能量之源——光与光合作用

能量之源——光与光合作用直接用于各种生命活动ATP中活跃的化学能糖类等有机物中稳定的化学能光能正常幼苗能进行光合作用制造有机物白化苗不能进行光合作用，无法制造有机物一、实验原理1.提取色素的原理：色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取色素2.分离色素的原理：不同色素在层析液中的扩散速度不同，从而分离色素实验——绿叶中色素的提取和分离实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤1.提取色素：①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤1.提取色素：②少许二氧化硅和碳酸钙再放入10mL无水乙醇为了研磨充分防止色素被破坏提取色素实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤1.提取色素：③迅速、充分的研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤1.提取色素：④将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部有单层尼龙布）中进行过滤滤纸会吸收大量的滤液，得不到足量的滤液实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤1.提取色素：⑤收集滤液,并用棉塞封口防止酒精挥发和色素的氧化实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤2.分离色素纸层析法————剪去两角的目的？防止两边扩散过快，剪去两角可使层析液同步到达滤液细线1cm铅笔细线滤液细线细、直、齐重复2—3次防止色素带重叠而影响分离效果使滤纸条充分带上色素实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤2.分离色素：防止层析液中的成分挥发培养皿————滤纸条的放置1）有滤液细线的一端朝下2）下端应插入层析液中3）滤液细线不能触及层析液防止色素溶解于层析液中而无法分离石油醚、丙酮和苯的混合液层析液————实验——绿叶中色素的提取和分离二、实验步骤2.分离色素：1）溶解度大，扩散速度快2）溶解度小，扩散速度慢由于不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同实验——绿叶中色素的提取和分离三、实验结果叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）4321实验——绿叶中色素的提取和分离叶绿素类胡萝卜素(含量约占3/4)(含量约占1/4)色素种类叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）绿叶中的色素实验——绿叶中色素的提取和分离1）色素带从上到下依次为_____________________________2）色素含量从多到少依次_____________________________3）扩散速度从大到小依次_____________________________4）溶解度从大到小依次_______________________________5）距离最近两条色素带_______________________________6）距离最远两条色素带_______________________________思考：叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b叶绿素a、叶绿素b胡萝卜素、叶黄素为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来1.叶绿素的特点：不稳定，易被分解2.影响叶绿素合成的因素：1）温度：低温影响相关酶活性，叶绿素合成受阻；低温时叶绿素易被破坏2）光照：光照是叶绿素合成的主要条件，黑暗条件下不能合成叶绿素3）必要元素：①Mg是叶绿素合成的重要元素②Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分。（Mg不稳定）叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液色素的吸收光谱及作用色素的吸收光谱及作用色素的吸收光谱及作用实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少叶片呈绿色原因：其他光被叶片吸收了，绿光吸收最少反射回来叶片中叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素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乙醇是为了溶解色素CD4．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bBDA8．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．蓝紫色罩二、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，有利于光线的透过资料一：恩格尔曼的实验黑暗处用极细光束照射暴露在光下这一实验说明了什么？二、捕获光能的结构恩格尔曼的实验隔绝空气黑暗环境用极细光束照射完全暴露在光下结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。光合作用需要光照。选材好。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧多的部位。设计妙。没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相对于一组对比实验。恩格尔曼实验的巧妙之处？小结：•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。色素的吸收光谱及作用思考：1）有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，这样做有什么好处？可以提高光合作用强度有色大棚特点：透过的是同色光，其他光被大棚吸收2）用什么颜色大棚光合效率最高？