5.4能量之源光与光合作用(优质课).ppt
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1、5.4能量之源光与光合作用(优质课)太阳光中有能量,我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量,那么,绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢?n 白化苗由于不能进行光合作用,待种子中白化苗由于不能进行光合作用,待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细胞中的色素有关。胞中的色素有关。绿叶中有哪些色素呢?绿叶中有哪些色素呢?叶绿体中色素的提取和分离叶绿体中色素的提取和分离 【实 验】一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素一、实验原理一、实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中,叶绿体中的色素
2、能溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以用无水乙醇所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的色素色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快,溶解度分子随层析液在滤纸条上的扩散得快,溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢,低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢,因而可用因而可用层析液将不同的色素分离层析液将不同的色素分离。方法与步骤:方法与步骤:1.1.提取色素提取色素称取5g左右的鲜叶鲜叶,剪碎,放入研钵中。加少许的二氧化硅(使研磨充分)和碳酸钙(中和细胞中的酸,防止色素被破坏)与10ml无水乙醇(溶解溶解溶解
3、溶解绿叶中的色素绿叶中的色素绿叶中的色素绿叶中的色素)。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。2.2.制备滤纸条:制备滤纸条:将干燥的定性滤纸剪成滤纸条,将滤将干燥的定性滤纸剪成滤纸条,将滤纸条的一端剪去纸条的一端剪去2 2个角(个角(使层析液同时到达滤液细线使层析液同时到达滤液细线),并在距这端,并在距这端1cm1cm处用铅笔画一条细的横线。处用铅笔画一条细的横线。3.3.画滤液细线:画滤液细线:用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀均匀地画出一条地画出一条细细线。等滤液干后再画线。等滤液干后再画2-32-3次。次。4.4.分离绿叶中的色素:分离绿叶中的色素:将适
4、量的层析液倒入烧杯中,将适量的层析液倒入烧杯中,将滤纸条(将滤纸条(有滤液细线的一端朝下有滤液细线的一端朝下)轻轻)轻轻插入层析液插入层析液中,随后用棉塞中,随后用棉塞塞紧试管口塞紧试管口。注意:注意:不能让滤液细线接触层析液!不能让滤液细线接触层析液!(如果触及到层析液,细线上的色素就会溶解到层析如果触及到层析液,细线上的色素就会溶解到层析液中,而不会在滤纸上扩散开来液中,而不会在滤纸上扩散开来)讨论讨论:滤纸条上有几条不同颜色的色带?滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么?叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素类
5、胡萝卜素(含量约(含量约(含量约(含量约3/43/43/43/4)(含量约(含量约(含量约(含量约1/41/41/41/4)叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a a a a(蓝绿色)(蓝绿色)(蓝绿色)(蓝绿色)叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素b b b b(黄绿色)(黄绿色)(黄绿色)(黄绿色)胡萝卜素(橙黄色)胡萝卜素(橙黄色)胡萝卜素(橙黄色)胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)绿绿绿绿叶叶叶叶中中中中的的的的色色色色素素素素2 2、色素的吸收光谱、色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素溶液叶绿素叶绿素主要吸收主要吸收红红光和光和蓝紫蓝紫光光类胡萝卜素类胡萝卜素主要吸收主要吸
6、收蓝紫蓝紫光光类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱n叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光,n胡萝卜素和叶黄素主要吸收胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光蓝紫光。n因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射回来,因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射回来,所以叶片才呈现所以叶片才呈现绿色绿色。结论:结论:n有些蔬菜大棚用有些蔬菜大棚用红色红色或或蓝色蓝色的塑的塑料薄膜代替普通塑料薄膜,有的料薄膜代替普通塑料薄膜,有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。1.用这种方法有什么好处?这样做对光合作用有影响吗?用这种方法有什么好处
7、?这样做对光合作用有影响吗?2.为什么是用红色或蓝色的呢?用绿色的可以吗?为什么是用红色或蓝色的呢?用绿色的可以吗?可以提高光合作用强度;不同颜色的光会影响植物的光合作用。可以提高光合作用强度;不同颜色的光会影响植物的光合作用。不能;因为叶绿素基本上不吸收绿光。不能;因为叶绿素基本上不吸收绿光。1.1.在光照强度相同的情况下在光照强度相同的情况下,为绿色植物为绿色植物提供哪种光提供哪种光,对其光合作用最有利对其光合作用最有利,光合作光合作用的产物较多用的产物较多 A.A.红光红光 B.B.蓝紫光蓝紫光 C.C.白光白光 D.D.绿光绿光 2 2.在光照强度相同的情况下在光照强度相同的情况下,为
8、绿色植物为绿色植物提供哪种光提供哪种光,对其光合作用最有利对其光合作用最有利,光合作光合作用的产物较多用的产物较多A.A.红光红光 B.B.蓝紫光蓝紫光 C.C.橙光橙光 D.D.绿光绿光CB二、叶绿体的结构二、叶绿体的结构18171817年,两位法国科学家首次从植年,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。素在植物细胞中的分布情况。18651865年,德国植物学家萨克斯研究年,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叶绿素并非普遍分布在植物
9、的整个细胞中,而是集中在一个更小的结构里,胞中,而是集中在一个更小的结构里,后来人们称之为后来人们称之为叶绿体叶绿体。叶叶绿绿体体结结构构模模式式图图外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质吸收光能的四种吸收光能的四种色色素素就分布在就分布在类囊体类囊体的薄膜上。的薄膜上。含有少量含有少量DNA和和RNA;与光合作用有关的与光合作用有关的酶酶分布在分布在类囊体类囊体和和基质基质中。中。水绵是常见的水绵是常见的淡水藻类。淡水藻类。每条水绵由许多个结构相同的每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞长筒状细胞连连接而成。接而成。水绵很明显的特点是:水绵很明显的特点是:叶绿体呈带状叶绿体呈带状,螺旋螺旋排列在细胞
