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1、第5章,细胞的能量供应和利用,第4节能量之源光与光合作用,第1课时 光合作用探究历程 及 色素提取和分离实验,众所周知，一颗种子播种在土壤中，在适宜的条件下便可萌发生长。有的可长成高达数十米的参天大树；有的在其最适合生长的季节里具有惊人的生长速度。如玉米在拔节期每天大约可长高8厘米，而大牡竹曾有一天增高41厘米的记录。,植物生长所需的营养物质是从哪里来的？,一、光合作用的探究历程,光合作用的探究历程,1771年 普利斯特利实验,1779年 英格豪斯实验,1843年 梅 耶 实 验,1864年 萨 克 斯 实 验,1939年鲁宾与卡门实验,1771年,1779年,1845年,1864年,1939
2、年,公元前 3世纪,1648年,1880年,1980年 恩格尔曼实验,1648年 海尔蒙特实验,公元前3世纪亚里士多德,公元前3世纪，古希腊亚里士多德提出，植物生长所需的物质全部来自于土壤。,17世纪早期，比利时科学家 海尔蒙特第一次试图用定量的方法研究植物的养料来源。,2/10,实验1 海尔蒙特柳树实验（1648年）,图C,结论： 植物生长所需的养料主要来自于水，而不是土壤。,3/10,结论：植物可以更新空气,有人重复了普利斯特利的实验，却得到相反的结果，为什么？,实验2 普利斯特利（1771年）,4/10,缺少空白对照，实验结果说服力不强。,实验3 荷兰的英格豪斯（1779）,通过500多
3、次实验，得出结论：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，吸收的是CO2。,光能,化学能,储存在什么物质中？,1845年，梅耶（德国）,5/10,CO2 H2O O2,光能,绿色叶片,黑暗处理,遮光曝光,碘蒸气,不变蓝变蓝,结论：绿色叶片的光合作用产生了淀粉。,实验4 （德）萨克斯实验（ 1864年）,6/10,CO2H2O （CH2O）O2,光能,1、消耗掉叶片中的营养物质，避免对实验结果的影响,2、进行自身对照 （自变量是光照，因变量是叶片颜色的变化）,1、为什么对叶片先进行暗处理（饥饿处理）
4、？,2、为什么让叶片的一半曝光， 另一半遮光呢？,7/10,本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时，还证明了光照是光合作用的必要条件。,光合作用在 哪里 进行呢？,实验4 （德）萨克斯实验（ 1864年）,(2)实验结论,叶绿体是进行光合作用的场所。 O2是由叶绿体释放的。,实验5 恩格尔曼的实验,相互对照还是自身对照？ 自变量是？因变量是？,自身对照，自变量为光照的有无(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧菌的分布。,选材好。 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察； 用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。,设计妙。 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； 用极细的光束照射，叶绿体上
5、可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。,恩格尔曼实验的巧妙之处,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。,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,光合作用总反应式,8/10,1897年，人们首次把绿色植物的上述生理活动称为光合作用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。,提出问题：探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？,五 美国的科学家鲁宾和卡门实验（1939年）,1、需要标记什么元素？ 2、怎样设计对比实验？,问题讨论：,C18O2、H218O,C18O2+H2O CO2+H218O,预测1：第一组
6、为O2，第二组为18O2，来自H2O； 预测2：第一组为18O2 ，第二组为O2 ，来自CO2； 预测3：两组既有18O2、也有O2，来自两者。,第一组,第二组,五 美国的科学家鲁宾和卡门实验（1939年）,结论：光合作用释放的氧气来自水,第一组,第二组,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,相互对照还是自身对照？ 自变量是？因变量是？,五 美国的科学家鲁宾和卡门实验（1939年）,相互对照，自变量为标记物质(H2O与C18O2)，因变量为O2的放射性。,卡尔文及其同事用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置,他用14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，从而进一步揭示了光合作用
7、中复杂的化学反应。,卡尔文循环,六、（美）卡尔文实验（1948年）,同位素标记法 放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。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。,光合作用发现过程,发 现 内 容,发现年代,公元前3世纪,植物生长所需物质来自土壤（古希腊：亚里士多德）,植物生长需要的物质是水H2O（比利时：海尔蒙特）,1648年,植物可以更新空气（英国：普里斯特利,1771年,植物更新空气需要光照（荷兰: 英格豪斯）,1773年,绿色植物通过光合作用吸收CO2释放O2（瑞士：塞尼比尔）,17
8、82年,绿色植物通过光合作用制造了淀粉（德国：萨克斯）,1864年,叶绿体是光合作用的场所（美国：恩格尔曼）,1880年,光合作用释放的O2全部来自H2O（美国：鲁宾和卡门）,1939年,光合作用的发现史,光合作用的概念,绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的有机物（通常指糖类中葡萄糖）并且释放出氧气的过程。,将一株植物培养在H218O中并进行光照，过一段时间后18O存在于 A光合作用生成的水中 B仅在周围的水蒸气中 C仅在植物释放的氧气中 D植物释放的氧气和周围的水蒸气中,D,历经一个半世纪,经过许多科学家的实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物,在
