一细胞能量转换器——叶绿体

1、能量之源光与光合作用,一 捕获光能的色素和结构,问题探讨,在蔬菜大棚内为悬挂发红色或蓝色的灯管，并且在白天也开灯.,用这种方法有什么好处？不同颜色的灯光对植物的光合作用有影响吗？,用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。,为什么不使用发绿色光的灯管作为补充光源？,因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。,2.生命活动的最终能源太阳能是如何转变成化学能用于生命活动的？.,通过植物细胞的光合作用,3.植物的光合作用是以太阳光能作为动力的，植物为什么能捕获光能进行光合作用的？我们来比较健康幼苗与白化

2、苗的生长状况，请分析为什么白化苗的长势比正常幼苗差？,【重点知识回顾】,1、生物体的直接能源物质？最终能源物质？,生物体的直接能源物质ATP,最终能源物质光能,一 捕获光能的色素和结构,正常苗,白化苗,正常幼苗能进行光合作用制造有机养料,白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料,因为有能捕获光能的色素,捕获光能的色素,绿叶中会有哪些种类的色素呢？ 它们分别是什么颜色的？ 各种色素在绿叶的含量相同吗？,实验原理： 1.提取：绿叶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绿叶中的色素。 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

3、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。 实验材料：,实验：绿叶中色素的提取和分离,浓绿色的新鲜叶片,称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。,捕获光能的色素,剪碎叶片,（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。）,少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇,迅速、充分的研磨,研磨叶片,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。,收集滤液,封口。,收集滤液,分别在A、B、C、四个研钵中加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。 （1） A

4、处理得到的溶液颜色是黄绿色 ，原因是： （2） B处理得到的溶液颜色是几乎无色 ，原因是： （3） C处理得到的溶液颜色是深绿色 ，原因是： (4) D处理得到的溶液颜色是黄绿色 ,原因是：,.部分叶绿素受到破坏。 .叶绿素不溶于水。 .大量叶绿素溶于乙醇中。 D.没有充分研磨,提取色素,A,B,C,D,制备滤纸条,画滤液细线,要求：细、直、齐 重复23次,（2）分离色素,分离色素,原理：色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。,层析液不能没及滤液线,叶绿素的提取实验,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,叶绿体中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a(蓝绿色),叶绿素b（黄绿色）,胡萝

5、卜素（ 橙黄色）,叶黄素（黄 色）,叶绿体能捕获光能的色素主要有哪几种,各呈什么颜色?分离时在滤纸条上分布的顺序如何?,例1.某同学得到叶绿体色素 溶液后，取一圆形滤纸，在 滤纸中央滴一滴色素提取液， 再滴一滴层析液，色素随层析 液扩散得到如图结果，则1、2、3、4四条色素带依次表示 A.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b B.叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b C.叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 D.叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素,A,叶绿素b,叶绿素a,叶黄素,胡萝卜素,叶绿素a,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素b,颜色,溶解度,扩散速度,含量,橙黄色,黄色,蓝绿色,黄绿色,最高,

6、最快,最低,最慢,最少,最多,3. 相邻色素带间的距离：最宽的？最窄？,种类,1.据色素带的宽度定含量：叶绿素a叶绿素b 叶黄素胡罗卜素。,2.据色素带的位置定溶解度：胡萝卜素叶黄素 叶绿素a 叶绿素b,4. 用圆形滤纸分离，可得同心四个圆形色素环,C55H72O5N4Mg,C55H70O6N4Mg,C40H56,C40H56O2,【典例2】（2010广州模拟）下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是 A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发 B.水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是（甲+乙）（丙+丁） C.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D.四种色素

7、中，丙和丁主要吸收红光,B,三、实验关键,1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。,2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。,3.层析时不要让滤液细线触及层析液。,四、注意事项,1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。,2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。,3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易

8、溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。,叶绿素b（黄绿色）,叶黄素（黄色）,75%,25%,C40H56,C40H56O2,C55H72O5N4Mg,C55H72O5N4Mg,C55H70O6N4Mg,影响叶绿素合成的因素,1.光照,光是叶绿素形成的必要条件,。一般植物在 黑暗中生长不能合成叶绿素，因而叶片发黄。,2.温度,叶绿素合成过程有酶的参与。秋天叶片 变黄和早春寒潮过后水稻秧苗变黄，与低温 使酶活性低，抑制叶绿素合成有关。,3.矿质元素,N、Mg是合成叶绿素的必需元素，某些元素 (Fe)是叶绿素形成过程中某些酶的辅助成分。,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,色素对光的吸收差

9、异,叶绿体中的色素提取液,叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。,【例题3】如图把绿叶色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，在镜的另一侧观察，连续光谱中，不变暗的主要区域是 A.B B.A C.C D.以上都不对 【解析】选A。叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光和红光，三棱镜会使白光发生色散，A区为波长较长的红光区，C区为波长较短的蓝紫光区，中间为绿光区，它不易被色素吸收，所以此区为光亮区域。,例4.将长势相同的三盆麦苗分别置于钟罩内，如图所示，若干天后，与丙盆相比，甲、乙两盆麦苗长势,A.甲、乙、丙三

