生物必修一第五章光合作用光合色素加探究原创

1、缺缺少少叶叶绿绿素素光合作用与细胞中的色素有关光合作用与细胞中的色素有关玉米白化苗玉米白化苗（一）提取色素：（一）提取色素：原理原理：1、色素能溶解在有机溶剂中，色素能溶解在有机溶剂中，如如无水乙醇无水乙醇等等， 故可用故可用无水乙醇无水乙醇提取色素。提取色素。 2 2、利用利用各种各种色素在色素在层析液层析液（如：如：丙酮或丙酮或9393号汽油）中号汽油）中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，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；反之；一、绿叶中色素的提取和分离一、绿叶中色素的提取和分离(1).研磨研磨材料材料:5g鲜叶鲜叶药品药品SiO2有助于研磨充分有助于

2、研磨充分CaCO3 防止色素被破坏防止色素被破坏无水乙醇无水乙醇溶解色素溶解色素(2).过滤：获取绿色滤液；过滤：获取绿色滤液；及时用棉塞将试管口塞及时用棉塞将试管口塞严；严；原因：防止无水乙醇过快挥发；原因：防止无水乙醇过快挥发；单层尼龙布单层尼龙布( (二）制备滤纸条二）制备滤纸条铅笔线铅笔线画铅笔细线画铅笔细线滤液细线滤液细线画滤液细线画滤液细线要求：要求：细而齐，待干后再重复细而齐，待干后再重复2323次次 原因原因：增加色素的量：增加色素的量( (三三) )画滤液细线：画滤液细线：细、直细、直、齐齐。 用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地

3、画，待滤液干燥后再画地画，待滤液干燥后再画2323次。次。(四四)分离色素：分离色素：插滤纸条插滤纸条层析液层析液培养皿培养皿层析液不能没及滤液线，色素会溶解到层析液层析液不能没及滤液线，色素会溶解到层析液中，导致实验失败；中，导致实验失败； 胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b绿绿叶叶中中的的色色素素叶绿素叶绿素（含量约占（含量约占总量的总量的3/43/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约占（含量约占总量的总量的1/41/4）叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）二、二、色素

4、的作用色素的作用 实验表实验表明：叶绿明：叶绿素主要吸素主要吸收收红光红光和和蓝蓝紫紫光，光，类胡萝卜类胡萝卜素素 主要吸主要吸收收蓝蓝紫紫光。光。色素具有吸收光能、传递或转化光能的作用色素具有吸收光能、传递或转化光能的作用 光照到物体表光照到物体表面后，该物体又将面后，该物体又将这种颜色的光这种颜色的光反射反射出来，就是我们所出来，就是我们所见到的颜色。对植见到的颜色。对植物而言，除了部分物而言，除了部分橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部分绿光被反射外，分绿光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。1

5、8171817年年 两位法国科学家首次从两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不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清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。情况。18651865年年 德国植物学家德国植物学家萨克斯萨克斯研研究叶绿素在光合作用中的功能时，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，后来人们称之个更小的结构里，后来人们称之为为叶绿体叶绿体。三、捕获光能的结构三、捕获光能的结构叶绿体叶绿体 分布：分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞主要分布在绿色植物

6、的叶肉细胞 形态：形态：一般呈扁平的椭球形或球形一般呈扁平的椭球形或球形 结构：结构：外膜外膜内膜内膜基粒基粒由两个以上的类囊体堆叠而成，由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶类囊体薄膜上含色素和酶基质基质含多种光合作用所必需的酶含多种光合作用所必需的酶透明，有利于光线的透过透明，有利于光线的透过u地球表面上的绿色植物每地球表面上的绿色植物每年通过光合作用大约制造年通过光合作用大约制造44004400亿吨有机物，供我们的亿吨有机物，供我们的衣食住行；衣食住行；u绿色植物每年通过光合作绿色植物每年通过光合作用储存的能量约为用储存的能量约为7.11 7.11 ，大约相当于，大约相当于2

7、40000240000个三门峡水电站所发个三门峡水电站所发出的电力，出的电力，相当于人类在工相当于人类在工业生产、日常生活和食物营业生产、日常生活和食物营养上所需能量的养上所需能量的100100倍。倍。探究历程中主要介绍了几个重要实验？探究历程中主要介绍了几个重要实验？这些实验是如何设计的？这些实验是如何设计的？你认为这些实验巧妙在哪里？又存在哪些你认为这些实验巧妙在哪里？又存在哪些问题呢？问题呢？如果你就是设计实验的小小科学家，你又如果你就是设计实验的小小科学家，你又会怎样改进这些实验呢？会怎样改进这些实验呢？2000多年前多年前亚里士亚里士多德多德(Aristotle)问题：问题：植物生长

