高中生物3-2-3-1光合作用的早期研究及叶绿体的结构.ppt

1、第三节光能的捕获和利用 第1课时光合作用的早期研究及叶绿体的结构,学习目标 1. 说出人们对光合作用的认识过程，体验生物科学的发现历程。 2.描述叶绿体的结构，学会提取和分离叶绿体色素。 关键术语 1.光合作用 2.光合作用的发现 3.叶绿体的结构 4.白色体、有色体、叶绿体 5.色素的提取与分离,1光合作用的概念 植物通过 获和利用太阳能，把 和 合成 ，将光能转化为化学能储存在 等有机物中，并释放O2，这个过程就是光合作用。,光合作用的早期研究,叶绿体捕,二氧化碳,水,有机物,葡萄糖,2光合作用的早期研究,更新空气,光,暗处几小时,淀粉,好氧细菌,叶绿体,叶绿体,水,3.光合作用的意义 太

2、阳是整个生命世界的能量源泉， 几乎为所有的生物提供了物质和能量，它是自然界最基本的 和 。 思维激活1 普利斯特利的实验有什么不足？ 提示缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。 没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。 限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。,植物的光合作用,物质代谢,能量代谢,(2)实验分析 设置了自身对照，自变量为光照，因变量是有无淀粉产生，用叶片颜色变化表示。 实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。 本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明

3、了光是光合作用的必要条件。,(2)实验结论 O2是由叶绿体释放的，叶绿体是进行光合作用的场所。 (3)本实验设计的巧妙之处在于 选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌确定O2释放的部位，便于观察。 没有空气的黑暗环境排除了O2和光的干扰。,【巩固1】 历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是()。 A普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气 B萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件 C恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO

4、2，证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2,解析恩吉尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，而不能定量分析光合作用生成的氧气量。 答案C,1叶绿体的形态 高等植物细胞中叶绿体通常呈 ，数目较多。 2叶绿体与白色体或有色体的相互转变 将叶绿体长时间置于暗处，叶绿体则转变成不含色素的 或只有类胡萝卜素的 ，但光照后又可恢复为具有 的叶绿体。,叶绿体的结构,扁平的椭球形或球形,白色体,有色体,叶绿素,3叶绿体的亚显微结构,思维激活2 所有的植物细胞都能进行光合作用吗？为什么？ 提示只有含有叶绿体的植物细胞，才能进行光合作用，一般为植物的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞。

5、 思维激活3 叶绿体的数十个类囊体堆叠形成基粒，有什么意义？ 提示叶绿体基粒的类囊体极大地扩展了受光面积，提高了光合作用的效率。,1白色体、有色体及叶绿体的比较与相互转化 比较,叶绿体与其他质体可以相互转化,2叶绿体中色素的种类及其吸收光谱,提醒不同颜色温室大棚的光合效率 (1)无色透明大棚日光中各种色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。 (2)色素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。,【巩固2】 下列有关叶绿体的叙述中，错误的是()。 A叶绿体中的色素分为两大类 B叶绿体的基质中和基粒上分布有叶绿素 C光合作用的全过程都是在叶绿体内

6、完成的 D叶绿体具有双层膜并含有少量核酸 解析叶绿体是绿色植物进行光合作用全过程的场所。具有内、外双层膜结构，并含有少量的DNA和RNA。在叶绿体基粒类囊体的薄膜上含有叶绿素和类胡萝卜素。在基质中不含有色素，但含有与光合作用的暗反应有关的酶。 答案B,【巩固3】 下图表示叶绿体中色素的吸收光谱。甲、乙两图分别是 ()。 A类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱 B叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱 C叶黄素、叶绿素的吸收光谱 D叶黄素、类胡萝卜素的吸收光谱,解析叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，在光谱上有两个吸收区域；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在光谱上有一个吸收区域，据此可做出正确判断。 答案B,1实验原理 叶绿体

7、中含有叶绿素和类胡萝卜素两大类色素。它们不溶于水，而易溶于 ，如酒精或丙酮(相似相溶原理)，形成色素溶液。 分离的原理：各种色素在层析液中 不同，因而随层析液在滤纸上的 不同，根据此原理使各色素分离开来。,叶绿体色素的提取与分离,有机溶剂,溶解度,扩散速度,(2)叶绿体色素的分离,思维激活4 该实验中收集到的滤液颜色过浅，可能的原因有哪些？ 提示可能的原因有：未加石英砂，研磨不充分；一次加入的丙酮过多；使用放置数天的菠菜叶。,1实验操作中注意事项及目的,2.实验结果及其分析 经层析后在滤纸条上出现四条色素带。通过色素带的分布、宽窄程度、色素颜色可以分析出色素的种类、含量和溶解度大小。,【巩固4

