光合作用(一捕获、二原理)

第4节能量之源－－光与光合作用一、捕获光能的色素和结构韭黄韭菜缺少叶绿素在植物绿叶中是不是只有叶绿素呢？思考提取和分离叶绿体中的色素实验原理：1.提取：叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如无水乙醇、丙酮等。所以可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素。2.分离：绿叶中的色素不止一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在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，因而可用纸层析法进行分离。实验：绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤：

1.提取绿叶中的色素2.制备滤纸条

3.画滤液细线4.分离绿叶中的色素

5.观察和记录讨论：

1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？

2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？步骤：剪碎—加药品—研磨—过滤制备滤纸条：长6cm宽1cm

剪去一端的两角在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条线画滤液细线：细、直、齐、色浓。用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画2—3次。4、分离绿叶中的色素：叶绿体中色素提取和分离实验中几个关键问题

取叶要新鲜，滤液中含有较多的色素；研磨要迅速充分，防止乙醇挥发，同时可以得到色素浓度较大的滤液；画滤液细线要重复２－３次，以便色素带清晰；滤液细线要细、直，防止色素带重叠；滤液细线勿浸入层析液，防止色素溶解在层析液中；层析时，烧杯要加盖，避免苯等有毒物质挥发出来污染空气；实验结束，要用肥皂洗手，因为实验中可能接触了苯等有毒物质；滤纸条要避光保存，防止褪色捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？胡萝卜素叶黄素叶绿素ａ叶绿素ｂ叶绿体中的色素：叶绿素叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）吸收红光和蓝紫光3/4类胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）吸收蓝紫光1/4胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿体中的色素提取液叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光光合色素的作用：吸收、传递、转化光能根据物理知识，什么颜色的物体透过（反射）什么颜色的光，吸收其他颜色的光，白色物体反射各种色光，黑色物体吸收各种色光。

1817年两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。

1865年德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。叶片中的叶肉细胞绿叶回顾

叶肉细胞亚显微结构模式图

叶绿体亚显微结构模式图叶绿体的结构捕获光能的结构色素酶

分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞

形态：一般呈扁平的椭球形或球形

功能：光合作用的场所。

结构：外膜内膜基粒由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶基质含多种光合作用所必需的酶透明，有利于光线的透过1880年，美国科学家恩格尔曼黑暗处用极细光束照射暴露在光下水绵+好氧细菌黑暗无空气极细光束照射好氧细菌集中在叶绿体被光束照射的部位完全暴露光下好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位实验过程1、氧气是叶绿体释放出来的2、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所实验结论实验的巧妙之处1选用水绵：具有细而长的叶绿体并且其螺旋状分布在细胞中。2先放在黑暗无空气的环境中：排除环境中光和氧气的影响。3极细的光束照射、好氧细菌检测：迅速准确地判断出释放氧气的部位。4黑暗和极细光照射形成对比：明确指出结果完全是由光照引起的。5设置验证试验：完全暴露在光下，再一次验证了实验结果。2、捕获光能的结构—叶绿体（1）分布主要分布在绿色植物的叶肉细胞（2）形态一般呈扁平的椭球形或球形（3）结构外膜内膜（4）功能光合作用的场所“养料的制造车间”“能量的转换站”基粒由两个以上的类囊体组成，含色素和酶基质含多种光合作用所必需的酶、少量的DNA透明，有利于光线的透过 基质?光合作用叶绿体是进行的场所。 外膜 内膜类囊体膜基粒①②④.③⑤色素 酶1.下列标号各代表： ①

②

③

④

⑤2.在④上分布有光合作用所需的

和

，在⑤中也分布有光合作用所需的

。酶课后习题1、从绿叶中提取色素，选取的最佳叶片应是（）。

A.肥嫩多汁的叶片B.革质叶片C.刚刚长出来的小嫩叶D.鲜嫩，颜色浓绿的叶片2、绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是（）。

A.色素提取液中的不同色素已经分层B.阳光的照射使各种色素能彼此分开

C.色素在层析液中的溶解度不同

D.丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度不同3、在绿叶中色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其目的是（）。