10、里。排列在细胞里。恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处?恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处?(1 1)用水绵作实验材料,有)用水绵作实验材料,有细而长的带状叶绿细而长的带状叶绿 体体,螺旋状分布在细胞中,便于观察和分析研究。,螺旋状分布在细胞中,便于观察和分析研究。(2 2)将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中,)将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中,排除了环境中排除了环境中光线和光线和O2的影响,从而确保实验能的影响,从而确保实验能顺利进行。顺利进行。(3 3)用极细的光束照射,并且用好氧菌进行检测,)用极细的光束照射,并且用好氧菌进行检测,能准确的判断水绵能准确的判断水绵细胞中放细胞中放O2
11、部位。部位。(4 4)进行黑暗(局部光照)与曝光的)进行黑暗(局部光照)与曝光的对比实验对比实验,从而明确实验结果完全是由光照引起的。从而明确实验结果完全是由光照引起的。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。17 17世纪世纪海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳树实验栽培的柳树实验三、光合作用的探究历程三、光合作用的探究历程一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验年普利斯特利实验普普利利斯斯特特利利实实验验结论:植物可以更新空气结论:植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验,得到相反的结有人重复了普利斯特利的实验,得到相反的结果,所以有人认为植物也能使空
12、气变污浊?果,所以有人认为植物也能使空气变污浊?17791779年荷兰的英格豪斯年荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在普利斯特利的实验只有在阳光照射阳光照射下才能成功;植物体下才能成功;植物体只有绿叶才能只有绿叶才能更新空气更新空气。到到1785年,发现了空气的组年,发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出成,人们才明确绿叶在光下放出的是的是O2,吸收的是吸收的是CO2。光光能能化化学学能能储存在什储存在什么物质中么物质中?德国德国梅耶梅耶 1864年,萨克斯年,萨克斯(德德)的实验的实验(置于暗处几小时)(置于暗处几小时)思考:思考:目的是什么?目的是什么?一半遮光一半遮光一半曝光一半曝
13、光为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽酒精脱色酒精脱色 1864年,(德)萨克斯的实验年,(德)萨克斯的实验v绿色叶片中光合作用中产生了淀粉。绿色叶片中光合作用中产生了淀粉。返回返回光合作用氧气来源的探究(年)光合作用氧气来源的探究(年)用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验:6、鲁宾、卡门实验H2OC18O2H218OCO2光照下的小球藻悬浮液O218O2光合作用产生的光合作用产生的O2来自于来自于H2O。美国科学家卡尔文利用美国科学家卡尔
14、文利用1414C C做试验研究:用做试验研究:用1414C C标记的标记的1414COCO2 2,供小球藻进行光合作用,然,供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放射性,最终探明了后追踪检测其放射性,最终探明了COCO2 2中的碳中的碳在光合作用中转化成在光合作用中转化成有机物中碳有机物中碳的途径,这一的途径,这一途径称为途径称为卡尔文循环卡尔文循环。在在19611961年获得年获得诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖年代年代科学家科学家结论结论16641664海尔蒙特海尔蒙特水分是植物建造自身的原料水分是植物建造自身的原料17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779
15、英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了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绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是是光合作用的场所。光合作用的场所。19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水。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碳来自来自COCO2 2光合作用的定义光合
16、作用的定义光合作用的定义光合作用的定义总结光合作用的反应式总结光合作用的反应式CO2H2O (CH2O)O2光能光能叶绿体叶绿体糖类糖类 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体,利用,利用光能光能,把把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机物有机物,并且释放出,并且释放出氧气氧气的过程。的过程。4 4、光合作用化学反应式:、光合作用化学反应式:5 5、光合作用过程、光合作用过程光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体CO2 2 +H2 2*O (CH2 2O)+*O2 2(1)光合作用分为哪几个阶段?分类依据是什么?)光合作用分为哪几个阶段?分类依据是什么?(2)每个阶
17、段反应的条件、场所、物质变化、)每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何?能量变化如何?四、光合作用的过程四、光合作用的过程光合作用过程光合作用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需要光能光反应在白天可以进行吗?夜间呢?光反应在白天可以进行吗?夜间呢?暗反应在白天可以进行吗?夜间呢?暗反应在白天可以进行吗?夜间呢?有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应n条件:条件:叶绿体叶绿体中的色中的色素素光能光能H2O水在光下分解水在光下分解O2H光、酶、色素光、酶、色素过程:过程:场所:场所:类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上物质物质物质
18、物质H2O光光酶酶H+O2ADP+Pi+光能光能酶酶ATP能量能量能量能量光能光能光能光能ATPATP中中中中活跃活跃活跃活跃化学能化学能化学能化学能ADP+Pi酶酶ATP进入叶绿体基质,进入叶绿体基质,参与暗反应参与暗反应供暗反供暗反应使用应使用光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定:的固定:CO2C5 2C3酶酶C3的还原:的还原:ATPH、ADP+Pi叶绿体的叶绿体的基质基质中中 ATP中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等等 有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)酶酶糖类糖类H、ATP、酶、酶场所:场所:条件:条件:物质变化物质变化能量变
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