8、】 在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“”表示使用，“”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为()。,A B C D 解析由于甲在提取过程中没用无水乙醇提取，而色素不溶于水，因此得到的提取液中不含色素，得到的结果对应；乙的操作正常，得到的结果对应；丙在研磨过程中没有加入CaCO3，部分色素分子被破坏，对应的结果为；丁在研磨过程中没有加入SiO2，使研磨不充分，提取的色素含量较少，对应的结果为。 答案B,【例1】 德国植物学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，其他部

9、分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘蒸汽处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是()。 本实验未设对照组 有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的惟一原因 实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉,光合作用发现历程中的相关实验,A只有 B只有 C只有 D全部 思维导图： 答案A,反思对照实验中的对照方法 空白对照：例如“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”，实验组中加唾液，对照组中加等量的清水。 自身对照：例如“植物细胞的质壁分离与复原实验”。两次对照：质壁分离前与质壁分离状态及复原后与质壁分离状态进行对照。 相互对

10、照：例如“温度对唾液淀粉酶活性的影响实验”。80 、60 、37 、0 ，四组之间相互对照，得出淀粉糊消化程度最高组的温度。萨克斯所用的即为相互对照，即遮光区与曝光区的对照。,【变式突破】 把经过相同时间饥饿处理长势相近的同种植物放在透明玻璃钟罩内(密封)，玻璃钟罩内的烧杯中放有不同物质，如图所示。探究光合作用是否需要CO2，以及探究CO2浓度对光合速率的影响的实验装置分别是()。,A； B； C； D； 解析正确确定单一变量是解答本题的关键。探究光合作用是否需要CO2，单一变量是有无CO2，所以可以用装置(有CO2)和装置(无CO2)进行实验。探究CO2浓度对光合速率的影响，单一变量是CO2

11、浓度，所以可以用装置(CO2浓度较低)和装置(CO2浓度较高)进行实验。 答案A,【例2】 请回答下面的问题。 (1)氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是_，构成细胞膜的元素是_。 (2)缺镁时植物叶片发黄，其原因是_。 (3)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是_；碳酸钙的作用是_；丙酮的作用是_。 思维导图：,叶绿体中色素的提取与分离的相关问题,解析(1)生命活动所需直接能源物质是ATP，构成细胞膜的化合物主要是磷脂、蛋白质，以上物质均含氮、磷。(2)镁是叶绿素的组成元素，缺镁导致叶绿素合成受阻而类胡萝卜素合成正

12、常，故叶片呈黄色。(3)通过研磨可以破坏细胞，使其释放出色素，丙酮是有机溶剂，可以溶解提取色素。因色素易被细胞中的有机酸破坏，故加入碳酸钙可中和因细胞结构被破坏而释放的有机酸进而保护色素。 答案(1)氮、磷氮、磷 (2)镁是叶绿素的组成成分，缺镁导致叶绿素合成受阻(其他合理答案也可) (3)有助于磨碎植物细胞防止研磨过程中叶绿体色素被破坏色素的提取溶剂(其他合理答案也可),反思影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 (2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶片

13、变黄。 (3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶片变黄。,11864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。经过一段时间后，用碘蒸汽处理叶片，成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。在此实验中，萨克斯看到的现象是()。 A叶片全变蓝 B遮光一半变蓝 C曝光一半变蓝 D叶片全不变蓝 解析绿色叶片只有在光照下才能进行光合作用产生淀粉，碘遇淀粉变蓝。所以只有曝光一半变蓝。 答案C,2下列关于叶绿体的叙述中，正确的是()。 A植物细胞

14、均含有叶绿体 B叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同 C叶绿体中所含色素分布在叶绿体类囊体和基质中 D叶绿体中含有少量DNA和RNA 解析叶绿体主要分布在植物的绿色叶片等部分，不是所有植物细胞均含有叶绿体，如根尖细胞就不含叶绿体。不同的基质中所含化合物的成分不同，功能也不同。叶绿体中具有吸收光能作用的四种色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，在叶绿体的基质中不含有色素。植物细胞中具有遗传作用的DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中。 答案D,3下列科学家的实验中，没有用到同位素标记法的是()。 A鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧来自水 B萨克斯证明光合作用产物中有淀粉 C卡尔文发

15、现卡尔文循环(光合作用中碳原子的转移途径) D科学家研究分泌蛋白的合成与分泌过程 解析鲁宾和卡门的实验标记的是18O；卡尔文实验标记的是14C；分泌蛋白的研究中标记的是3H；而萨克斯的实验中并没有用到同位素标记法。 答案B,4某同学得到叶绿体色素溶液后，取一圆形滤纸， 在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液， 色素随层析液扩散得到如图结果，则1、2、3、4 四条色素带依次表示()。 A胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b B叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b C叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 D叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素 解析扩散得快的色素带靠外侧。 答案A,5下图是20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。他们用氧的同位素(18O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。,(1)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是_和_；向第二组提供的物质是_和_；向两组共同提供的是_。 (2)图中A和B分别代表_和_，它们的相对分子质量比是_。