光合作用(一捕獲、二原理)

第4節(jié)能量之源－－光與光合作用一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)韭黃韭菜缺少葉綠素在植物綠葉中是不是只有葉綠素呢？思考提取和分離葉綠體中的色素實(shí)驗(yàn)原理：1.提?。喝~綠體中的色素都能溶解于有機(jī)溶劑中，如無水乙醇、丙酮等。所以可以用無水乙醇提取葉綠體中的色素。2.分離：綠葉中的色素不止一種，它們都能溶解在層析液中。然而，它們?cè)趯游鲆褐械娜芙舛炔煌?。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢，因而可用紙層析法進(jìn)行分離。實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)原理：提取(無水乙醇)、分離(層析液)目的要求：綠葉中色素的提取和分離及色素的種類材料用具：新鮮的綠葉、定性濾紙等、無水乙醇等方法步驟：

1.提取綠葉中的色素2.制備濾紙條

3.畫濾液細(xì)線4.分離綠葉中的色素

5.觀察和記錄討論：

1.濾紙條上色帶的數(shù)目、排序、寬窄？

2.濾紙條上的濾液細(xì)線，為什么不能觸及層析液？步驟：剪碎—加藥品—研磨—過濾制備濾紙條：長(zhǎng)6cm寬1cm

剪去一端的兩角在距離剪角一端1cm處用鉛筆畫一條線畫濾液細(xì)線：細(xì)、直、齊、色濃。用毛細(xì)吸管，吸取少量濾液，沿著鉛筆線均勻地畫，待濾液干燥后再畫2—3次。4、分離綠葉中的色素：葉綠體中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)關(guān)鍵問題

取葉要新鮮，濾液中含有較多的色素；研磨要迅速充分，防止乙醇揮發(fā)，同時(shí)可以得到色素濃度較大的濾液；畫濾液細(xì)線要重復(fù)２－３次，以便色素帶清晰；濾液細(xì)線要細(xì)、直，防止色素帶重疊；濾液細(xì)線勿浸入層析液，防止色素溶解在層析液中；層析時(shí)，燒杯要加蓋，避免苯等有毒物質(zhì)揮發(fā)出來污染空氣；實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要用肥皂洗手，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中可能接觸了苯等有毒物質(zhì)；濾紙條要避光保存，防止褪色捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？胡蘿卜素葉黃素葉綠素ａ葉綠素ｂ葉綠體中的色素：葉綠素葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）吸收紅光和藍(lán)紫光3/4類胡蘿卜素胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）吸收藍(lán)紫光1/4胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b葉綠體中的色素提取液葉綠素主要吸收___________類胡蘿卜素主要吸收________藍(lán)紫光藍(lán)紫光、紅光光合色素的作用：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能根據(jù)物理知識(shí)，什么顏色的物體透過（反射）什么顏色的光，吸收其他顏色的光，白色物體反射各種色光，黑色物體吸收各種色光。

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(shí)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(shí)，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個(gè)細(xì)胞中，而是集中在一個(gè)個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。葉片中的葉肉細(xì)胞綠葉回顧

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)模式圖葉綠體的結(jié)構(gòu)捕獲光能的結(jié)構(gòu)色素酶

分布：主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞

形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形

功能：光合作用的場(chǎng)所。

結(jié)構(gòu)：外膜內(nèi)膜基粒由兩個(gè)以上的類囊體堆疊而成，類囊體薄膜上含色素和酶基質(zhì)含多種光合作用所必需的酶透明，有利于光線的透過1880年，美國科學(xué)家恩格爾曼黑暗處用極細(xì)光束照射暴露在光下水綿+好氧細(xì)菌黑暗無空氣極細(xì)光束照射好氧細(xì)菌集中在葉綠體被光束照射的部位完全暴露光下好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位實(shí)驗(yàn)過程1、氧氣是葉綠體釋放出來的2、葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)的巧妙之處1選用水綿：具有細(xì)而長(zhǎng)的葉綠體并且其螺旋狀分布在細(xì)胞中。2先放在黑暗無空氣的環(huán)境中：排除環(huán)境中光和氧氣的影響。3極細(xì)的光束照射、好氧細(xì)菌檢測(cè)：迅速準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。4黑暗和極細(xì)光照射形成對(duì)比：明確指出結(jié)果完全是由光照引起的。5設(shè)置驗(yàn)證試驗(yàn)：完全暴露在光下，再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、捕獲光能的結(jié)構(gòu)—葉綠體（1）分布主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞（2）形態(tài)一般呈扁平的橢球形或球形（3）結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜（4）功能光合作用的場(chǎng)所“養(yǎng)料的制造車間”“能量的轉(zhuǎn)換站”基粒由兩個(gè)以上的類囊體組成，含色素和酶基質(zhì)含多種光合作用所必需的酶、少量的DNA透明，有利于光線的透過 基質(zhì)?光合作用葉綠體是進(jìn)行的場(chǎng)所。 外膜 內(nèi)膜類囊體膜基粒①②④.③⑤色素 酶1.下列標(biāo)號(hào)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

。酶課后習(xí)題1、從綠葉中提取色素，選取的最佳葉片應(yīng)是（）。

A.肥嫩多汁的葉片B.革質(zhì)葉片C.剛剛長(zhǎng)出來的小嫩葉D.鮮嫩，顏色濃綠的葉片2、綠葉中的色素能夠在濾紙上彼此分離開的原因是（）。

A.色素提取液中的不同色素已經(jīng)分層B.陽光的照射使各種色素能彼此分開

C.色素在層析液中的溶解度不同

D.丙酮使色素溶解并且彼此分離的擴(kuò)散速度不同3、在綠葉中色素的提取實(shí)驗(yàn)中，研磨綠葉時(shí)要加入無水乙醇，其目的是（）。

A.防止葉綠素被破壞B.使葉片充分研磨

C.使各種色素充分溶解在無水乙醇中D.使葉綠素溶解在無水乙醇中4、下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)描述中，不屬于實(shí)驗(yàn)要求的是（）。

