5.4 光合作用1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,全球每天消耗接近,70,亿千克的,O,2,O,2,一个人平均一天消耗一千多克,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,第,4,节 能量之源光与光合作用,第,5,章,细胞的能量供应和利用,一 捕获光能的色素和结构,问题：,光合作用与绿叶中的色素有关吗？,天竺葵,银边天竺葵,银边翠,结 果,植 物,叶片脱色后用碘液检验,绿色部分,白色部分,银边翠,银边天竺葵,问题,1,：,变蓝色,不变蓝色,变蓝色,不变蓝色,实验结论：光合作用与绿叶中的色素有关。,检验银边植物叶制造淀粉实验现象：,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,问题：,叶绿体,问题：色素的分布,电子显微镜下的叶绿体：,叶绿体的结构示意图：,叶绿体的结构,叶绿体的结构示意图,叶绿体的结构,外膜,内膜,基粒,基质,叶绿体,类囊体,基粒,每个基粒都是由多个,囊状结构,类囊体,堆叠而成。,叶绿体基粒的结构：,基粒的作用是扩展受光面积。,问题：色素的分布,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,叶绿体,类囊体,薄膜上。,囊状结构,叶绿体的亚显微结构：,1,、双层膜。,2,、内部有许多基粒。,3,、每个基粒都是由一个个囊状结构堆叠而成。,4,、色素在类囊体的薄膜上。,叶绿体的结构特点：,内部有许多基粒和囊状结构，极大地扩展了受光面积，为酶提供了附着位点。,知识宝库：,问题,3,：,如何提取和分离色素呢？,提取和分离绿叶中的色素,设计思路：,破坏细胞,提取色素,分离色素,方法：,原理：,步骤：,1,、实验原理（,2,个）,：,（,1,）提取,色素易溶于有机溶剂，如,无水乙醇、丙酮,（,2,）分离（纸层析法）,不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得,，反之则,。,快,慢,提取和分离绿叶中的色素,2,、方法步骤,：,（,1,）提取色素,（,2,）制备滤纸条,（,3,）画滤液细线,（,4,）分离色素,（,5,）观察结果,请看实验演示,提取和分离绿叶中的色素,5,克,实验步骤,1,提取绿色叶片中的色素,二氧化硅,碳酸钙,10mL,无水乙醇,实验步骤,1,提取绿色叶片中的色素,1,、研磨时，加无水乙醇、二氧化硅和碳酸钙的目的分别是什么？,（,1,）无水乙醇用于溶解和提取色素；,（,2,）二氧化硅可使研磨充分；,（,3,）碳酸钙可防止研磨中色素被破坏,尼龙布,实验步骤,1,提取绿色叶片中的色素,实验步骤,2,制备滤纸条,6cm,1cm,1cm,实验步骤,3,画滤液细线（细直齐）,画,2-3,次,毛细吸管,2,、滤液线画得越齐越好，为什么？,层析时使色素充分分离，防止色素重叠,实验步骤,4,分离叶绿体中的色素,3mL,层析液,3,、滤液线为什么不能触及层析液？,色素会溶解在层析液中，就不会在滤纸上扩散开来,橙黄色,黄色,蓝绿色,黄绿色,提取和分离绿叶中的色素,思考：,观察滤纸条上的色素带，你能：,得到哪些信息？,得出哪些结论？,CM,0.1,0.3,0.7,0.4,色素带,宽度,色素带颜色,观察试验结果,橙黄色,黄色,蓝绿色,黄绿色,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素,a,叶绿素,b,类胡萝卜素,叶 绿 素,绿叶中,的色素,提取和分离绿叶中的色素,约占,1/4,约占,3/4,0.1,0.3,0.7,0.4,扩散最快的是,。,扩散最慢的是,。,色素带最宽的是,。,色素带最窄的是,。,胡萝卜素,叶绿素,b,叶绿素,a,胡萝卜素,自上而下：“胡爷爱币”,这四种色素吸收哪些光？,这四种色素对光的吸收有什么差别呢？,叶绿体中色素的吸收光谱,叶绿体中的色素提取液,色素的功能：,0,400,500,600,700,波长,nm,50,100,叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光。,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。,吸收光能的百分比,类胡萝卜素,叶绿素,b,叶绿素,a,为什么植物的叶片呈现绿色？,对植物而言，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以植物的叶片呈现绿色。,例、为提高大棚蔬菜的产量，应采取的正确措施是 （）,安装红色透光薄膜,安装蓝紫色透光薄膜,安装绿色透光薄膜,安装无色透光薄膜,D,解开光合作用之谜,（一）光合作用探究历程,二 光合作用的原理和应用,2000,多年前，古希腊著名的哲学家亚里士多德认为：植物体是“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需的物质完全来自,土壤,。,解开光合作用之谜,亚里士多德,植物体内所有的营养物质都是来自于土壤吗？,干燥土壤,90.8kg,图,A,小柳树,2.25kg,图,B,只用雨水浇灌,图,C,五年后柳树长大,图,D,土壤烘干后称重,实验前,实验后,变化,土壤干重,90.800kg,90.743kg,柳 树,2.25kg,76.70kg,-0.057kg,+74.75kg,结论：植物的物质积累来源于,水,。,解开光合作用之谜,1648,年 海尔蒙特,不足：,没有考虑到空气对光合作用的作用。