捕获光能的色素和结构

第4节能量之源光与光合作用,教学目标1说出绿叶中色素的种类和作用；2说出叶绿体的结构和功能；3说明光合作用以及对它的认识过程；4尝试探究影响光合作用强度的环境因素；5说出光合作用原理的应用；6简述化能合成作用。,教学重点1绿叶中色素的种类和作用；2光合作用的发现及研究历史；3光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系；4影响光合作用强度的环境因素；教学难点1光反应和暗反应的过程；2探究影响光合作用强度的环境因素；,自学指导（一）,时间：10分钟内容：教材P97-P100捕获光能的色素和结构填写学案,韭黄,韭菜,缺少叶绿素,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。,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23次。,分离色素：3ml层析液，将滤纸条有滤液细线的一端朝下，略微倾斜靠着烧杯内壁，轻轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。,分离色素,溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢,层析液,滤液细线,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？,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,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,D,C,C,C,C,5、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,C,D,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,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,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,是不是仅绿色植物能进行光合作用呢？,含叶绿体的真核细胞能进行光合作用，含有光合色素的原核生物也能进行光合作用。例如：除绿色植物外，含叶绿体的非绿色植物如褐藻（海带等）、红藻（紫菜等）等，不含叶绿体的原核生物蓝藻、某些细菌（如绿硫细菌、紫硫细菌）也能进行光合作用。但绿硫细菌、紫硫细菌等进行光合作用不放氧气。,光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径。,全球40个国家粮食短缺,非洲饥饿的孩子们等待着联合国的救济粮,依赖光合作用,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,基质,?,光合作用,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,酶,酶,二、光合作用的原理和应用,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,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,1771年英国普利斯特利实验,普利斯特利实验,结论：植物可以更新空气,1779年，荷兰英格豪斯的实验,实验重复了500多次,结论：只有在光照下只有绿叶才可以更新空气,光合作用的探究历程,1785年，发现了空气的组成，科学家在明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳,1845年，德国的科学家梅耶指出：植物光合作用时，把光能转换成化成化学能储存起来。,光合作用的探究历程,依据：能量转换和守恒定律,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,1864年萨克斯的实验,结论：绿色叶片光合作用产生淀粉,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,同位素18O标记H2O和CO2,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CO2,20世纪0年代,美国科学家卡尔文,碳的同位素C标记CO2,14,CO2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,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?,一、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,新课,H2O,类囊体膜,酶,1.光反应阶段,酶,光,色素,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,CO2,糖类,五碳化合物C5,蛋白质,脂质,CO2的固定,三碳化合物2C3,C3的还原,基质多种酶,2.暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,多种酶、,H、ATP,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,光合作用的实质：,有机物,糖类等有机物中的化学能,光合作用的过程,光反应阶段,暗反应阶段,co2,2c3,水在光下分解,C5,ATP,ADP+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,小结,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。,三、影响光合作用的因素和化能合成作用,光合作用强度表示方法,1、单位时间内光合作用产生有机物的量2、单位时间内光合作用吸收CO2的量3、单位时间内光合作用放出O2的量,化能合成作用,细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