光能的捕獲和利用

3.2.3光能的捕獲和利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.說(shuō)出人們對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過(guò)程，體驗(yàn)生物科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷程，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；2.通過(guò)科學(xué)家用放射性同位素標(biāo)記法研究光合作用過(guò)程的材料，理解科學(xué)與技術(shù)相互支持與相互作用的關(guān)系；3.描述葉綠體的結(jié)構(gòu)，提取和分離葉綠體色素。【重點(diǎn)難點(diǎn)】葉綠體結(jié)構(gòu)和葉綠體色素的種類一、光合作用的早期研究科學(xué)成果都是后人繼承前人的經(jīng)驗(yàn)，又經(jīng)過(guò)多次的探索和研究才獲得的。光合作用的發(fā)現(xiàn)就是一個(gè)典型的例子。漫長(zhǎng)的探索之旅……1、公元前3世紀(jì)—亞里士多德的觀點(diǎn)沒有通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)自己的理論?你同意他的觀點(diǎn)嗎？?不足之處在哪里？漫長(zhǎng)的探索之旅……2、1642年—海爾蒙特的柳樹實(shí)驗(yàn)漫長(zhǎng)的探索之旅……海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？水分是建造植物體的唯一原料海爾蒙特認(rèn)為建造植物體的原料只是水，這一結(jié)論是否合理？為什么？未考慮空氣和光照對(duì)植物生長(zhǎng)的影響想一想漫長(zhǎng)的探索之旅……3、1771年—普里斯特利的實(shí)驗(yàn)漫長(zhǎng)的探索之旅……普里斯特利的結(jié)論是：植物能夠更新空氣普里斯特利的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗？漫長(zhǎng)的探索之旅……4、1779年—英格豪斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物只有在光照的情況下才能更新空氣漫長(zhǎng)的探索之旅……5、1864年—薩克斯的實(shí)驗(yàn)漫長(zhǎng)的探索之旅……漫長(zhǎng)的探索之旅……漫長(zhǎng)的探索之旅……(1)為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行暗處理？

(2)為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光？

(3)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明什么問(wèn)題？對(duì)照6、1880年—恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)漫長(zhǎng)的探索之旅……水綿和好氧細(xì)菌臨時(shí)裝片缺氧暗處理極細(xì)光束照射全部暴露在光下（1）為什么選用水綿做實(shí)驗(yàn)材料？（2）為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境分析討論：水綿是單細(xì)胞連接的絲狀體，不需做切片，且葉綠體細(xì)而長(zhǎng)呈帶狀，便于直接觀察和分析研究。排除了氧氣和光的干擾（3）為什么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全暴露在光下？（4）該實(shí)驗(yàn)可得出什么結(jié)論？分析討論：明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，光合作用需要光并產(chǎn)生氧氣。7、1941年—魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)(1)魯賓—卡門的兩組實(shí)驗(yàn)是如何設(shè)計(jì)的？寫出兩組實(shí)驗(yàn)中光合作用的反應(yīng)式。（2）同位素標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)成功密不可分。你能否舉出其他的科學(xué)與技術(shù)相互促進(jìn)共同發(fā)展的例子？試一試:第一組小球藻懸液提供H218O和CO2，給第二組小球藻懸液提供H2O和C18O2，分別檢測(cè)光合作用釋放的氧氣是否含有放射性。第一組：CO2+H218O→（CH2O）+O2第二組：C18O2+H2O→（CH2O）+O2顯微鏡技術(shù)與細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、研究二、葉綠體的結(jié)構(gòu)內(nèi)膜外膜基粒類囊體基質(zhì)（一）葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1、葉綠體的結(jié)構(gòu)（1）如果將葉綠體長(zhǎng)時(shí)間置于暗處，葉綠體轉(zhuǎn)變成不含色素的

或只有類胡蘿卜素的

，但光照后又可恢復(fù)為具有葉綠素的

。

白色體有色體葉綠體（2）光學(xué)顯微鏡下能否看到葉綠體？呈

形。（3）在電鏡下可看到葉綠體的表面有

，內(nèi)部有許多綠色柱狀的

。每個(gè)基粒有數(shù)十個(gè)扁平囊狀的

組成，基粒間還有

與

相連，從而使各類囊體的腔彼此相通。能扁平的橢球形或球雙層膜基粒類囊體基質(zhì)類囊體基粒類囊體（4）線粒體和葉綠體增大膜面積方式不同，分別是怎樣的？（5）與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶都分布在

