捕获光能的色素和结构

提出问题自然界中的植物叶片多为绿色，是因为叶肉细胞中含有哪一结构呢？这一结构是不是有什么特殊结构或物质存在？叶绿体为什么是绿色的？一、捕获光能的色素和结构探究一绿叶中有哪些色素呢？绿叶中色素的提取和分离目的要求：1.绿叶中色素的提取和分离。2.探究叶绿体中有几种色素。材料用具：新鲜的绿色叶片(如菠菜叶片)。干燥的定性滤纸，小烧杯，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，小试管，培养皿盖，药勺，量筒(10mL)。无水乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙。绿叶中色素的提取和分离1.提取：绿叶中的色素都能溶解于有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。2.分离：纸层析法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。这样滤液中不同的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。实验原理：方法与步骤1、秤取绿叶，剪碎3、研磨2、加入无水乙醇4、过滤5、获得含色素的滤液6、制备滤纸条7、铅笔画细的横线8、画滤液细线9、分离绿叶中的色素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？(蓝绿色)(黄绿色)(橙黄色)(黄色)（1）研磨时放入少量二氧化硅和碳酸钙的目的分别是什么？探究一（2）滤纸条为什么要剪去两个角？（3）层析时烧杯要加盖，为什么？（4）为什么重复画滤液细线？（5）为什么滤液细线不能触及层析液？否则滤液细线中的色素分子将溶解在层析液中使实验失败为了积累更多的色素，使分离后的色素带明显防止层析液挥发使层析液同步到达滤液细线二氧化硅：使研磨充分碳酸钙：防止色素被破坏叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________探究二：这四种色素对光的吸收有什么差别吗？蓝紫光蓝紫光、红光（1）叶片呈现绿色的原因是什么？（2）为什么许多植物到了秋天叶子就变黄了？红叶是怎么回事呢？（3）温室的顶棚用红色玻璃还是绿色玻璃好？绿叶几乎不吸收绿光，把绿光反射出来呈现绿色叶绿素不稳定，低温把叶绿素分解，使叶片呈现类胡萝卜的颜色红叶是由叶子的花青素和胡萝卜素引起的红色玻璃１、1817年法国科学家首次从植物中分离出叶绿素。２、1865年德国植物学家萨克斯叶绿素集中在叶绿体结构中捕获光能的色素存在于哪里呢？探究三叶片中的叶肉细胞绿叶叶肉细胞亚显微结构模式图叶绿体亚显微结构模式图（二）叶绿体的结构外膜内膜类囊体基粒分布着色素基质叶绿体的作用仅仅是吸收光能吗？•水绵是常见的淡水藻类•每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。•水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。探究四讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？（1）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2部位。（4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。光合作用色素能吸收、传递和转化光能光与光合作用—捕获光能的色素和结构较快较高较少黄色叶黄素蓝紫光最快最高最少橙黄胡萝卜素类胡萝卜素（占总量的1/4）最慢最低较多黄绿叶绿素b吸收传递转化光能红橙光蓝紫光较慢较低最多蓝绿叶绿素a叶绿素（占总量的3/4）作用吸收光的颜色扩散速度溶解度含量颜色色素的种类较快较高较少黄色叶黄素蓝紫光最快最高最少橙黄胡萝卜素类胡萝卜素（占总量的1/4）最慢最低较多黄绿叶绿素b吸收传递转化光能红橙光蓝紫光较慢较低最多蓝绿叶绿素a叶绿素（占总量的3/4）作用吸收光的颜色扩散速度溶解度含量颜色色素的种类叶绿体是进行光合作用的场所。1．研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是()A．使各种色素溶解在丙酮中B．使研磨充分C．防止色素分子被破坏D．加速研磨2．对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述正确的是()A．将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨B．用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀地划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划2～3次C．把划好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入丙酮是为了溶解色素CD3．分别在I、II、III三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。则I、II、III三个研钵中的溶液颜色分别是（）A．几乎无色、黄绿色、深绿色B．深绿色、几乎无色、黄绿色C．黄绿色、深绿色、几乎无色D．黄绿色、几乎无色、深绿色D4．下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是()5．纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是()A．橙黄色的胡萝卜素B．黄色的叶黄素C．蓝绿素的叶绿素aD．黄绿色的叶绿素b6．在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是()A．橙黄色的胡萝卜素B．黄色的叶黄素C．蓝绿素的叶绿素aD．黄绿色的叶绿素bBDA7．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于()A．绿光区B．红橙光区和绿光区C．蓝紫光区和绿光区D．红橙光区和蓝紫光区D8．用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同时间后，罩内O2最多的是()A．