A.提取高等植物葉綠體中的色素B.用紙層析法分離色素

C.了解各種色素的吸收光譜D.驗(yàn)證葉綠體中所含色素的種類DCCCC5、在進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不能讓層析液沒及濾液細(xì)線的原因是（）。

A.濾紙條上幾種色素會(huì)擴(kuò)散不均勻而影響結(jié)果

B.濾紙條上濾液細(xì)線會(huì)變粗而使色素太分散

C.色素會(huì)溶解在層析液中而使結(jié)果不明顯

D.濾紙條上的幾種色素會(huì)混合起來。6、提取和分離葉綠體中色素的實(shí)驗(yàn)中，正確的操作順序應(yīng)該是（）。

A.進(jìn)行紙層析——制取濾液——在濾紙條上畫線——將實(shí)驗(yàn)材料研磨

B.制取濾液——進(jìn)行紙層析——在濾紙條上畫線——取濾液——再畫線

C.將實(shí)驗(yàn)材料剪碎、研磨——在濾紙條上畫線——制取濾液——進(jìn)行紙層析

D.將實(shí)驗(yàn)材料剪碎、研磨——制取濾液——在濾紙條上畫線——進(jìn)行紙層析CD二、光合作用的原理和應(yīng)用什么是光合作用？光合作用是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(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。車間動(dòng)力產(chǎn)物原料閱讀教材，請(qǐng)找出：科學(xué)家在探究光合作用的歷程中，進(jìn)行了哪些實(shí)驗(yàn)？得出的結(jié)論是什么？2000多年前亞里士多德(Aristotle)問題：植物生長(zhǎng)所需的物質(zhì)來自何處？認(rèn)為：構(gòu)成植物

體的原料是土壤植物增加的重量=土壤減少的重量一、光合作用的探究歷程五年后1648年比利時(shí)海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)柳樹增重80kg土壤只減少0.06kg結(jié)論：植物增重主要來自水分§4能量之源——光與光合作用1771年，普里斯特利(JosephPriestley)：1785年，才明確綠色植物在光照下釋放氧氣，吸收二氧化碳。1779年，英格豪斯（J.Ingen-housz）發(fā)現(xiàn)：普里斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在光下才能成功；植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。植物可以更新空氣，但忽略了光的作用。1845年，德國科學(xué)家梅耶（R.Mayer）：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來了。1864年，薩克斯(JuliusvonSachs)的實(shí)驗(yàn)：綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉1880年，恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。

同位素可用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。用同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變。科學(xué)家通過追蹤同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。這種方法叫做同位素標(biāo)記法。同位素標(biāo)記法同位素標(biāo)記法研究C18O2

CO2H2OH218O光照下的球藻懸液O218O2AB同位素18O標(biāo)記H2O和CO2H218O和C18O2光合作用的探究歷程結(jié)論：光合作用釋放的氧來自水光合作用釋放的O2到底是來自H2O

，還是CO220世紀(jì)４0年代,美國科學(xué)家卡爾文(

CH2O)14CO214

碳的同位素

C標(biāo)記CO214CO214CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。光合作用的探究歷程§4能量之源——光與光合作用1940年，美國科學(xué)家魯賓、卡門同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：光合作用釋放的氧氣全部來自于水20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文的實(shí)驗(yàn)：

CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑---卡爾文循環(huán)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)魯賓、卡門實(shí)驗(yàn)光合作用吸收二氧化碳并放出氧氣，光合作用需要光。（原料、產(chǎn)物和條件）綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。（產(chǎn)物）氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。（產(chǎn)物和場(chǎng)所）光合作用釋放的氧全部來自水。（原料與產(chǎn)物的關(guān)系）普利斯特利等實(shí)驗(yàn)薩克斯實(shí)驗(yàn)問題討論

光合作用的原料，產(chǎn)物，場(chǎng)所和條件是什么？你能用一個(gè)反應(yīng)式表示出來嗎?光能CO2+H2O葉綠體（CH2O）+O2二、光合作用的過程光反應(yīng)暗反應(yīng)劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP1.光反應(yīng)階段酶光色素葉綠體內(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酶條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中[H]CO2糖類五碳化合物C5

蛋白質(zhì)脂質(zhì)CO2的固定三碳化合物2C3C3的還原

基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]CO2糖類五碳化合物C5

蛋白質(zhì)脂質(zhì)CO2的固定三碳化合物2C3C3的還原

基質(zhì)多種酶[H]ATP2.暗反應(yīng)階段CO2的固定：CO2＋C5

2C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化：葉綠體的基質(zhì)中多種酶、

ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP葉綠體中的色素光合作用的過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光能co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氫O2固定還原多種酶參加催化(CH2O)[氨基酸,脂肪]酶光反應(yīng)暗反應(yīng)酶酶酶小結(jié)色素酶聯(lián)系能量變化物質(zhì)變化場(chǎng)所條件光暗反應(yīng)光反應(yīng)過程項(xiàng)目需要光色素、酶不需要光酶類囊體膜上基質(zhì)中水的光解；ATP的合成CO2的固定；C3的還原

ATP中活躍化學(xué)能ATP中活躍化學(xué)能光能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。葉綠體光CO2+H2O*

(CH2O)+O2*光合作用總反應(yīng)式：葉綠體光6CO2+12H2O