8、所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？他认为他认为：构成植物构成植物 体的原料是土壤体的原料是土壤 植物增加的重量植物增加的重量= =土壤减少的重量土壤减少的重量五年后五年后结论：水分是植物建造自身的原料结论：水分是植物建造自身的原料 实验二：实验二：17711771年，年，普里斯特利普里斯特利结论：结论：植物可以更新空气。植物可以更新空气。密闭钟罩里的蜡密闭钟罩里的蜡烛很快熄灭，老烛很快熄灭，老鼠很快死亡鼠很快死亡加入植物，一段时加入植物，一段时间内，蜡烛没熄灭，间内，蜡烛没熄灭，老鼠仍存活老鼠仍存活有时实验失败有时实验失败结论：结论：只有在只有在阳阳光光照射下，照射下，有绿有绿叶

9、的植物叶的植物才能才能更新污浊的空气。更新污浊的空气。实验三：实验三：17791779年年( (荷兰）荷兰）英格豪斯英格豪斯实验实验 500500多次。多次。 17851785年，年，拉瓦锡拉瓦锡发现了空气的发现了空气的组成，科学家才明确绿叶在光下组成，科学家才明确绿叶在光下放放出出的气体是的气体是氧气氧气，吸收吸收的是的是二氧化二氧化碳。碳。 18451845年，德国的科学家年，德国的科学家梅耶梅耶根根据能量转化与守恒定律指出：植物据能量转化与守恒定律指出：植物光合作用时，把光合作用时，把光能转换成化成化光能转换成化成化学能储存学能储存起来起来。一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光在暗处放置

10、几小的叶片在暗处放置几小的叶片实验四：实验四：18641864年萨克斯的实验年萨克斯的实验暗处理（饥饿处理）暗处理（饥饿处理）光照光照酒精酒精脱色脱色碘蒸汽处理碘蒸汽处理结论结论：绿色叶片光合作用产生淀粉绿色叶片光合作用产生淀粉实验五：实验五：1880年，（美国）恩格尔曼年，（美国）恩格尔曼黑暗处用极细光束照射黑暗处用极细光束照射暴露在光下暴露在光下结果：1、细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中； 2、细菌分布在叶绿体所有受光部位；结论：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；l1、选材：水绵具有细长的带状叶绿体，易于观察现象。、选材：水绵具有细长的带状叶绿体，易

11、于观察现象。 好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。l2 2、设计：黑暗无空气的设计，排除了氧气和光的干扰。、设计：黑暗无空气的设计，排除了氧气和光的干扰。l暴露光下，再一次验证实验结果。暴露光下，再一次验证实验结果。l极细的光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的极细的光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。部位，相当于一组对比实验。提示：考虑生化反应的反应物、生成物、场所、条件、能量变化提示：考虑生化反应的反应物、生成物、场所、条件、能量变化CO2+H2O（CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用光合作用是指绿色植物通过叶

12、绿体，利用光能，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，并把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放氧气的过程；且释放氧气的过程；H2O C18O2H218O CO2 O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2 O2O2 O2 O2 O218O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 实验五：实验五：1864年，鲁宾、卡门同位素标记法研究年，鲁宾、卡门同位素标记法研究 光合作用释放

13、的光合作用释放的O2到底是来自到底是来自H2O ，还是还是CO2 ?结论结论：光合作用释放的光合作用释放的O O2 2 全部来自水全部来自水年代年代科学家科学家结论结论1642海尔蒙特海尔蒙特水水分是建造植物体的原料分是建造植物体的原料17791779英格豪斯英格豪斯只有在只有在光照光照下只有绿叶才可以更下只有绿叶才可以更新空气，吸收新空气，吸收COCO2 2放出氧气放出氧气18451845梅耶梅耶植物在光合作用时把光植物在光合作用时把光能能转变成转变成了了化学能化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用产生绿色叶片光合作用产生淀粉淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧

14、气氧气由叶绿体释放出来，由叶绿体释放出来，叶绿体叶绿体是光合作用的场所是光合作用的场所19411941鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧来自水氧来自水2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳来自碳来自COCO2 2总结光合作用探索历程 1.色素分布在叶绿体的什么部位？ 2.与光合作用有关的酶在什么地方？ 3.ATP的来源途径有哪些？类囊体薄膜上类囊体薄膜上类囊体和叶绿体基质中类囊体和叶绿体基质中细胞呼吸和光合作用细胞呼吸和光合作用二、光合作用的过程二、光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据: :反应过程反应过程是否需要光能是否