,解开光合作用之谜,1771,年 普里斯特利,Joseph Priestley（1733-1804）,普里斯特利（英国）,解开光合作用之谜,1771,年 普里斯特利,A,B,C,D,结论：植物可以更新空气。,解开光合作用之谜,1779,年 英格豪斯,这说明了什么问题,结论：植物体只有在,光,下才能更新空气。,普里斯特利的实验只有在,阳光照射,下才能成功,分析：,结论：,A,装置内存在,CO,2,B,装置中不存在,CO,2,CO,2,是光合作用的原料之一。,设计实验,探究光合作用需要CO,2,德国科学家梅耶（,R.Mayer,),1845,年 根据,能量转换和守恒定律,明确指出，,光能 化学能,光能转化为化学能，贮存在什么化合物中呢？,1845,年 梅耶,解开光合作用之谜,解开光合作用之谜,1864,年 萨克斯,实验材料：,天竺葵、黑纸片、碘液、培养皿,实验步骤：,德国萨克斯绿叶遮光实验图解,溶解色素,暗处理,遮光：无变化,曝光：深蓝色,碘液检测,选叶遮光,1,2,3,该实验可以得出什么结论？,绿色植物在光合作用中制造了淀粉。,目的是消耗掉叶片中的营养物质（饥饿处理）。,进行对照实验。,解开光合作用之谜,1864,年 萨克斯,为什么让叶片一半曝光，另一半遮光？,为什么要对整株植物暗处理？,解开光合作用之谜,1880,年 恩格尔曼,恩格尔曼（美国）(,G.engelmann,1809-1884年),水绵：,水生，材料易得。,水绵有带状叶绿体，呈螺旋状排列。,细胞单行排列，呈丝状。,恩格尔曼实验,恩格尔曼的实验说明了什么问题？,二、捕获光能的结构,隔绝空气,黑暗环境,用极细光束照射,完全暴露在光下,问题,1,：为什么选用水绵做为实验材料？,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，便于进行观察和分析研究,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。,问题,2.,为什么把装片放在黑暗,并且没有空气的,环境中？,为了,排除环境,中光线和氧的影响，确保实验的准确性,问题,3,为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？,结论：,（,1,）氧是由,叶绿体,释放,出来的,（,2,）,叶绿体,是光合作用,的场所,（,3,）光合作用需要,光照,想一想：,恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？,(1),、巧选材：水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。,(2),、巧设计：将装片放在黑暗且无空气的环境中，排除了光线和氧气的影响。,(3),、巧检测：选用,好氧细菌检测,，并且用了,极细光束照射,，从而能够准确判断出水绵细胞中,释放氧的部位,。,(4),、巧对照：黑暗,(,局部光照,),和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。,光合作用释放的,O,2,到底是来自,H,2,O,，还是,CO,2,呢，还是两者兼而有之？,光合,作用,（叶绿体）,光,H,2,O,(CH,2,O),O,2,CO,2,同位素标记法,同位素标记法,用放射性同位素标记的化合物,，化学性质不会改变。科学家通过,追踪放射性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。,解开光合作用之谜,回 顾,18,O,氧,的同位素,C,18,O,2,H,2,18,O,解开光合作用之谜,解开光合作用之谜,证实,:,光合作用释放的,氧气,来自于,水,1939,年 鲁宾和卡门,光合作用产生的有机物的合成过程是怎样的呢？,C,6,H,12,O,6,14,C,O,2,14,解开光合作用之谜,1948,年 卡尔文,1,4,C,C,O,2,的同位素,14,CO,2,光合作用中制造了,淀粉,植物可,更新空气,植物只有在,阳光下,才能更新空气,H,2,O,是光合作用的原料,科学家的探究历程,1648,海尔蒙特,1771 普里斯特利,1779 英格豪斯,1864 萨克斯,光合作用的场所是,叶绿体,1880 恩格,尔曼,氧,来自于,H,2,O,1939 鲁宾、卡门,CO,2,如何形成有机物,1948,年,卡尔文,反应场所,H,2,0,CO,2,C,6,H,12,O,6,光,原料,产物,H,2,0,O,2,条件,（二）光合作用的反应式,6,*,O,2,C,6,H,12,O,6,光能,叶绿体,12H,2,*,0,6 CO,2,+,6H,2,0,+,+,绿色植物通过,叶绿体,，利用,光能,，把,二氧化碳和水,转化成,有机物,和,氧气,，并把光能转化为化学能储存在有机物中的过程。,（三）光合作用的概念,(,四,),实验中的注意事项：,1,、加入二氧化硅：有助于研磨充分,2,、加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏,3,、加入无水乙醇：为了溶解、提取色素,4,、尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等,5,、试管口塞紧：防止乙醇挥发,6,、干燥滤纸：透性好，吸收滤液多,7,、滤纸条剪切去两角：使层析液同步到达滤液细线,8,、画线要细直齐：为防止色素带重叠而影响分离效果,9,、画两三次：是为积累更多的色素，使分离的色素带,明显,10,、层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层 析液中而无法分离在滤纸条上,11,、试管加盖是为了防止层析液的挥发,