光合作用結構

1、光合作用結構光合作用結構 第第4 4 第5章 細胞的能量供應和利用 光合作用結構光合作用結構 太陽光中有能量，我們太陽光中有能量，我們 制造出太陽能電池板可以制造出太陽能電池板可以 捕獲其中的能量并轉化為捕獲其中的能量并轉化為 電能。同學們，綠色植物電能。同學們，綠色植物 也能捕獲并轉化太陽光中也能捕獲并轉化太陽光中 的能量，那么，綠葉中通的能量，那么，綠葉中通 過什么物質或結構捕獲并過什么物質或結構捕獲并 轉化光能呢？下面，我們轉化光能呢？下面，我們 來做一個實驗。來做一個實驗。 光合作用結構光合作用結構 太陽能電池板太陽能電池板 太陽能太陽能電能電能 綠色植物綠色植物 通過什么物質捕獲并轉

2、化光能呢？通過什么物質捕獲并轉化光能呢？ 你能設計一個實驗證明嗎？你能設計一個實驗證明嗎？ 光合作用結構光合作用結構 光合作用需要色素去捕獲光能。光合作用需要色素去捕獲光能。 正常幼苗正常幼苗白化苗白化苗 能進行光合作用制造有機養(yǎng)料。能進行光合作用制造有機養(yǎng)料。不能進行光合作用，無法制造有機養(yǎng)料。不能進行光合作用，無法制造有機養(yǎng)料。 光合作用結構光合作用結構 捕獲光能的色素 我們知道，玉米中有時會出現(xiàn)白化苗。白化苗由于不 能進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡?？?見光合作用與細胞中的色素有關。 今天，我們做的這個實驗，主要目的是探究綠葉中含有幾種色素 和學習對色素進行提取和分離的方法

3、，并設法將這些色素分離開。 綠葉中有哪些色素呢？ 光合作用結構光合作用結構 （1 1）提取綠葉的色素）提取綠葉的色素 原理：色素能溶解在原理：色素能溶解在 有機溶劑無水乙醇中，所有機溶劑無水乙醇中，所 以可用無水乙醇提取色素。以可用無水乙醇提取色素。 稱取稱取5g5g的綠葉，剪碎，放入研缽中。的綠葉，剪碎，放入研缽中。 一、捕獲光能的色素一、捕獲光能的色素 1. 1.色素的種類色素的種類 光合作用結構光合作用結構 少許二氧化硅和碳酸鈣少許二氧化硅和碳酸鈣 再放入再放入10mL10mL無水乙醇無水乙醇 迅速、充分的研磨迅速、充分的研磨 ( (二氧化硅二氧化硅: :有助于研磨得充分有助于研磨得充分

4、) ) ( (碳酸鈣碳酸鈣: :可防止研磨中色素被破壞可防止研磨中色素被破壞) ) 光合作用結構光合作用結構 將研磨液迅速倒入玻璃將研磨液迅速倒入玻璃 漏斗中進行過濾。漏斗中進行過濾。 收集濾液收集濾液, ,封口。封口。 防止有機溶劑的揮發(fā)防止有機溶劑的揮發(fā) 光合作用結構光合作用結構 （2 2）制備濾紙條）制備濾紙條 鉛筆線鉛筆線 剪去兩角剪去兩角 （3 3）畫濾液細線）畫濾液細線 要求：細、直要求：細、直、齊齊 重復重復2323次次 防止色素帶兩側擴散過快防止色素帶兩側擴散過快 使色素帶整齊使色素帶整齊 （增加色素的含量）（增加色素的含量） 光合作用結構光合作用結構 （4 4） 分離綠葉中的

5、色素分離綠葉中的色素 原理：色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從原理：色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從 而分離色素。而分離色素。 層析液層析液 培養(yǎng)皿培養(yǎng)皿 層析液不能沒及濾液線層析液不能沒及濾液線 （溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢）（溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢） （防止綠葉細線中的色素溶解到濾液中（防止綠葉細線中的色素溶解到濾液中, ,得不到色素帶）得不到色素帶） 光合作用結構光合作用結構 層析液層析液 濾液細線 光合作用結構光合作用結構 ( (胡王愛幣胡王愛幣) ) 類胡蘿卜素類胡蘿卜素 葉綠素葉綠素 它們擴散速度是怎樣的？它們擴散速度是怎樣的？ 在圓形濾紙

