叶绿体色素提取实验及作用生物学自然科学专业资料课件

光合作用,绿色植物的光合作用：叶绿体,蓝藻的光合作用 ：类囊体薄膜（有藻蓝素和叶绿素）,CO2H2O （CH2O）O2,光能,光合作用总反应式：,酶,实验：绿叶中色素的提取和分离,实验目的：,（验证色素的存在）,色素的提取,实验材料:新鲜的菠菜、实验仪器、其他药品,实验方法：,研磨法,研磨法提取色素实验步骤：,材料剪碎,加入少许 二氧化硅,碳酸钙具有保护色素,碳酸钙,提取色素,色素的介绍： 叶绿素a的分子式为C55H72O5N4Mg，叶绿素b的分子式为C55H70O6N4Mg，这两种色素差别很小，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。它们在结构上的差别，仅在于1个-CH3被1个-CHO所取代。,（加入有机溶剂 5毫升无水乙醇 快速研磨）,过滤,获得提取液,实验目的：,探究色素的种类,实验原理：,叶绿体色素随溶解度的不同而不同，溶解度大的随层 析液在滤纸条上的扩散速度快，反之则慢,实验步骤：,制备滤纸条（一端剪去两角 ）,画滤液细线（干燥后重复画23次 ）,层析色素,将3ML层析液倒入烧杯,将滤纸条略微斜靠烧杯内壁（有滤 液细线的一端朝下），轻轻插入层 析液中,用培养皿盖盖上烧杯,注意不能让滤液细线没入层析液,记录结果,胡萝卜素(C40H56),叶黄素(C40H56O2),叶绿素a (C55H72O5N4Mg),叶绿素b (C55H70O6N4Mg),讨论,1、滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？,色素带宽窄由( )决定，色素带扩散的距离主要由色素的( )决定,溶解度,色素含量,捕获光能的色素,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素(橙黄色）,叶黄素（黄色）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,(占1/4),(占3/4),3:1,1:2,思考,1、春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？,2、不见光植物的叶子为什么是黄色的？,因为叶绿素a和叶绿素b都很少吸收绿光，而叶片中的色素又以它们为主，所以太阳光中的绿光或者被叶片反射或者投射过叶片。叶绿素更容易受到破坏,叶绿素的合成需要光,(C40H56),(C40H56O2),(C55H72O5N4Mg),(C55H70O6N4Mg,叶绿体中的色素提取液,四种色素对光的吸收,叶绿素主要吸收_ 类胡萝卜素主要吸收_,蓝紫光,蓝紫光、红光,叶绿体色素吸收最少的是_ 光合效率最大的是_,绿光,蓝紫光,连续光谱,吸收光谱,一、捕获光能的色素和结构,实验 绿叶中色素的提取和分离,绿叶中的叶绿素和类胡萝卜素都不溶于水，而溶于无水乙醇等有机溶剂。,实验原理,绿叶中的各种色素在有机溶剂层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之，则慢。,提取:,分离:,叶绿体光合作用的场所,上述结构体现了什么生物学观点？,类囊体堆叠扩大膜面积,利于色素吸光,为酶提供附着点，是反应物与酶充分接触,结构与功能相适应,叶绿体为光合作用快速进行 提供了哪些必需和有利的条件？,（叶绿体和线粒体）光合、细胞呼吸二者携手合作, 是它们经营着生命。,CO2,光能,H2O,O2,有机物,判一判 1叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内( ) 2光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中 ( ),提示 分布在类囊体薄膜上。,提示 类囊体薄膜上和叶绿体基质中都有。,3(2011江苏卷，4)某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是 ( ) A光吸收差异显著，色素带缺第2条 B光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C光吸收差异显著，色素带缺第3条 D光吸收差异不显著，色素带缺第3条,典例引领P/53,题组二 色素的提取与分离实验,B,4(2010上海卷，26)下图中代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则下图所示结果最有可能来自于 ( ) A水培的洋葱叶 B生长的柳树幼叶 C培养的衣藻 D秋冬的银杏落叶,典例引领P/56,题组二 色素的提取与分离实验,D,光合作用的探究历程,1648年 海尔蒙特,1771年 普利斯特利,1779年 英格豪斯,1845年 梅耶,1864年 萨克斯,1937年 鲁宾和卡门,1955年 卡尔文,1880年 恩格尔曼,1785年,年代：1648年,人物：海尔蒙特（布鲁塞尔）,提出问题：,植物生长的原料来自哪里？