对光合作用研究中一个实验描述的认识

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对光合作用研究中一个实验描述的认识

周雪峰

（江苏省常州高级中学２１３００３）

光合作用被认为是“地球上最重要的反应”，人们对光合作用的认识经历了漫长的探索过程，其中一些科学家的研究被后人奉为经典，鲁宾和卡门对光合作用中氧的来源的研究就是其中之一。笔者在查阅资料和教学中发现，不同著作中对此实验的描述是值得我们深入思考的。ｌ对实验的不同描述

１．１人教版《生物》教材对实验的描述在人教版《生物》教材中是这样叙述鲁宾和卡门的实验的：“随着技术的进步，人们对同位素有了更多的了解，这为解决氧气来自水还是二氧化碳提供了研究手段。１９３９

气。结果表明．第一组释放的氧气全部是０２；第二组释放的氧气全部是”Ｏ：。这一实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水”。（实验过程略）

１．２人教版《生物学——对生命本质的探讨》一书对实验的描述书中是这样叙述鲁宾、卡门实验的：“氧来自分解的ｃ０２还是来自分解的水？鲁宾和卡门对这个问题作了进一步的研究。在实验中他们利用了同位素。”“鲁宾和卡门制备了含有少量同位素”Ｏ的碳酸氢盐和水。并用以供给照射的小球藻培养物。在每一试验中．”０释放的百分比是与供给小球藻的水中的”ｏ的百分比相称，而不同于作为光合作用ｃ０２来源的碳酸氢盐的百分比”…。很显然，光合作用的氧来自水（图略）。

１．３鲁宾等研究论文的描述鲁宾、卡门的研究其实验过程是将小球藻培养在含”Ｏ比例不同的碳酸氢钾和重氧水的溶液中。经过不同的时间，用质谱仪对Ｏ：中”Ｏ含量进行检测。实验结果如表１所示

年，美国科学家鲁宾（ｓ．Ｒｕｂｅｎ）和卡门（Ｍ．Ｋａｍｎ）利

用同位素标记法进行了探究。他们用氧的同位素“ｏ分别标记Ｈ２０和ｃ０２，使它们分别成为Ｈ２”Ｏ和ｃ埔０２。然后进行两组实验：第一组向植物提供Ｈ２０和ｃ１８０２；第二组向同种植物提供Ｈ２１８０和ｃ０２。在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧

表１小球藻光合作用中同位素氧比率变化（注：＋是计算出来的数值）

介于ＫＨｃＯ，＋ｌ（２ｃ０３溶解和０：开始收集的时间

（ｍｉｎ）

０

１

＋０．０９Ｍ０．０９ＭＫＨＣＯ。

４５１１０２２５

２

＋０．０６Ｍ０．０６Ｍ

３

０．１４ＭＫＨＣＯ，

０

１１０２２５３５０１１０１８５５０１６５

０“含量百分￡

收集Ｏ：结束的时间（ｍｉⅡ）

Ｈ２００．８５Ｏ．８５０８５０．８５０．２０Ｏ．２００２００２００．２００．２０

０．５Ｏ．４Ｏ６８

０２００．２００．２ｌ０．２０

ＨＣ０，２‘ＣＯ，２’０．２００．４ｌ’０．５５‘０６１

０．８４０．８５０．８６０２

实验底物

ｌ（２ｃ０３

ｌ（２Ｃ０３

加

１１００１０５０

ＫＨＣＱＫｃ０３

＋Ｏ．１４Ｍ

０，５７

由于发现”Ｏ与”ｏ的比值变化同它们在水中的比值变化相同，据此得出结论：“光合作用中的氧是从水中。而不是从二氧化碳排放”【２ｊ。

１．４相关描述的价值取向值得注意的是，上述教材和书中对原实验的叙述不同．价值取向存在差异。教材中对实验的描述重在让高中学生了解科学研究的思路与方法：并使学生从定性的角度理解光合作用中释放的氧来自水，同时培养学生阅读资料、分析材料以及文图转换能力。而在《生物学——对生命本质的探讨》一书中对实验的描述，与原文更为接近。在介绍科学史的同时重在使学习者从量化的数据推测实验的实质，可以提高学习者的数据分析、逻辑推理能力以及图文转换能力。从难度角度来看，教材中对实验的叙述

可减少学生对数据的分析过程．使学生理解问题的本质相对较容易。

２人教版《生物）教材中为什么设置两组实验

教材中将鲁宾和卡门的实验描述为两组实验．是否都有必要呢？现分析如下，希望引起进一步思考。

２．Ｉ

单独第一组实验是否可以说明光合作用过程中

答案是否定的。因为第一组实验

释放的氧来自水？

仅能说明光合作用过程中释放的氧不是来自ｃ０２，但不能确定是来自水，因为小球藻中含有Ｏ元素的物质除了水之外还有其他的化合物，如糖、蛋白质等。２．２单独第＝组实验是否可以说明光合作甩过程中释放的氧来自水？

