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教材研究：今天在听林老师的讲座时，认识到科学思维的形成有多方面的方法，如科学史的教育落实于课堂也是科学思维的形成过程。也听到了F.F.布莱克曼（Blackman）反应，其实，Blackman的研究发现，在光合作用研究史中起着重要的作用，同时也就理解了教材上为什么出现“光反应与温度无关”的结论。这个研究过程又是怎么样的呢？

1771年Priestly发现光合作用后，人们又相继确定了光合作用的原料是CO₂，产物是有机物，光合作用的场所是叶绿体，吸收光能的物质是叶绿素，但是却不清楚叶绿素吸收的光能的是如何用于CO₂同化反应的。有人认为叶绿素吸收光能后直接催化CO₂的聚合反应，但找不到这方面的试验证据。直到1905年，Blackman反应发现之后，对这个问题的研究才有了突破性进展。

一、Blackman的发现过程

Blackman是一个英国科学家，在研究光合速率与光强和温度的关系时发现：（1）低光强时，光合速率不受温度影响，说明在低光强下光是光合作用的限制因素；（2）在强光下，温度升高，光合速率加快，说明在高光强下，温度是光合的限制因素，也说明光合作用涉及酶促反应；（3）温度相同时，随光照增强，光合速率加快，特别是在低温时，光照增强，光合速率加快，说明光合作用中存在与温度无关的反应，也就是非酶促反应。

因此，Blackman认为光合作用中存在两个反应，一个是叶绿素对光能的吸收反应，称为光反应，另一个是受温度影响的酶促反应，称为暗反应，也称为Blackman反应。光合作用是光反应和暗反应共同作用的结果。

光反应→→→→暗反应→→→→→光合作用

   ↑                   ↑

受光影响     受温度影响

光反应受光影响，暗反应受温度和CO₂影响。

二、Blackman反应发现的意义

证明光能不是直接用于CO₂的同化，而是经过转化，否则受温度影响就小。

后来的试验表明，光反应和暗反应可在时间上分隔。正在光下进行光合作用的植物材料，短暂闭光，使之处于黑暗中，仍能吸收¹⁴CO₂。这说明光反应的作用可能是吸收和转换光能，而暗反应是利用光反应转换的能量，同化CO₂。这也证实了Blackman发现的正确性。但是，这时科学家仍不清楚光反应将光能转换为何种化学能形式。

1937年R.Hill的试验，为这方面的研究开辟了道路。Hill发现，离体叶绿体可在光下裂解水，将电子受体还原并释放氧气（O₂），这个反应称为希尔（Hill）反应。

三、典例分析

试题：英国的Blackman通过实验研究发现光合作用包括两个完全不同的过程。根据他的实验结果设计如图的装置：

 

将一小枝黑藻倒放于稀释的NaHCO₃溶液中（作为CO₂的来源），并用100W的灯泡从远处慢慢移向装置，发现距离装置1m时，开始有气泡放出，且在一定范围内，随着距离的拉近，气泡释放量增多。

（1）由资料阅读可以看出，这个实验装置是为了研究光合作用和     的关系。

（2）实验装置中放出的气体是         ，是在光合作用的     阶段释放出来的。该阶段是在进行的               。

（3）实验中测得的气体释放量             （填写大于、小于或等于）黑藻真正的光合作用释放的气体量。

解析：由实验装置分析可知，该实验只有一个变量，以灯泡的远近形成的光照强度的变化。在一定范围内，光合作用的速率会随光照强度的增加而增加。由实验的变量分析可知，该实验的实验目的是光照强度对光合作用的影响。光合作用的光反应阶段水的光解产生O₂ 发生在叶绿体类囊体的薄膜上。真正的光合作用强度=表观光合作用强度+呼吸作用强度。氧气的释放量代表表观光合作用强度，所以实验中测得的气体释放量小于黑藻真正的光合作用释放的气体量。

答案：（1）光照强度  （2）O₂   光反应   类囊体的薄膜上 （3）小于

链接：例析离体叶绿体和ATP产生的实验