6、中央滴一在圓形濾紙中央滴一 滴色素提取液，再滴滴色素提取液，再滴 一滴層析液，會得到一滴層析液，會得到 怎樣的結果？怎樣的結果？ 光合作用結構光合作用結構 胡蘿卜素胡蘿卜素 葉綠素葉綠素b b 葉綠素葉綠素a a 葉黃素葉黃素 近似同心的四圈色素環(huán)，它們分別是哪些色素？近似同心的四圈色素環(huán)，它們分別是哪些色素？ 光合作用結構光合作用結構 光是輻射能的一種形式，光有著不同的波光是輻射能的一種形式，光有著不同的波 長，光靠光波進行傳遞。我們眼睛能看到的長，光靠光波進行傳遞。我們眼睛能看到的 稱為可見光，其波長為稱為可見光，其波長為400-700nm400-700nm。 小資料：小資料： 光合作用利

7、用的是光能，那是不是所有的光能都光合作用利用的是光能，那是不是所有的光能都 能被利用呢？能被利用呢？ 通過三棱鏡可把白光分光通過三棱鏡可把白光分光 光合作用結構光合作用結構 問題：光合作用利用的是光能，那是不是所有波長的問題：光合作用利用的是光能，那是不是所有波長的 光能都能被色素利用呢？光能都能被色素利用呢？ 1 1、你的猜想（假設）是怎樣的？、你的猜想（假設）是怎樣的？ 2 2、如何證明你的假設是成立的？、如何證明你的假設是成立的？ 光合作用結構光合作用結構 實驗表明：葉綠素實驗表明：葉綠素a a和和b b在藍光和紅光部在藍光和紅光部 分都有很高的吸收峰，葉綠體中的胡蘿卜分都有很高的吸收峰

8、，葉綠體中的胡蘿卜 素和葉黃素主要吸收藍紫光。素和葉黃素主要吸收藍紫光。 光合作用結構光合作用結構 類胡蘿卜素主要吸收類胡蘿卜素主要吸收_ 藍紫光藍紫光 藍紫光、紅橙光藍紫光、紅橙光 l這些不同的色素分別吸收哪些光？這些不同的色素分別吸收哪些光？ 如何做實驗證明？如何做實驗證明？ 葉綠素主要葉綠素主要 光合作用結構光合作用結構 為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？ 由于葉綠素的含量由于葉綠素的含量 大大超過類胡蘿卜大大超過類胡蘿卜 素，而使類胡蘿卜素，而使類胡蘿卜 素的顏色被掩蓋，素的顏色被掩蓋， 只顯示出葉綠素的只顯示出葉綠素的 綠色綠色

9、由于葉綠素比類胡由于葉綠素比類胡 蘿卜素易受到低溫蘿卜素易受到低溫 的破壞，秋季低溫的破壞，秋季低溫 使葉綠素大量破壞，使葉綠素大量破壞， 而使類胡蘿卜素的而使類胡蘿卜素的 顏色顯示出來顏色顯示出來 光合作用結構光合作用結構 我們平時吃的韭黃是怎么培育出來的？我們平時吃的韭黃是怎么培育出來的？ 葉綠素是光合色素中重要的一類色葉綠素是光合色素中重要的一類色 素，綠色植物只在光下才能合成葉素，綠色植物只在光下才能合成葉 綠素。韭黃是在黑暗的條件下培育綠素。韭黃是在黑暗的條件下培育 出來的，因為植物此時不能合成葉出來的，因為植物此時不能合成葉 綠素，只能長成黃化苗，而黃化苗綠素，只能長成黃化苗，而黃

10、化苗 的薄壁細胞比較多，吃起來較嫩，的薄壁細胞比較多，吃起來較嫩， 口感比韭菜好一些。但是，植物不口感比韭菜好一些。但是，植物不 能長期處于無光條件下能長期處于無光條件下 光合作用結構光合作用結構 嘗試構建葉綠體中的色素及作用概念圖嘗試構建葉綠體中的色素及作用概念圖 葉綠體基粒上的色素葉綠體基粒上的色素 分為分為 分為分為分為分為 （_色）色）（_色）色） （_色）色）（_色）色） （功能）（功能） （功能）（功能） （含量）（含量）（含量）（含量） 光合作用結構光合作用結構 葉綠體基粒上的色素葉綠體基粒上的色素 類胡蘿卜素類胡蘿卜素 （約占總量的（約占總量的1/41/4） 葉綠素葉綠素 （約