15、需要光能叶叶绿绿体体色色素素H2O水的光解水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2HADP Pi酶酶ATP光反应色色素素光光能能条件条件 ：光、光、 色素、色素、酶酶场所：场所：物质物质变化变化水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：类囊体薄膜上类囊体薄膜上H2O H+O2光光 色素色素ADPPi ATP 光光酶酶光能光能1.光反应阶段光反应阶段吸收、传递和转吸收、传递和转换光能换光能能量转变：能量转变：ATP中活跃的化学能中活跃的化学能产物：产物：O2、H、ATP叶叶绿绿体体色色素素H2O水的光解水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2HADP Pi酶酶ATP2C3多种酶多种酶参加催化参加催化供氢供氢供能

16、供能还还原原（CH2O）暗反应光反应CO2C5固固定定色色素素光光能能条件：条件： 有光无光都可，需多种酶有光无光都可，需多种酶场所：场所： 叶绿体基质叶绿体基质物质物质变化变化CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP中活跃中活跃的化学能的化学能2.暗反应阶段暗反应阶段2C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+Pi能量转变：能量转变：有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物：产物： （CH2O） 、 ADP 、 Pi光合作用的实质光合作用的实质光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶叶绿体绿体，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和水和

17、水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机有机物物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。 场所场所条件条件产物产物原料原料能量变化：能量变化：最基本的物质代谢和能量代谢最基本的物质代谢和能量代谢物质变化：物质变化：整个光合作用过程中的物质变化和整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？能量变化分别是什么？ 把简单的无机物把简单的无机物转变为复杂的有机物转变为复杂的有机物 把光能转变成把光能转变成储存在有机物中的化学储存在有机物中的化学能能你能写出光合作用的反应式吗？你能写出光合作用的反应式吗？光合作用的反应式：光合作用的反应式：CO2+H2*O（CH2O）+*O2光能光能叶绿

18、体叶绿体6CO2 +12H2*O C6H12O6+6H2O+6*O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用的重要意义光合作用的重要意义完成了自然界巨大规模的物质转变：完成了自然界巨大规模的物质转变：无机物无机物 有机物有机物完成了自然界巨大规模的能量转变：完成了自然界巨大规模的能量转变：光能光能 化学能化学能维持大气中二氧化碳含量的相对稳定维持大气中二氧化碳含量的相对稳定对生物的进化具有重要作用对生物的进化具有重要作用光合作用与呼吸作用的区别：光合作用与呼吸作用的区别：光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用原料原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物产物产物O2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物C

19、O2、H2O等等能量能量转换转换贮藏能量的过程贮藏能量的过程光能光能活跃的化学能活跃的化学能稳稳定的化学能定的化学能释放能量的过程释放能量的过程稳定的化学能稳定的化学能活跃活跃的化学能的化学能发生发生场所场所 叶绿体叶绿体线粒体、细胞质基质线粒体、细胞质基质条件条件光照下才可发生光照下才可发生光下、暗处都可发生光下、暗处都可发生硝化细菌化能合成作用 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 能量硝化细菌的化能合成作用硝化细菌的化能合成作用6CO2+6H2O(CH2O)+6O2化能合成作用化能合成作用 细菌利用体外环境中的某些无机细菌利用体外环境中的某些无

20、机物氧化时所释放的能量来制造有物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫机物，这种合成作用叫化能合成化能合成作用作用。 除了硝化细菌外，自然界还有铁除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。作用的自养生物。自养生物：自养生物：光能自养型（例如绿色植物）光能自养型（例如绿色植物）异养生物：异养生物：人、动物、真菌、人、动物、真菌、大多数细菌大多数细菌人、动物和植物最大的区别是人、动物和植物最大的区别是什么？什么？化能自养型（例如化能自养型（例如 硝化细菌）硝化细菌）有阳光的天气真好！有阳光的天气真好！因为我们要进行光合作用因为我们要

21、进行光合作用光能光能CO2+H2O叶绿叶绿体体（CH2O）+O2光合作用强度表示方法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、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、单位时间内光合作用吸收CO2的量的量3、单位时间内光合作用放出、单位时间内光合作用放出O2的量的量 植物自身因素植物自身因素 环境因素对光合作用的影响环境因素对光合作用的影响1）光照）光照2）温度）温度3）二氧化碳浓度）二氧化碳浓度4）水分）水分5）矿质元素）矿质元素实验原理：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

22、光合作用过程中，植物吸收分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出放出O2，由于，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间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。间长短，即能比较光合作用的强弱。探究环境因素对光合作用的影响探究环境因素对光合作用的影响观察与记录观察与记录烧烧杯杯光照光照（日光灯）（日光灯）距离距离光照光照强度强度叶子圆片上浮所需时间叶子圆片上浮所需时间第一片第一片第二片第二片第三片第三片第四片第四片140W5CM强240W30CM中340W50CM弱结论：结论：在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强光照强度光照强度 真正光合速率真正光合速率=