绿色罩B．黑色罩C．无色罩D．蓝紫色罩C8．分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色），几乎无色。注：“＋”表示加；“－”表示不加。试回答：（1）A处理得到的溶液颜色是____，原因是________________。（2）B处理得到的溶液颜色是_____，原因是_______________。（3）C处理得到的溶液颜色______，原因是________________。处理ABCSiO2（少量）＋＋＋CaCO3（少量）－＋＋95％乙醇（10毫升）＋－＋蒸馏水（10毫升）－＋－光合作用：是绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类（通常指葡萄糖），并且释放出氧气的过程。1、什么是光合作用？二、光合作用的原理和应用问题1：光合作用的探究历程①1771年：英——普里斯特利的实验②1864年：德——萨克斯的实验③1880年：美——恩格尔曼的实验④20世纪30年代：美——鲁宾和卡门的实验光合作用的发现普里斯特利实验1864年，萨克斯(德)的实验（置于暗处几小时）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉结论:氧气是叶绿体产生的;叶绿体是光合作用的场所返回光合作用氧来源的探究光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能三、光合作用的过程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]水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＋C52C3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、CO2光反应暗反应酶酶酶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。光合作用的反应式：6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体释放的氧气来源于参加反应的水为什么反应式的两边都有水？释放的氧气来源于参加反应的水四、光合作用的总反应式：思考：整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？物质变化：无机物能量变化：光能转变转变光合作用的实质：有机物糖类等有机物中的化学能生理过程比较项目光合作用呼吸作用两者关系场所主要在绿色植物的叶绿体中进行凡是活细胞都进行，在细胞质基质和线粒体中进行两者不可逆条件在光照条件下进行有光无光都能进行物质转变无机物有机物有机物无机物两者相反能量转变光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能是同化作用的重要组成成分有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能是异化作用的重要组成部分联系光合作用为呼吸作用提供了物质基础（有机物和氧气），呼吸作用为光合作用提供了能量和原料（CO2）两者相互联系五、光和作用原理应用•光•1、光照强度：光合作用随光照强度的变化而变化。光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加。•2、光质不同影响光合速率，白光为复色光，光合作用能力最强。光在生产中的应用•1、适当提高光照强度。•2、延长光合作用时间。•3、增加光合作用面积——合理密植。•4、对温室大棚用无色透明玻璃。•5、若要降低光合作用则用有色玻璃，如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱，但较其他单色光强。温度及其在生产中的应用•光合作用的光反应和暗反应是酶促反应，温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。温度过高，还会影响植物叶片气孔开度，影响CO2供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率。•1、适时播种。•2、温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。•3、植物“午休”现象的原因之一。二氧化碳浓度•二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率不再增加。•温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如施放一定量的干冰或多施农家肥。矿质元素•矿质元素直接或间接影响光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl产生直接影响（N影响酶的含量，N、Mg、Fe、Mn影响叶绿素的组成或生物合成）。K、P、B对光合作用产生间接影响。•合理施肥水•水分是光合作用原料之一，缺少时光合速率下降。•合理灌溉探究环境因素对光合作用的影响实验原理：利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累,结果使原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的强弱。实验步骤：打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝1cm)抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2等)小圆形叶片沉水底：将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底实验流程项目烧杯小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度叶片浮起数量甲10片20mL强多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。不同光照强度对光合作用的影响五、化能合成作用硝化细菌：2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HN