11、占總量的（約占總量的3/43/4） 胡蘿卜素胡蘿卜素 （橙黃色）（橙黃色） 葉黃素葉黃素 （黃色）（黃色） 葉綠素葉綠素a a （藍綠色）（藍綠色） 葉綠素葉綠素b b （黃綠色）（黃綠色） 主要吸收藍紫光主要吸收藍紫光主要吸收藍紫光與紅光主要吸收藍紫光與紅光 （吸收、傳遞和轉化光能）（吸收、傳遞和轉化光能） 嘗試構建葉綠體中的色素及作用概念圖嘗試構建葉綠體中的色素及作用概念圖 光合作用結構光合作用結構 練習：練習： 大家還記得葉綠素中還有哪些元素嗎？大家還記得葉綠素中還有哪些元素嗎？ 蘿卜缺蘿卜缺N N的植株老葉發(fā)黃的植株老葉發(fā)黃 缺N 課本課本P35P35 光合作用結構光合作用結構 188

12、01880年，美國恩格爾曼的實驗年，美國恩格爾曼的實驗 結論：氧由葉綠體釋放。結論：氧由葉綠體釋放。 黑暗中黑暗中 光照中光照中 材料材料1 1材料材料2 2 ( (葉綠體是光合作用的場所葉綠體是光合作用的場所.) .) （極細光照）（極細光照） 這些色素存在于細胞的什么結構中？這些色素存在于細胞的什么結構中？ 光合作用結構光合作用結構 該實驗設計有何巧妙之處？該實驗設計有何巧妙之處？ 4. 4.進行局部光照和曝光的對比實驗，從而明確進行局部光照和曝光的對比實驗，從而明確 實驗結果完全是由光照引起的。實驗結果完全是由光照引起的。 1. 1.選用水綿作實驗材料，其葉綠體螺旋狀，便選用水綿作實驗材

13、料，其葉綠體螺旋狀，便 于觀察和分析研究。于觀察和分析研究。 3. 3.臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中， 排除了環(huán)境中光線和氧氣的影響。排除了環(huán)境中光線和氧氣的影響。 2. 2.選用極細的光束照射，并且用好氧細菌進行選用極細的光束照射，并且用好氧細菌進行 檢測，能準確判斷釋放氧氣的部位。檢測，能準確判斷釋放氧氣的部位。 材料材料 環(huán)境環(huán)境 處理方法處理方法 光合作用結構光合作用結構 選材好。選材好。 水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用 好氧細菌可確定釋放氧多的部位。好氧細菌可確定釋放氧多的部位。 設計妙。設計

14、妙。 沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾； 用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和 光照少的部位，相對于一組對比實驗。光照少的部位，相對于一組對比實驗。 恩格爾曼實驗的巧妙之處？恩格爾曼實驗的巧妙之處？ 光合作用結構光合作用結構 色素又分布于葉綠體的什么位置色素又分布于葉綠體的什么位置? ? 四種色素分布在四種色素分布在_。 類囊體的薄膜上類囊體的薄膜上 光合作用結構光合作用結構 每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可達每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可達100100個個 以上。葉綠體中如此多的基粒和類囊

15、體，極大的擴展以上。葉綠體中如此多的基粒和類囊體，極大的擴展 了受光面積。據(jù)計算，了受光面積。據(jù)計算，1 1克菠菜葉片中的類囊體總面積克菠菜葉片中的類囊體總面積 可達可達60m60m2 2左右。左右。 小資料小資料 在類囊體上和基質，含有多種進行光合作用所必在類囊體上和基質，含有多種進行光合作用所必 須的酶。須的酶。 葉綠體具有巨大的膜表面。葉綠體具有巨大的膜表面。 葉綠體有進行光合作用的酶。葉綠體有進行光合作用的酶。 光合作用結構光合作用結構 葉綠體中的葉綠體中的 色素提取液色素提取液 四種色素對光的吸收四種色素對光的吸收 分析：這一巧妙的實驗說明了什么？分析：這一巧妙的實驗說明了什么？ 四

16、種色素對光的吸收有什么差異？四種色素對光的吸收有什么差異？ 光合作用結構光合作用結構 恩格爾曼實驗的結果恩格爾曼實驗的結果 好氧型細 菌 水綿 分析：這一巧妙的實驗說明了什么？分析：這一巧妙的實驗說明了什么？ 光合作用結構光合作用結構 水綿水綿 每個細胞里有一條到幾條帶狀葉綠體。每個細胞里有一條到幾條帶狀葉綠體。 光合作用結構光合作用結構 好氧細菌：好氧細菌： 是生活在有氧條件下生活的一類細菌。是生活在有氧條件下生活的一類細菌。 如：硝化細菌、枯草桿菌。它們吸收大氣中如：硝化細菌、枯草桿菌。它們吸收大氣中 游離的氧氣，通過有氧呼吸使細胞中有機物游離的氧氣，通過有氧呼吸使細胞中有機物 徹底氧化分

