能量之源光與光合作用

能量之源光與光合作用第1頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)能量之源－光與光合作用第2頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)玉米白化苗玉米白化苗第3頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四

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(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。可見光合作用與細(xì)胞中的色素有關(guān)。

今天，下面的這個實(shí)驗(yàn)，主要目的是探究綠葉中含有幾種色素和學(xué)習(xí)對色素進(jìn)行提取和分離的方法，并設(shè)法將這些色素分離開。

第4頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四<一>、捕獲光能的色素（光合色素）綠葉中有哪些色素呢？第5頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離[實(shí)驗(yàn)原理]提取:分離:無水乙醇等有機(jī)溶劑不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的色素隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散得快；反之則慢。這樣不同色素就在濾紙上分離.（紙層析）1、光合色素的種類[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯提取和分離綠葉中的色素，探究綠葉中色素的種類<一>、捕獲光能的色素（光合色素）第6頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四a、稱取：取5g綠葉剪碎放入研缽中b、研磨SiO2CaCO3無水乙醇研磨充分防止色素破壞溶解色素[方法步驟]（1）色素的提取第7頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四c、過濾：收集濾液色素提取液呈淡黃綠色的原因分析：①研磨不充分②無水乙醇過多③碳酸鈣過少第8頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四a、制備濾紙條：干燥的定性濾紙1cm（2）色素的分離（紙層析法）鉛筆線第9頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四★要求：細(xì)而齊重復(fù)2—3次b、畫濾液細(xì)線第10頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四C、擴(kuò)散分離總過程第11頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四提取和分離綠葉中色素的實(shí)驗(yàn)中，正確的操作順序應(yīng)該是（

）①進(jìn)行紙層析；②制取濾液；③在濾紙條上畫線；④將實(shí)驗(yàn)材料剪碎、研磨。A、①②③④ B、②①③④ C、④③②① D、④②③①隨堂練習(xí)D第12頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)結(jié)果：討論：1.濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？2023/5/713第13頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綠葉中的色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）3/41/4光合色素的種類第14頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵1.選材時應(yīng)注意選擇鮮嫩、色濃綠、無漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。2.畫濾液細(xì)線時應(yīng)以細(xì)、齊、直為標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)畫線時必須等上次畫線干燥后再進(jìn)行，重復(fù)2-3次。3.層析時不要讓濾液細(xì)線觸及層析液。第15頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四注意事項(xiàng)1.因丙酮和層析液都是易揮發(fā)且有一定毒性的有機(jī)溶劑，所以研磨要快，收集的濾液要用棉塞塞住，層析時要加蓋，盡量減少有機(jī)溶劑的揮發(fā)。2.在研磨時要加少許二氧化硅，目的是為了研磨充分，有利于色素的提取；加少許碳酸鈣的目的是為了防止研磨過程中，葉綠體中的色素受到破壞。3.分離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線接觸到層析液，這是因?yàn)樯匾兹芙庠趯游鲆褐?，?dǎo)致色素帶不清晰，影響實(shí)驗(yàn)效果。第16頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四2、光合色素的作用吸收光能第17頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四主要吸收藍(lán)紫光和紅光主要吸收藍(lán)紫光葉綠素：類胡蘿卜素：第18頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長狀況相同的天竺葵，光照相同時間后，罩內(nèi)O2最多的是()A．綠色罩B．黑色罩C．無色罩D．藍(lán)紫色罩C隨堂練習(xí)第19頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四葉綠素a和合葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉紅素主要吸收藍(lán)紫光。注：因?yàn)槿~綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。結(jié)論：問題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？第20頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四

1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，當(dāng)時并不清楚葉綠素在植物細(xì)胞中的分布情況。1865年，德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細(xì)胞中，而是集中在一個更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。3.葉綠體第21頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四葉片中的葉肉細(xì)胞綠葉

葉肉細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖

葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖捕捉光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？第22頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四資料分析：葉綠體的功能1裝片中好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。裝片中好氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。2結(jié)論：葉綠體的被光束照射到的部位是光合作用的場所結(jié)論：現(xiàn)象：現(xiàn)象：沒有空氣黑暗極細(xì)光束完全光照第23頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)第24頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四討論：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在設(shè)計上有什么巧妙之處？（1）、用水綿作實(shí)驗(yàn)材料，有細(xì)而長的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。（2）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。（3）、用極細(xì)的光束照射，并且用好氧菌進(jìn)行檢測，能準(zhǔn)確的判斷水綿細(xì)胞中放O2

部位。（4）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的對照實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。第25頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論:葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。第26頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四二、光合作用的原理和應(yīng)用1、光合作用的概念指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。2、光合作用的實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲存能量第27頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四光合作用的探究歷程普利斯特利的實(shí)驗(yàn)第28頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。17世紀(jì)海爾蒙特栽培的柳樹實(shí)驗(yàn)第29頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四一段時間后一段時間后1771年普利斯特利實(shí)驗(yàn)第30頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四普利斯特利實(shí)驗(yàn)第31頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：植物可以更新空氣有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？第32頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四1779年，荷蘭的英格豪斯

普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。

到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧氣光？光能化學(xué)能儲存在什么物質(zhì)中？德國梅耶第33頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四1864年，薩克斯(德)的實(shí)驗(yàn)（置于暗處幾小時）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光為了使綠葉中原有的有機(jī)物消耗殆盡第34頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四第35頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四1864年，（德）薩克斯的實(shí)驗(yàn)綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉第36頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四1864年，德國薩克斯實(shí)驗(yàn)黑暗處理一晝夜讓一張葉片一半曝光一半遮光綠葉在光下制造淀粉。用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？結(jié)論第37頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）結(jié)論光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？第38頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四

返回光合作用氧氣來源的探究（１８３９年）第39頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四美國卡爾文用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。第40頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四年代科學(xué)家結(jié)論1664海爾蒙特水分是植物建造自身的原料1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。1939魯賓卡門光合作用釋放的氧來自水。20世紀(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2第41頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四光合作用的定義

綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過程?？偨Y(jié)光合作用的反應(yīng)式反應(yīng)物、條件、場所、生成物CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體糖類第42頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四光合作用過程光反應(yīng)暗反應(yīng)劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？有光才能反應(yīng)有光、無光都能反應(yīng)第43頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應(yīng)階段光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中[H]場所：條件：物質(zhì)變化能量變化進(jìn)入葉綠體基質(zhì)，參與暗反應(yīng)供暗反應(yīng)使用第44頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物2C3C3的還原葉綠體基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖類卡爾文循環(huán)第45頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四暗反應(yīng)階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中

ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP、酶場所：條件：物質(zhì)變化能量變化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類ATP[H]第46頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四

聯(lián)系比較光反應(yīng)、暗反應(yīng)光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的還原

ATP中活躍化學(xué)能光能ATP中活躍化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。

CO2+H2O（CH2O)+O2光能葉綠體第47頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)暗反應(yīng)光合作用總過程：第48頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四光反應(yīng)H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成

：暗反應(yīng)CO2的還原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶總結(jié)：第49頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四原料和產(chǎn)物的對應(yīng)關(guān)系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉(zhuǎn)移途徑：碳的轉(zhuǎn)移途徑：光能ATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2C3（CH2O）第50頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的______部位，用于____________________

。③圖中D是____