用制造的有機(jī)物。 2.轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存太陽(yáng)能。綠色植物通過(guò)光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，并儲(chǔ)存在光合作用制造的有機(jī)物中。地球上幾乎所有的生物，都是直接或間接利用這些能量作為生命活動(dòng)的能源的。煤炭、石油、天然氣等燃料中所含有的能量，歸根到底都是古代的綠色植物通過(guò)光合作用儲(chǔ)存起來(lái)的。 3.使大氣中的氧和二氧化碳的含量相對(duì)穩(wěn)定。據(jù)估計(jì)，全世界所有生物通過(guò)呼吸作用消耗的氧和燃燒各種燃料所消耗的氧，平均為10 000 t/s。以這樣消耗氧的速度計(jì)算，大氣中的氧大約只需三千年就會(huì)用完。然而，這種情況并沒(méi)有發(fā)生。這是因?yàn)榫G色植物廣泛地分布在地球上，不斷地通過(guò)光合作用吸收二氧化碳和釋放氧，從而使大氣中的氧和二氧化碳的含量保持相對(duì)穩(wěn)定。 4.對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的作用。在綠色植物出現(xiàn)以前，地球的大氣中并沒(méi)有氧。只是在距今20億~30億年以前，綠色植物在地球上出現(xiàn)并逐漸占有優(yōu)勢(shì)以后，地球的大氣中才逐漸含有氧，從而使地球上其他進(jìn)行有氧呼吸的生物得以發(fā)生和發(fā)展。由于大氣中的一部分氧轉(zhuǎn)化成臭氧(O3)，臭氧在大氣上層形成的臭氧層，能夠有效地濾去太陽(yáng)輻射中對(duì)生物具有強(qiáng)烈破壞作用的紫外線，從而使水生生物逐漸能夠在陸地上生活。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生物進(jìn)化過(guò)程，最后才出現(xiàn)廣泛分布在自然界的各種動(dòng)植物。