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1、,第4节 能量之源-光与光合作用,“绿叶中色素的提取和分离”实验的分析,1原理,(1)叶绿体中的色素是有机物，不溶于水，易溶于丙酮等有,机溶剂中，所以用丙酮、无水乙醇等能提取色素。,(2)层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体中不同的色 素在层析液中的溶解度不同，分子量小的溶解度高，随层析液 在滤纸上扩散得快；反之则慢。所以用层析法分离四种色素。,2实验步骤和分析,实验结果：,讨论：1.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？,2019/10/19,6,续表,叶绿素,类胡萝卜素,（含量约3/4）,（含量约1/4）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙
2、黄色）,叶黄素（黄色）,绿叶中的色素,【突破题 1】下列哪组是影响叶绿体色素分离效果的关键步,骤？(,),选植物绿叶,研磨,过滤,画滤液细线,层,析时不要让滤液细线触及层析液,观察色素带,A C,B D,【解题指导】要选取叶绿素含量高的植物叶片，研磨要充 分，得到的色素多，滤液细线不要触及层析液，才能达到满意 的分离效果。过滤只影响色素带的清晰度，不影响色素带的分 离。 【答案】A,2、色素的吸收光谱,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,色素的吸收光谱图,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,结论：,问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？,1817年，两
3、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，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。,3.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,捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？,D,【案例2】 分别在、三个研钵中加2 g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、几乎无色。 注：“”表示加，“”表示不加。 则、三个研钵中的溶液颜色分别是( ) A几
4、乎无色、黄绿色、深绿色 B深绿色、几乎无色、黄绿色 C黄绿色、深绿色、几乎无色 D黄绿色、几乎无色、深绿色,D,【实验设计】 某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，操作情况如下所述： (1)把5 g新鲜完整的菠菜叶放在研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨。 (2)用毛细吸管吸取少量滤液，沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画23次。 (3)把画了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速度。 结果实验失败，请指出其错误所在并改正。,【解析】 此题考查“绿叶中色素的提取和分离”实验的常见错误。取材应是新鲜的浓绿菠菜叶，为
5、了尽量多地获取色素，应将叶片剪碎再研磨。画滤液细线时，为了增加滤纸上色素的含量，应重复画23次，但每画一次后应待晾干后重复画线。进行层析时，为了避免滤液细线触及层析液，应保持滤纸条静止，切勿摇晃。 【答案】 (1)不应用完整叶片而应剪碎。 (2)不应连续迅速重复画线，而应晾干后重复画线。 (3)不应摇晃以免层析液没及滤液细线。,结论:,叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。,讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？,（1）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。,（2）、将
6、临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。,（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2 部位。,（4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。,对照实验的类型,1空白对照： 指不做任何实验处理的对象组 2相互对照： 指不另设空白对照，而是设有几个实验组相互对比来进行研究 3条件对照：指给实验对象施以某些额外的实验处理。 4自身对照： 指实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。自身对照关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则
7、为实验组。,二、光合作用的原理和应用,1、光合作用的概念,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。,2、光合作用的实质,合成有机物，储存能量,光合作用的探究历程,结论：水分是植物建造自身的原料。,17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验,1771年普利斯特利实验,普利斯特利实验,结论：植物可以更新空气,有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？,1779年，荷兰的英格豪斯,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。,到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的
8、是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,储存在什么物质中？,德国梅耶,1864年，萨克斯的实验,（置于暗处几小时） 思考：目的是什么？,为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽,1864年，德国萨克斯实验,让一张叶片一半 曝光一半遮光,绿叶在光下制造淀粉。,用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。,光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？,结论,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,1935年美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,美国卡尔文,用14C
9、标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的在光合作用中转化成有机物中C 的途径，称为卡尔文循环。,光合作用的定义,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。,总结光合作用的反应式,反应物、条件、场所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,光合作用过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,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,场所：,条件：,物质变化,能量变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,
10、供暗反应使用,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,叶绿体基质 多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质 多种酶,糖类,H,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶、,不需光、酶,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； C3的还原,ATP中活 跃化学能,光能,ATP中活 跃化学能,有机物中稳 定化学能,1、光反应是暗
11、反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。2、没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用总过程：,原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。
12、 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,B,光合作用原理的应用,影响光合作用强度的因素？,CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。,例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。,(4)H2O：原料之一 (5)矿质元素：叶绿素的组成元素、g (6)叶龄：,H2O/矿质元素,光
13、照强度,光反应,温度的高低,暗反应,最适温度,随着温度的升高，酶活性降低，光合作用速率降低,二氧化碳浓度,暗反应,3、提高农作物光合作用强度的措施,3、适当提高CO2浓度,4、适当提高温度,5、适当增加植物体内的含水量,6、适当增加矿质元素的含量,2、合理密植,(2010安徽高考)为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25 条件下培养，实验结果如图所示。请回答：,(1)与D点相比，B点条件下限制玉米对CO2吸收量的因素是_，C点条件下限制玉米对CO2吸收量的主要因素是_。 (2)实验结果表明，在_的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合作用面积的角度考虑，采取_措施
14、能提高玉米的光能利用率。,光照强度(或光强),土壤含水量,土壤含水量40 %60%,合理密植,化能合成作用,自养生物,以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。,异养生物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,化能合成作用,利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。,光能自养生物,化能自养生物,所需的能量来源不同（光能、化学能）,能够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的合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,
15、化能合成作用,酶,光合作用与化能合成作用的比较,1、区别,含光和色素的细胞,所有活细胞,在光照下才能进行,与光无关，每时每刻都在进行,叶绿体（原核细胞除外）,细胞质基质和线粒体,合成有机物,分解有机物,储能，光能 化学能,放能，化学能热能和ATP,合成有机物，储存能量,分解有机物，释放能量,曲线分析,光合作用为生物界提供了赖以生存的物质和能量基础，细胞呼吸为生物体的生命活动提供了直接能源。下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述正确的是( ) A光合作用与细胞呼吸总是同时进行的 B光合作用形成的糖类和O2可在细胞呼吸中被利用 C光合作用产生的ATP主要用于细胞呼吸 D光合作用在叶绿体中进行，需要消耗O2 【解析】 本题考查光合作用与细胞呼吸的关系。光合作用必须在有光条件下才能进行，而细胞呼吸在有光和无光条件 下都能进行；光合作用可以为细胞呼吸提供糖类和O2，但光合作用的光反应中产生的AT