；與暗反應(yīng)有關(guān)的酶則分布在

中；葉綠體還含有少量的

，因此被稱為

。類囊體膜上基質(zhì)線粒體—嵴，葉綠體—基粒DNA、RNA半自主性細(xì)胞器（一）葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能2、葉綠體的功能：

光合作用的場(chǎng)所（二）葉綠體色素的提取與分離目的要求：1、掌握提取和分離葉綠體色素的方法2、了解葉綠體中色素的種類實(shí)驗(yàn)材料：菠菜【提取原理】綠葉中的色素能溶解于

溶劑（如

）中，可以用其提取綠葉中的色素?！痉蛛x原理】不同色素在

中

不同，

的隨

在濾紙上擴(kuò)散的快；反之則慢。這樣，幾分鐘之后，綠葉中的色素在濾紙上分離開。這樣的分離方法叫

。有機(jī)層析液溶解度溶解度大層析液紙層析法丙酮、無(wú)水乙醇【方法步驟】1、葉綠體色素的提取用天平稱取5克菠菜葉，剪碎少許二氧化硅、碳酸鈣+2ml丙酮取單層尼龍布折疊，放入漏斗將研磨液迅速倒入漏斗中進(jìn)行過(guò)濾。將濾液收集到試管中，及時(shí)用棉塞塞緊試管口防止丙酮揮發(fā)，并充分溶解色素。二氧化硅：為了使研磨充分；碳酸鈣：保護(hù)色素免受破壞；丙酮：色素的溶劑。

防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化研缽迅速、充分地進(jìn)行研磨

相比濾紙，尼龍布不易吸附色素2、葉綠體色素的分離剪角，1cm處用鉛筆畫線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫一條細(xì)而直的細(xì)線，風(fēng)干后重復(fù)2-3次燒杯中倒入層析液，將濾紙條帶有色素的一端插入（不要沒過(guò)濾液線），培養(yǎng)皿蓋住小燒杯防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過(guò)快。直、細(xì)、齊：使分離的色素帶平整、不重疊重復(fù)多次：增加色素含量，使分離的色素帶清晰，便于觀察。

防止色素直接溶解到燒杯內(nèi)的層析液中防止層析液揮發(fā)和色素分子被氧化【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】【探究深化】①②③④寫出左側(cè)濾紙條上四條色素帶對(duì)應(yīng)的色素種類及顏色：

類胡蘿卜素（含量占1/4，主要吸收藍(lán)紫光）葉綠素（含量占3/4，主要吸收紅光、藍(lán)紫光）胡蘿卜素橙黃色葉黃素葉綠素a葉綠素b黃色藍(lán)綠色黃綠色注：植物幾乎不吸收綠光其中在層析液中溶解度最大，隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散速度最快的色素是

，最慢的是

。

最寬，即

含量最多；

最窄，即

含量最少；相鄰色素帶之間

與

距離最近；

與

距離最遠(yuǎn)。①②③④胡蘿卜素葉綠素b葉綠素a葉綠素a胡蘿卜素胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素課堂檢測(cè)：1、如圖為水綿結(jié)構(gòu)模式圖。恩吉爾曼進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)時(shí)，把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細(xì)光束對(duì)水綿細(xì)胞的不同部位（如a處）做點(diǎn)狀投射，發(fā)現(xiàn)水中的好氧細(xì)菌明顯聚集在葉綠體被光投射處；若將裝片完全暴露在光下，好氧細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光部位。此實(shí)驗(yàn)證明了（）A.氧氣是由水分解來(lái)的B.葉綠體是光合作用的場(chǎng)所C.光合作用能產(chǎn)生淀粉D.光合作用需以二氧化碳做原料B2、某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進(jìn)行了紅光照射光吸收測(cè)定和色素層析條帶分析（從上到下），與正常葉片相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是（）A.光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B.光吸收差異不顯著，