10、盆麦苗长势相近 B.甲与丙长势相近，乙比丙长势差 C.乙与丙长势相近，甲比丙长势差 D.甲、乙长势都比丙好,C,恩格尔曼第二个实验的结果,分析：这一巧妙的实验说明了什么？,叶绿体中的光合色素对不同波长的光吸收强度不同，主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光。,0,400,500,600,700 nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,叶绿素主要吸收_ 类胡萝卜素主要吸收_,叶绿素中的吸收光谱,蓝紫光、红光,蓝紫光,类胡萝卜素,有两个吸收高峰,只有一个吸收高峰,400,500,600,700,注意：,1.在实验中，要降低光合作用，用单色光照， 如：用绿光照，光合作用最低。,2.,复色光白光：光合作

11、用最强。 温室种植,用无色薄膜或无色玻璃各色光均能透过。,单色光：红光下，光合作用最强；蓝紫光次之 绿光最弱。,3. 有色薄膜或玻璃：降低光合作用。,红色膜：只有红光透过，植株只吸收红光。,绿色膜：,只有绿光透过，植株只吸收绿光。,（有色薄膜，透过同色光，其他光被薄膜吸收了）,例题：对海洋岩礁上的藻类植物调查时发现，一般在浅水处生长着绿藻，稍深处是褐藻，再深一些的水域中则以红藻为主，直接影响海洋中藻类植物分布的主要因素是（ ） A阳光 B温度 C海水含盐量 D海水含氧量,解析：影响海洋植物分布的因素主要是阳光，不同颜色的光，对海水的穿透能不同，蓝紫光的穿透能力最强，红光穿透能力最弱，故深一些的

12、水域内生长着红藻（主要吸收蓝紫光）。答案：A,为什么植物的叶片呈现绿色？,光照到物体表面后，该物体又将这种颜色的光反射出来，就是我们所见到的颜色。对植物而言，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射外，其他的基本上都被叶绿素分子吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。,1、荧光现象和磷光现象 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色，这种产生红光的现象叫做荧光现象。 当去掉光源后，用精密仪器还能测量到叶绿素溶液继续辐射出微弱的红光，这种现象称为磷光现象。 荧光与磷光的产生都是由于叶绿素分子吸收光能后，又以光能的形式释放出来的能量。,2、植物叶中色素的化学性质与叶色的关系 （1）叶色呈绿色：叶绿素和类

13、胡萝卜素的分子比例为3:1 （2）叶色变黄：寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素稳定。 （3）叶色变红：秋天降温时，植物体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，叶绿素因寒冷逐渐降解。,三、光合作用的完整单位叶绿体,38,1.下列标号各代表： _ _ _ 2.在上分布有光合作用所需的 和 ，在中也分布有光合作用所需的 。,基质,酶,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,酶,6,三、叶绿体的结构和功能,恩格尔曼的两个实验,三、叶绿体的功能,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。,极

14、 细 光 束,黑暗无空气环境中,光照下,恩格尔曼实验示意图,三、叶绿体的功能,结论：叶绿体是进行光合作用的主要场所,思考：,1为什么选用水绵做为实验材料？,2为什么选用黑暗并且没有空气的环境？,3为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？,因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于观察和分析研究。,为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。,先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。,叶绿体是进行光合作用的场所。 （1）光合作用的酶分

15、布在类囊体的薄膜上和基质中，但光合作用色素分布在类囊体的薄膜上。 （2）叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积，而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积。,总结叶绿体的功能,例5.如图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是（ ） A.和具有选择透过 性功能 B.上既有光合色素又有 与光合作用有关的酶 C.和上都有与光合作用有关的酶 D.有叶绿体的细胞才能进行光合作用,D,巩固练习,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

16、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23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,C,D,4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a D黄绿色的叶绿素b 6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

17、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a D黄绿色的叶绿素b,B,D,A,7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,8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,D,C,谢 谢！,课本：拓展题第2题提示:,是的,不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光,即

18、红藻反射出了红光,绿藻反射出绿光,褐藻反射出黄色的光。 水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝绿部分的吸收,即到达深水层的光线是相对富含短波长的光,所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水深的地方。,2HNO2O2,硝化细菌,2HNO3能量,2NH33O2,硝化细菌,2HNO22H2O能量,硝化细菌,CO2H2O,(CH2O)O2,硝化细菌的化能合成作用过程:,化能合成作用,2009-12-01,湖南省桃江县第四中学 李孟贤,52,17世纪比利时的海尔蒙特实验,五年后,2009-12-01,湖南省桃江县第四中学 李孟贤,53,结论：植物增重来自水分,+7

19、4.7kg,0.057kg,通过实验，海尔蒙特推翻了亚里士多德的错误观点，那他的实验结论完全正确吗？,从柳树生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？,光、空气,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,（七） 1939年，鲁宾和卡门的实验,同位素标记法,结论：,（七）1880年, 恩格尔曼的实验,氧气是叶绿体产生的，叶绿体是进行光合作用的场所。,结论：,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,叶绿体中的色素,叶绿素（占总量的3/4）,叶绿体中的色素提取液,四种色素对光的吸收,叶绿素主要吸收_ 类胡萝卜素主要吸收_,蓝紫光,蓝紫光、红光,叶绿素a：,蓝绿色,叶绿素b：,黄绿色,光合作用的场所叶绿体,色素,叶绿素 （3/4),类胡萝卜素 (1/4),叶绿素a,叶绿素b,叶黄素,胡萝卜素,吸收可见的太阳光,叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光;吸收绿光最少,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,一。色素的种类、颜色、含量、作用、组成元素,元素？,元素？,