,作出假设：,植物生长的原料来自土壤。,设计进行实验,分析结果：,得出结论：,提出问题：,不足：,没有考虑到植物还能从空气中得到什么。,预期结果： 土壤减少重量=植物增加的重量）,Go back,预期结果与实验结果不符说明假设不成立,植物生长的原料不是来自土壤而是水,年代：1771年,人物：普利斯特利（英国）,提出问题：,作出假设：,设计进 行实验：,结果分析：,得出结论：,植物是否可以影响空气的成分？,植物是可以影响空气的成分是（或者：否）,2.A 作用？实验可以得出什么结论？,植物可更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变污浊的空气,1.该实验装置中玻璃罩有什么作用？,思考：有人重复普利斯特利的实验，有时成功，有时失败，你认为原因是什么？,？,Go back,年代：1779年,人物：英格豪斯（荷兰）,设计并 进行实验：,有光照,无光照,较短时间后，蜡烛熄灭，小鼠死亡。,实验现象：,实验结论：,植物体只有在光照下才能更新空气.,限于当时的科学水平，人们不知道植物如何更新空气，不知道植物吸收和释放了什么气体。,较短时间内，蜡烛不灭，小鼠不死。,Go back,光合作用的过程中，光能哪里去了呢？,光能转变为化学能，储存起来。,能量转换和守恒定律,Go back,到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,提出问题：,作出假设：,植物在光照下，吸收水分和CO2，释放O2的过程中，还产生了什么物质？,可能还产生了淀粉、脂肪、蛋白质,假设在光合作用过程中产生了淀粉。,请同学们进行实验设计，并预测实验现象：,材料及器具：有绿叶的植物、锡纸、夹子、碘液等,检测方法：淀粉遇碘呈蓝色,进行实验：,年代：1864年,人物：萨克斯（德国）,实验设计遵循的原则：,对照原则,、单一变量原则,实验结论：,植物光合作用的过程中产生了淀粉。,材料及器具：有绿叶的植物、锡纸、夹子、碘液等,Go back,思考： 如何检测植物在光合作用过程中是否产生了 脂肪和蛋白质？,经过科学家们的实验发现，植物光合作用的主要产物是淀粉等糖类，还有脂质等其他产物。,Go back,恩格尔曼实验,1、为什么选用水绵作为实验材料？,是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于 细胞中，便于进行观察,选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的影响，确保实验的准确性,3、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？,1880年,2、好氧细菌的分布说明什么？,好氧细菌分布证明那里有氧气产生,黑暗,恩格尔曼实验,1880年,黑暗,4、极细光束下好氧细菌分布发生变化，说明什么？,好氧细菌聚集地方有氧气产生,5、全光照下下好氧细菌分布情况，说明什么？,说明光合作用发生离不开光照,好氧细菌聚集在叶绿体周围,说明光合作用场所是叶绿体,提出问题：,实验设计：,光合作用产生的O2中的氧原子来自CO2 还是H2O？,材料及器具：小球藻，放射性物质检测仪 C18O2 ， H218O ， CO2 ， H2O,C18O2,H216O,H218O,C16O2,18O2,16O2,结论：光合作用释放的氧全部来自水。,Go back,小 球 藻,小 球 藻,思考：光合作用的有机物是怎样合成的？,1955年，美国科学家卡尔文利用放射性同位素14C标记的14CO2做实验研究这一问题。最终探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。,1961年诺贝尔 化学奖得主,1955,Go back,光合作用的探究历程,1648年 海尔蒙特,1771年 普利斯特利,1779年 英格豪斯,1845年 梅耶,1864年 萨克斯,1937年 鲁宾和卡门,1955年 卡尔文,1880年 恩格尔曼,1785年,植物增重主要来自于水（不足：没考虑空气）,植物可以更新空气,植物体只有在光照下才能更新空气,绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,光合作用的场所是叶绿体,光能转变为化学能，储存起来,植物光合作用产生了淀粉。