无色大棚3）用什么颜色大棚光合效率最低？绿色大棚•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这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？•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，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体内膜基粒基质外膜叶绿体亚显微结构模式图色素分布：只位于叶绿体类囊体薄膜上每个基粒都含两个以上的类囊体色素种类：分布：作用：吸收光能类囊体薄膜传递和转化光能实验——绿叶中色素的提取和分离二、光合作用的原理和应用光合作用的探究过程1、1648年海尔蒙特（比利时）实验干燥土壤90.8kg小柳树2.25kg只用雨水浇灌五年后柳树长大土壤烘干后称重实验前实验后变化土壤干重90.800kg90.743kg柳树2.25kg76.70kg+74.75kg-0.057kg结论：水分是植物构建自身的原料光合作用的探究过程2.普利斯特利(1771年）结论：植物可以更新空气光合作用的探究过程3.英格豪斯实验（1779年）1）普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功2）植物体只有绿叶才能更新空气由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当时的人们并不知道植物吸收和释放的究竟是什么气体光合作用的探究过程1785年，由于发现的空气的组成，人们才明确绿叶在光下吸收的是CO2，放出的气体是O2绿色植物叶片CO2光O2化学能物质4.梅耶（1845年）根据能量转化与守恒定律指出，物在光合作用时，把光能转变成了化学能储存起来植遮光光合作用的探究过程5.萨克斯实验（1864年）饥饿处理消耗掉叶片中的营养物质曝光酒精脱色结论：光合作用的产物除氧气外还有淀粉碘蒸汽处理光合作用的探究过程5.萨克斯实验（1864年）光合作用的探究过程有机物光合作用的探究过程6.恩格尔曼的实验（1880年）1）材料：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里，便于观察a.水绵:b.好氧细菌:特点：可以确定释放O2多的部位光合作用的探究过程6.恩格尔曼的实验（1880年）好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位现象：好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围现象：结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所极细的光束没有空气的光照条件下没有空气的黑暗条件下光合作用的探究过程思考：光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？同位素标记法：同位素标记化学反应科学家通过追踪的化合物，可以弄清的详细过程。这种方法叫做同位素标记法光合作用的探究过程7.鲁宾和卡门的实验（1941年）??光合作用释放的氧气来自于水的分解结论：8、卡尔文（20世纪40年代）光合作用的探究过程用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环年代科学家结论1648海尔蒙特水分是植物建造自身的原料1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所1941鲁宾、卡门光合作用释放的氧来自水20世纪40年代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用的探究过程光合作用的探究过程思考：光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？场所——叶绿体条件——光和酶原料——CO2和H2O产物——糖类等有机物和O2光合作用的反应式是：光能叶绿体CO2+H2O*（CH2O）+O2*光合作用的过程光能叶绿体CO2+H2O*（CH2O）+O2*1）光合作用的反应式：2）光合作用过程（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？光合作用对光的需求光反应阶段暗反应阶段：一定要光：有光无光都可以（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？光合作用的过程1.光反应：叶绿体中的色素酶H2OATPADP+Pi[H]O2叶绿体中的色素水的光解光合作用的过程1.光反应：1）条件：光、酶、色素2）场所：类囊体的薄膜上3）过程：a.物质变化：2H2OO2+4[H]光色素ADP+Pi+能量ATP酶b.能量变化：光能ATP中活跃化学能光反应阶段产生的[H]和ATP会去哪了水的光解：ATP的形成：光合作用的过程2.暗反应：[H]ATPADP+Pi2C3(CH2O)多种酶参加催化CO2C5+水光合作用的过程2.暗反应：1）条件：多种酶、[H]、ATP2）场所：叶绿体基质3）过程：a.物质变化：b.能量变化：有机物中稳定的化学能ATP中活跃化学能CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：2C3(CH2O)+C5酶[H]ATP光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系光、色素和酶多种酶、ATP、[H]1）光反应为暗反应提供还原剂[H]和能量ATP2）暗反应产生ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料叶绿体类囊体薄膜上（快）叶绿体基质中（慢）CO2+C52C32C3(CH2O)+C5酶ATP[H]酶2H2O4[H]+O2光ADP+PiATP酶ATP中活跃化学能转成糖类等有机物中稳定的化学能光能转成ATP中活跃化学能3）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成光反应阶段和暗反应阶段的比较光合作用过程叶绿体中的色素酶H2OATPADP+Pi[H]O2叶绿体中的色素水的光解2C3(CH2O)多种酶参加催化CO2C5+水总反应：光反应