9、下面几个著名实验中,相关叙述正确的是()。 A.普里斯特利指出了植物更新空气且光在这个过程中起关键作用 B.萨克斯的实验中,叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质 C.恩格尔曼的实验中,定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D.鲁宾和卡门的实验中,用18O标记CO2,证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2,B,普里斯特利指出了植物更新空气,并不知道光在这个过程中起关键作用;恩格尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体释放出来,并不能定量分析光合作用生成的氧气量;鲁宾和卡门的实验中,用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2,用18O标记CO2属于
10、对照组。,解析,二、捕获光能的色素 提取和分离,因为有捕获光能的色素,为什么植物能利用光能?,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？,提取：绿叶中的色素溶于_而不溶于水， 可用_提取色素。 分离：各种色素在_中溶解度不同，_随 _在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各 种色素相互分离。,有机溶剂,无水乙醇,层析液,溶解度高的,层析液,绿叶中色素的提取和分离,操作步骤：,提取色素,制备滤纸条,画滤液细线,分离色素,观察与记录,1.请完成下表中的实验流程。,充分研磨,保护色素,溶解、提取色素,过滤叶脉及二氧化硅等,防止乙醇挥发,续表,透性好、吸收滤液多,使
11、层析液同步到达滤液细线,为防止色素带重叠而影响分离效果,是为积累更多的色素, 使分离后的色素带明显,分离绿叶中的色素,防止层析液中的成分挥发,色素溶解于层析液中而无法分离,取决于色素在溶剂中溶解度的大小,2. 实验现象、结论。,最少,最高,较少,较高,最多,较多,较低,最低,答案：,充分是为了研碎细胞保证色素溶出;迅速是为了减少无水乙醇挥发,乙醇挥发性较强,塞紧盛有色素滤液的试管口也是因为挥发性。,思考:提取叶绿体中色素时,为什么要迅速、充分研磨,叶绿素b,叶绿素a,叶黄素,胡萝卜素,取决于色素含量,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）
12、,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,绿叶中的色素,答案：1.(1)画滤液细线次数太少。(2)滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。,答案：甲同学忘记了加入二氧化硅和碳酸钙会使研磨不充分，导致释放的色素数量减少，提取浓度较低，所以在滤纸条的色素浓度很低，颜色很浅； 乙同学加入了水，由于色素只能溶解于有机溶剂中，所以用水提取不到任何色素，滤纸上没有出现色素带。,【典例精析1】在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶绿体的色素滤液，进行色素分析，会得到近似同心环状的四个色素圈，排在外圈的色素呈（ ） A.橙黄色 B.黄色 C.蓝绿色 D.黄绿色,A,【典例精析2】.某同学用韭黄研磨后的提取液
13、进行色素分离，在滤纸条上将出现几条明显的色素带（ ） A.0条 B.1条 C.2条 D.4条 【解析】韭黄生长在没有光照的环境中，因此不含有叶绿素，只含有叶黄素和胡萝卜素两种色素。,C,C,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,叶片为什么往往是绿色的呢？,例1右图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图,则判定A和B分别为()。,【解析】根据曲线分析可知,A主要吸收红光和蓝紫光,B主要吸收蓝紫光,因此A为叶绿素,B为类胡萝卜素。,A.叶绿素、类胡萝卜素 B.类胡萝卜素、叶绿素 C.叶黄素、叶绿素a D.叶绿素a、叶绿素b,A,技巧归纳 此题为识记题。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类
14、胡萝卜素主要吸收蓝紫光,曲线中的波峰对应波长的光吸收量最大。,拓展1：不同颜色温室大棚的光合效率,无色大棚：各色光均能通过；有色大棚主要透射和反射同色光，其他光被吸收，所以用无色透明大棚光合效率最高。 而叶绿素对绿光吸收最少，绿色的薄膜的大棚光合效率最低,思考：生活中，无色大棚和绿色大棚哪个应用广泛？为什么,光质与光合效率,不同波长的光对光合效率影响不同。 光合效率大小为：白光红光、蓝紫光橙黄光绿光。 叶绿体中的色素吸收最多的是蓝紫光和红光，在日照的基础上，用红色、蓝色灯光也以提高光合效率 不同颜色的藻类不同波长的光,光照 温度 Mg元素 若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄。 Fe元素 是
15、叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe幼叶先变黄。,拓展2： 影响叶绿素生物合成的因素,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a(蓝绿色),叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,（吸收红光和蓝紫光）,（吸收蓝紫光）,含量约占3/4,含量约占1/4,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。,光合作用的色素,第2课时 光合作用过程的研究,光合作用的反应式概括为：,原料 产物 动力 场所,光合作用：指绿
16、色植物通过叶绿体，利用光 能，把二氧化碳和水转化为储存 着能量的有机物，并且是释放出 氧气的过程。,CO2+H2O,（CH2O）+O2,太阳光,叶绿体,叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，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。,光合作用在叶绿体中是怎样进行的呢？,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,光能,直接释放到空气中,为第二阶段提供还原剂,H2O,光反应阶段,能量变化,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,水的光解：,物质变化,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,场所：,条件：,ATP的合成：,多种酶 参加催化,2C3,（CH2O）,光反应阶段,暗反应阶段,能量变化,C3的还