17、解，來獲得生命活動所需的能量。徹底氧化分解，來獲得生命活動所需的能量。 光合作用結構光合作用結構 恩格爾曼實驗的結果恩格爾曼實驗的結果 分析：這一巧妙的實驗說明了什么？分析：這一巧妙的實驗說明了什么？ 好氧型細 菌 水綿 光合作用結構光合作用結構 胡蘿卜素胡蘿卜素(carotene)(carotene)呈橙黃色，有呈橙黃色，有 、 、 三種同分異構體，其三種同分異構體，其 中以中以-胡蘿卜素在植物體內(nèi)含量最多。胡蘿卜素在植物體內(nèi)含量最多。-胡蘿卜素在動物體內(nèi)胡蘿卜素在動物體內(nèi) 經(jīng)水解轉變?yōu)榫S生素經(jīng)水解轉變?yōu)榫S生素A A。 葉黃素葉黃素(xanthophyll)(xanthophyll)呈黃色，

18、是由胡蘿卜素衍生的醇類，也叫呈黃色，是由胡蘿卜素衍生的醇類，也叫 胡蘿卜醇胡蘿卜醇, ,通常葉片中葉黃素與胡蘿卜素的含量之比約為通常葉片中葉黃素與胡蘿卜素的含量之比約為2:12:1。 一般來說，葉片中葉綠素與類胡蘿卜素的比值約為一般來說，葉片中葉綠素與類胡蘿卜素的比值約為3131，所以，所以 正常的葉子總呈現(xiàn)綠色。秋天或在不良的環(huán)境中，葉片中的葉正常的葉子總呈現(xiàn)綠色。秋天或在不良的環(huán)境中，葉片中的葉 綠素較易降解，數(shù)量減少，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片綠素較易降解，數(shù)量減少，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片 呈現(xiàn)黃色。呈現(xiàn)黃色。 類胡蘿卜素總是和葉綠素類胡蘿卜素總是和葉綠素 一起存在于高等植物

19、的葉一起存在于高等植物的葉 綠體中，此外也存在于果綠體中，此外也存在于果 實、花冠、花粉、柱頭等實、花冠、花粉、柱頭等 器官的有色體中。器官的有色體中。 類胡蘿卜素都不溶于水類胡蘿卜素都不溶于水, ,而而 溶于有機溶劑。溶于有機溶劑。 gaigai 光合作用結構光合作用結構 2. 2.影響葉綠素形成的條件影響葉綠素形成的條件 （1 1）光）光 光是影響葉綠素形成的主要條件。光是影響葉綠素形成的主要條件。 從原葉綠素酸酯轉變?yōu)槿~綠酸酯需要從原葉綠素酸酯轉變?yōu)槿~綠酸酯需要 光，而光過強，葉綠素又會受光氧化光，而光過強，葉綠素又會受光氧化 而破壞。而破壞。 黑暗中生長的幼苗呈黃白色，遮光或黑暗中生長

20、的幼苗呈黃白色，遮光或 埋在土中的莖葉也呈黃白色。這種因埋在土中的莖葉也呈黃白色。這種因 缺乏某些條件而影響葉綠素形成，使缺乏某些條件而影響葉綠素形成，使 葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。 黑暗使植物黃化的原理常被應用于蔬黑暗使植物黃化的原理常被應用于蔬 菜生產(chǎn)中，如韭黃、軟化藥芹、白蘆菜生產(chǎn)中，如韭黃、軟化藥芹、白蘆 筍、豆芽菜、蔥白、蒜白、大白菜等筍、豆芽菜、蔥白、蒜白、大白菜等 生產(chǎn)。生產(chǎn)。 光合作用結構光合作用結構 (2) (2) 溫度溫度 高溫下葉綠素分解大于合成，因而夏天綠葉蔬菜存放高溫下葉綠素分解大于合成，因而夏天綠葉蔬菜存放 不到一天就變黃；相反，溫度較低時，葉綠素解體慢，不到一天就變黃；相反，溫度較低時，葉綠素解體慢， 這也是低溫保鮮的原因之一這也是低溫保鮮的原因之一 葉綠素的生物合成是一葉綠素的生物合成是一 系列酶促反應，受溫度系列酶促反應，受溫度 影響。影響。 葉綠素形成的最低溫度葉綠素形成的最低溫度 約約22，最適溫度約，最適溫度約30,30, 最高溫度約最高溫度約40 40 。 受凍的油菜受凍的油菜 秋天葉子變黃和早春寒潮過后秧苗變白，都與低溫秋天葉子變黃和早