教材对实验结果的描述为“第二

组释放的氧气全部是”０２”，因为只有水中有”Ｏ，而释

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高中生物学知识中的“识别＂机制集录

梁

愈

（浙江省宁波市鄞州中学３１５１０

摘要本文归纳了高中生物学知识中的有关生命活动的“识别”机制。关键词高中生物学生命活动识别机制

高中生物学知识中有多处涉及到生物的“识别”问题，而“识别”的机制又不尽相同，本文将这些“识别”机制梳理如下。

１依赖于受体蛋白进行识别

１．１

物质基础是蛋白质，花粉上的外壁蛋白（识别蛋白）是糖蛋白，而柱头的识别蛋白是柱头乳突表面的亲水性蛋白质膜，具有一定的粘性。当亲和花粉落在柱头上时，花粉就释放出外壁糖蛋白并扩散人柱头表面，与柱头表面蛋白质膜相互识别，认可后花粉便吸水萌发，使花粉管伸长并穿过柱头，沿花柱引导组织生长并进入胚囊受精。如果是不亲和的花粉则不能相互识别，花粉不能萌发或花粉管生长受阻，或花粉管破裂，或柱头乳突细胞产生胼胝质阻碍花粉穿过柱头…。

１．３靶细胞识别激素在动物体内，每一类细胞都有独特的受体蛋白，它们能使细胞识别相应的信号分子并引起相应的反应。这些信号分子有多肽、蛋白质、糖蛋白、固醇以及脂肪酸的衍生物等。能够识别这些信号分子的是具有独特受体的靶细胞［”。

激素通过血液的传送到达相应的靶细胞．以调节细胞的各项生理活动。不同的靶细胞可以识别不同的激素，比如，胰岛素的靶细胞可以是肝细胞、骨骼肌和脂肪细胞；胰高血糖素的靶细胞是肝细胞；而甲状腺激素的靶细胞则是全身的组织细胞；促甲状腺激素的靶细胞是甲状腺细胞；黄体生成素的靶细胞是卵巢或睾丸的间隙细胞。黑色细胞刺激素的靶细胞是上皮色素细胞等等。

１．４神经元识别神经递质突触是神经元与神经元之间或神经元与效应器之间、神经元与感受器细胞之间特化的接触区域。神经元通过突触才能把信息传递到另一个神经元或效应器。大多数突触都是一个神经元的轴突与另一个神经元树突或胞体接触，人体神经系统内大部分突触是依靠化学物质一神经递质进行的严谨的说明光合作用释放的氧是来自水而不是二氧化碳，需要进行对比实验，而不是仅仅说明光合作用释放的氧是来自水这一结论。

主要参考文献

淋巴细胞识别抗原人体的全部细胞的细胞膜

上都有“主要组织相容性复合体”（ＭＨｃ）的分子标志，它是一种特异的糖蛋白分子，是在胚胎发育过程中产生的。每一个人的ＭＨｃ都是不同的，而个人的免疫系统能认识这些自身的身份标签，在正常情况下不会攻击带有这些标签的自身细胞。病毒、病菌和其他的致病因子在其表面也带有表明它们特殊身份的分子标志。当一个人侵者所携带的“非己”标志被识别后，Ｂ淋巴细胞和Ｔ淋巴细胞受到刺激，便开始反复分裂，同时分化成为不同的群体，以不同的方式对入侵者作出反应。一部分成为效应细胞与入侵者作战并将其消灭掉；另一部分分化成为记忆细胞进入静止期，待以后对同一类型的入侵者的再次入侵作出快速反应。１．２植物的精子识别卵细胞１８９８年，俄国植物胚胎学家纳瓦申研究了头巾百合和贝母的受精作用，发现了一个精子与卵细胞融合，另一个精子与两个极核融台的现象。这是世界上发现最早的绿色植物的双受精现象。成熟的花粉落在雌蕊的柱头上能否萌发，花粉管能否生长并通过花柱组织进入胚囊受精，除了需要适宜的环境条件外，还取决于花粉与柱头的亲和性和识别反应。自然条件下，任何一种植物开花时，都会有各种花粉落在柱头上，但大多数植物只能接受同种植物的花粉，这就是柱头与花粉之间的相互识别。在不亲和的植物中，两者之间是相互排斥的。两者识别的放的氧气又全部是”Ｏ，没有”Ｏ，所以”Ｏ只可能来自

爿（。

２．３为什么有两组实验？教材中描述的两组实验，

可能有两种原因：一是尊重基本的研究事实，并结合提高中学生的学习能力，将鲁宾和卡门描述的实验进行了整合，运用了极限的思想，第一组是将水中”０的含量减少到０，碳酸氢盐中的”Ｏ提高到１００％；第二组是将水中”Ｏ的含量提高到１００％，碳酸氢盐中的”Ｏ减至０，推测出两组实验的结果第一组中产生的氧中”Ｏ［１］碍ｋｉｎｂ。唯ｓＬ著复旦大学，南开大学，北京大学等舍译．１９８ｌ

生物学——对生命本质的探讨北京：人民教育出版杜．１６２

［２］‰ｂ曲ｓ，Ｒ蛆ｄ丑ｌｌＭ，Ｋ删ｅｎＭ，ｄｄ．１９４１．Ｈｅ哪唧ｇ明（０”）鹤

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对光合作用研究中一个实验描述的认识

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

周雪峰

江苏省常州高级中学 213003生物学教学

Biology Teaching2011,36(12)

1. Weinberg SL;复旦大学;南开大学;北京大学 生物学——对生命本质的探讨 19812. Ruben S;Randall M;Kamen M Heavy oxygen (018) as a tracer in the study ofphotosynthesis 1941(03)

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