,光合作用释放的氧全部来自水,探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径,20世纪初期英国科学家伯莱克曼,结果:,实验: 在光照强度和温度变化的情况下测定光合作用的强度。,光照强度对光合作用产物形成有影响,温度对光合作用产物形成有影响,请你用光合作用的知识解释伯莱克曼的实验。,为什么温度对光合作用有产物形成影响？,为什么光照强度对光合作用产物形成有影响？,光合作用过程,描述光合产物O2和(CH2O) 生成过程。,描述光合过程中的能量转换过程。,A、光反应,水的光解：,ATP的形成：,光能,ATP中活跃的化学能,（类囊体的薄膜上）,能量转换：,参与到暗反应,散失,光、色素、酶,条件：,B、暗反应, CO2的固定：, C3的还原：,2C3,（CH2O）,H,ATP,（叶绿体基质）,能量转换：,ATP中活跃的化学能,有机物中稳定的化学能,H 、ATP、酶,条件：,光合过程中能量转换,基粒类囊体膜,光反应,ATP,糖类等,叶绿体基质,暗反应,H,光合作用过程,(1)短时切断CO2供应对暗反应有何影响?,（2)短时停止光照对暗反应有何影响?,思考：光反应和暗反应靠“那些物质”建立起桥梁,ATP、H、ADP、Pi,长时间缺少光照，哪一反应不能发生？,暗反应因ATP和H】供应速度减慢，暗反应合成糖类速度也减慢,光照减弱哪一反应先受到影响？暗反应会受到影响吗？,光反应先受到影响，光反应因光照减弱，合成ATP和H 速度减慢,光反应和暗反应都不发生,科学家怎样证明:,光合产物O2来自于反应物水。,CO2转换成(CH2O)。,鲁门和卡门的实验,该实验如何记录实验结果（自变量、因变量）？,据实验结果得出的结论是什么？,卡尔文的实验,卡尔文实验设计思路： 用14CO2供给小球藻进行光合作用,然后追踪检测含放射性的物质。,卡尔文检测中间产物的方法： 将反应中止在1S、5S等不同时间段，并检测藻体内的含有放射性物质成分,同位素标记法；追踪某元素或某物质的转移去向。,光合速率（强度）测定方法,CO2测定法,将要测定的植物的叶片，放进透光良好的密闭的容器中进行光合作用，由红外线气体分析仪表测实验前后容器中的CO2变化值，即为该植物的一定叶面积在测定时间内吸收CO2的量。由此可以计算出单位时间内单位面积吸收CO2吸收的量。,密闭的叶室中的叶子是否进行呼吸作用？ 此法测CO2的量是瓶内二氧化碳的变化值=？,光,进行,实际光合作用吸收量,呼吸作用释放量,瓶内CO2的吸收量=,请在图中画出此温度下呼吸作用的曲线、实际光合作用C02释放量。 图中B点的含义是？此光照下植物能否正常生长？,光照强度,O,CO2吸收,CO2释 放,测定光合速率（净光合速率）,A,B,C,思考：图示的所对应曲线哪点？,光照强度对光合作用速率的影响,A,C点为光饱和点即随光照强度增加光合速率不再增加说明 光照强度不再是限制因素,光照强度,O,CO2吸收,CO2释 放,测定光合速率（净光合速率）,A,B,C,思考：图示的所对应曲线哪点？,光照强度对光合作用速率的影响,B,光照强度,O,CO2吸收,CO2释 放,测定光合速率（净光合速率）,A,B,C,思考：图示的所对应曲线哪段？,光照强度对光合作用速率的影响,AB,光照强度,O,CO2吸收,CO2释 放,测定光合速率（净光合速率）,A,B,C,思考：图示的所对应曲线哪段？,光照强度对光合作用速率的影响,BC,2. CO2浓度对光合作用强度的影响,A点:,B点:,应用：,3温度对光合作用强度的影响,应用：晚上适当降低温室的温度， 以降低细胞呼吸，减少有机 物分解，保证植物有机物的积累。,细胞呼吸速率时CO2浓度，即CO2补偿点。,表示CO2饱和点,在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。,影响：,水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用,缺水又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片， 从而间接影响光合作用。,应用：,5必需矿质元素的供应对光合作用强度的影响,6叶龄对光合作用强度的影响 曲线分析： 随幼叶不断生长，叶面积不断 增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素 含量不断增加，光合作用速率不断增加(OA段)。 壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合作 用速率基本稳定(AB段)。 老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降(BC段)。,应用：摘除老叶、残叶,4水分的供应对光合作用强度的影响,根据作物的需水规律合理灌溉。,7多因子对光合作用强度的影响 曲线分析：P点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。,条件看： 1、光照强度、光质 2、控制温度 3、增加矿质元素 原料看： 4、二氧化碳浓度 5、水合理灌溉,（通风、施CO2（干冰）、施有机肥、）,影响光合作用的因素,CO2H2O （CH2O）O2,光能,光合作用总反应式：,酶,1探究不同条件下对植物的光合作用影响，将等量甲、乙两种植物的不同器官在不同颜色的光下照8小时，测得的数据,请指出,典例引领P/55,自变量：,无关变量：,因变量：,光的颜色,O2增加量,器官种类,植物种类,温度,典例 (2010安徽理综，29)为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25 条件下培养，实验结果如下图所示。请回答：,自变量：,无关变量：,因变量：,土壤含水量,CO2增加量,是否施肥,光照强度,温度等,植物光合作用,硝化细菌的化能合成作用,自养生物,能以H2O和CO2为原料合成糖类等有机物，并储存能量，来维持自身生命活动的生物都叫自养生物,光能合成自养型 如绿色植物的,化能合成自养型 如硝化细菌的,自养生物,能以H2O和CO2为原料合成糖类等有机物，并储存能量，来维持自身生命活动的生物都叫自养生物,绿色植物的光合作用,如硝化细菌的化能合成作用,异养生物,各种动物,营腐生生活和寄 生生活的真菌、 大多数细菌,极少数植物 如：菟丝子,只能依靠摄取外界环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。,区分自养型和异养型的标准：,H2O和CO2为原料合成糖类等有机物,1(2011浙江理综，1)下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是 ( ) A破坏叶绿体外膜后，O2不能产生 B植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变 C与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间 缩短 D离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应,典例引领P/55,题组一 光合作用过程,D,2(2011福建卷，2)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是( ),典例引领P/51,A在9：3011：00之间， 花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓 B在11：0012：30之间， 花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多 C在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同 D在18：30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应,题组一 光合作用过程,C,5(2011江苏卷，23)某种铁线莲的根茎可作中药，有重要的经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是 ( ),题组三 光合作用的影响因素,A. 适当的遮光处理，可降低其干重 B叶绿素含量与净光合速率呈正相关,5(2011江苏卷，23)某种铁线莲的根茎可作中药，有重要的经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是 ( ),题组三 光合作用的影响因素,C叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标 D遮光90%时，铁线莲不进行光合作用,C,6(2011全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。,光照条件下，组5叶片通过作用产生淀粉；叶肉细胞释放 出的氧气来自于的光解。 