A.防止叶绿素被破坏B.使叶片充分研磨

C.使各种色素充分溶解在无水乙醇中D.使叶绿素溶解在无水乙醇中4、下列关于“绿叶中色素的提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（）。

A.提取高等植物叶绿体中的色素B.用纸层析法分离色素

C.了解各种色素的吸收光谱D.验证叶绿体中所含色素的种类DCCCC5、在进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是（）。

A.滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果

B.滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散

C.色素会溶解在层析液中而使结果不明显

D.滤纸条上的几种色素会混合起来。6、提取和分离叶绿体中色素的实验中，正确的操作顺序应该是（）。

A.进行纸层析——制取滤液——在滤纸条上画线——将实验材料研磨

B.制取滤液——进行纸层析——在滤纸条上画线——取滤液——再画线

C.将实验材料剪碎、研磨——在滤纸条上画线——制取滤液——进行纸层析

D.将实验材料剪碎、研磨——制取滤液——在滤纸条上画线——进行纸层析CD二、光合作用的原理和应用什么是光合作用？光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。车间动力产物原料阅读教材，请找出：科学家在探究光合作用的历程中，进行了哪些实验？得出的结论是什么？2000多年前亚里士多德(Aristotle)问题：植物生长所需的物质来自何处？认为：构成植物

体的原料是土壤植物增加的重量=土壤减少的重量一、光合作用的探究历程五年后1648年比利时海尔蒙特的实验柳树增重80kg土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分§4能量之源——光与光合作用1771年，普里斯特利(JosephPriestley)：1785年，才明确绿色植物在光照下释放氧气，吸收二氧化碳。1779年，英格豪斯（J.Ingen-housz）发现：普里斯特利的实验只有在光下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。植物可以更新空气，但忽略了光的作用。1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）：根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来了。1864年，萨克斯(JuliusvonSachs)的实验：绿色叶片在光合作用中产生淀粉1880年，恩吉尔曼的实验：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。

同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。同位素标记法同位素标记法研究C18O2

CO2H2OH218O光照下的球藻悬液O218O2AB同位素18O标记H2O和CO2H218O和C18O2光合作用的探究历程结论：光合作用释放的氧来自水光合作用释放的O2到底是来自H2O

，还是CO220世纪４0年代,美国科学家卡尔文(

CH2O)14CO214

碳的同位素

C标记CO214CO214CO2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。光合作用的探究历程§4能量之源——光与光合作用1940年，美国科学家鲁宾、卡门同位素标记实验：光合作用释放的氧气全部来自于水20世纪40年代，美国科学家卡尔文的实验：

CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径---卡尔文循环经典实验实验结论恩吉尔曼实验鲁宾、卡门实验光合作用吸收二氧化碳并放出氧气，光合作用需要光。（原料、产物和条件）绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。（产物）氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。（产物和场所）光合作用释放的氧全部来自水。（原料与产物的关系）普利斯特利等实验萨克斯实验问题讨论

光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？你能用一个反应式表示出来吗?光能CO2+H2O叶绿体（CH2O）+O2二、光合作用的过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP1.光反应阶段酶光色素叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）

ATP酶条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]CO2糖类五碳化合物C5

蛋白质脂质CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原

基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP[H]CO2糖类五碳化合物C5

蛋白质脂质CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原

基质多种酶[H]ATP2.暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C5

2C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、

ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)酶糖类[H]、ATP叶绿体中的色素光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段光能co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氢O2固定还原多种酶参加催化(CH2O)[氨基酸,脂肪]酶光反应暗反应酶酶酶小结色素酶联系能量变化物质变化场所条件光暗反应光反应过程项目需要光色素、酶不需要光酶类囊体膜上基质中水的光解；ATP的合成CO2的固定；C3的还原

ATP中活跃化学能ATP中活跃化学能光能有机物中稳定化学能光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。叶绿体光CO2+H2O*

(CH2O)+O2*光合作用总反应式：叶绿体光6CO2+12H2O