在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是,光合,水,组2和组6,6(2011全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。,组2叶片中合成淀粉的原料是，直接能源物质是， 后者是通过产生的。 与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是。 如果组7的蒸馏水中只通入N2,预期实验结果是叶片中(有、无)淀粉。,葡萄糖,ATP,有氧呼吸,组4叶片不能进行有氧呼吸， 淀粉的合成缺少ATP,无,（12西城期末）（12分）下图为甲、乙两种植物CO2吸收量随 光照强度变化的曲线图。据图回答：,（1）甲、乙两种植物呼吸作用较强的是 植物。 在A、C点时，植物细胞中可以产生ATP的细胞器有 。 当光照强度达到E点后限制甲植物光合作用的主要环境因素有 。,甲,线粒体和叶绿体,CO2浓度和温度,（12西城期末）（12分）下图为甲、乙两种植物CO2吸收量随 光照强度变化的曲线图。据图回答：,（2）如果在图中F点突然停止光照，短期内叶绿体中C3化合物的含量 将 ，其主要原因是发生在 停止， 使 减少， 影响 ；同时 过程仍继续进行,增加,类囊体膜（上）的光反应,ATP和【H】,C3化合物的还原,CO2的固定,（12西城期末）（12分）下图为甲、乙两种植物CO2吸收量随 光照强度变化的曲线图。据图回答：,（3）当平均光照强度在B和D之间，光照和黑暗的时间各为12h。 实验前后，甲植物中有机物总量将 ， 乙植物中有机物总量将 。,减少,增加,（12东城期末）（6分）为研究细胞分裂素对植物光合作用的 影响，研究人员将长有约10片叶的杨树苗分别培养在不同浓度 的细胞分裂素溶液中，结果如下表。,（1）叶绿素分布在叶绿体的 上。与对照组相比，细胞分裂素 对叶绿素总量及叶绿素a/b的影响是 ， 由此推测细胞分裂素对 促进更大，从而促进了光合 作用的光反应阶段，为暗反应阶段提供了更多的 。,类囊体薄膜,叶绿素总量增加，而叶绿素a/b降低,叶绿素b的合成作用,H和ATP,（12东城期末）（6分）为研究细胞分裂素对植物光合作用的 影响，研究人员将长有约10片叶的杨树苗分别培养在不同浓度 的细胞分裂素溶液中，结果如下表。,（2）细胞分裂素主要是通过改变气孔阻力来影响植物 ， 从而影响了光合作用的暗反应阶段。 （3）与丙组相比，丁组浓度的细胞分裂素对叶片净光合速率的影响 是 .,对二氧化碳的吸收,促进作用减弱,(12石景山期末)（5分）菠萝、仙人掌等植物有一个特殊的CO2 同化方式，夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中 ，如图一所示；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放 CO2，如图二所示。据图回答下列问题：,（1）该类植物夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6的原因 是 ， 白天植物进行光合作用所需CO2的来源有 和 。,没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供所需的ATP和NADPH,苹果酸经脱羧 作用释放,呼吸作用产生,(12石景山期末)（5分）菠萝、仙人掌等植物有一个特殊的CO2 同化方式，夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中 ，如图一所示；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放 CO2，如图二所示。据图回答下列问题：,（2）若在上午10点时，突然降低外界环境中CO2浓度，则其后一 小段时间内，细胞中C3化合物的含量变化是 。,（3）此类植物气孔开闭的特点是与其生活的环境是相适应的，由此 推测其生活的环境最可能是 。,基本不变,炎热、干旱,（9分）图甲数字表示不同的代谢过程。图乙表示某植物在密闭 空间中测得的24小时内CO2浓度变化曲线。请分析回答下列问题：,（1）图甲中过程，在图乙的 时间段发生。 （2）图乙cd段CO2浓度迅速下降的原因是 。 3）图乙b点植物进行的代谢活动为图甲的 。（填写图中数字）,4）图乙24小时中植物在 段积累有机物。（填写图中字母）,7:00-19:00,cd段光照强，光合作用强，消耗大量 的CO2，所以CO2浓度急剧下降,cd,（5）多数植物适宜光合作用的温度为20-30。研究人员以此植 物为材料，利