第五章第四节能量之源

第四节 能量之源——光与光合作用
思考: • 为什么绝大多数植物叶片是绿色的? • 为什么大多数植物叶片在秋天会变成黄色呢？
一、捕获光能的色素和结构
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实验：绿叶中色素的提取和分离 实验原理 方法步骤 注意事项 实验结果
实验原理
叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中， 可以用来提取色素。 色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上 的扩散速度有差别，可以用来分离色素。
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。 蓝紫光、红光 叶绿素主要吸收___________ 蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收________
功能:吸收传递转化光能.
【主要吸收蓝紫光】 胡萝卜素（橙黄色）
绿 叶 中 的 色 素
类胡萝卜素
（含量约1/4）
叶绿素
（含量约3/4）
叶黄素（黄色） . 叶绿素a（蓝绿色）
巩固练习
6、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( B )
7、在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离， 会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ( A ) 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 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 ( C ) A．绿色罩 B．黑色罩 C．无色罩 D．蓝紫色罩
酶
2C3 供氢 〔H〕 酶 ATP ADP+Pi 供能 酶 还 原
固 定 C5
CO2
（CH2O）
ATP中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能
2、暗反应阶段 叶绿体基质 场所： 条件：酶， [ H]，ATP 物质变化： 酶 二氧化碳的固定： CO2 + C5 → 2C3
三碳化合物被还原： 酶 2C3 + 〔 H 〕 （CH2O）+C5 ATP 能量变化：
有光才能进行
第二阶段：暗反应
有光、无光都能进行
光反应阶段: 1.水的光解 2.ATP的合成
H2O 水在光下分解 叶绿体 中的色素 O2 直接释放到 空气中 在暗反应中做 〔H〕 还原剂 为暗反应阶 ATP 段提供能量 ADP+Pi 光能→ATP中活跃的化学能
酶
光能
酶
1、光反应阶段
条件： 光能、 酶、 色素
叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。 光合产物中有机物的碳来自CO2
CO2+H2O
光能 叶绿体
(CH2O)+O2
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。
光能 叶绿体
CO2＋H2O
（CH2O）＋O2
糖类
三、光合作用的过程
第一阶段：光反应
3、画滤液细线：细、直、齐。 用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线 均匀地画，待滤液干燥后再画2—3次。
4、分离色素：3ml层析液，将滤纸条有滤液 细线的一端朝下，略微倾斜靠着烧杯内壁， 轻轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。
４．分离色素
注意： 1、层 析液不 能没及 滤液细 线； 2、层 析时要 加盖。
方法步骤
取材 ↓
提取色素 ↓
制备滤纸条 ↓ 画滤液细线 ↓ 纸层析法分离色素
1、提取色素：
方法与步骤：称
取5g左右的鲜叶，剪碎， 放入研钵中。加少许的 石英砂（充分研磨）和 碳酸钙 (中和细胞中的 酸，防止色素被破坏)与 10ml无水乙醇。在研钵 中快速研磨。将研磨液 进行过滤。
2、制备滤纸条： 长6cm 宽1cm，剪去一端的两角，在距离剪 角一端1cm处用铅笔画一条线。
年代
18世纪中期
科学家
海尔蒙特
普利斯特利
结论
植物生长所需的营养来自水 植物可以更新空气 只有在光照下只有绿叶才可以更新空气 植物光合作用把光能转变成化学能储存 起来 绿色叶片光合作用产生淀粉
1771
1779 1845 1864
1880 1939
20世纪40代
英格豪斯 R.梅耶 萨克斯
恩格尔曼 鲁宾、卡门 卡尔文
场所： 叶绿体类囊体的薄膜上 物质变化:
水的光解 ： 2H2O →4〔H〕+ O2 ATP的合成 ： ADP + Pi + 能量 → ATP 能量变化: 光能→ATP中活跃的化学能
酶
光解
1.二氧化碳的固定 CO2 + C5 → 2C3 暗反应阶段： 2.三碳化合物被还原
酶 2C3 + 〔 H 〕→（CH2O）+C5 ATP
绿叶
叶片中的叶肉细胞
叶肉细胞
亚显微结构模式图
叶绿体亚显微 结构模式图
叶绿体
• 1817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。
实验结果：
问题：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？
2013-8-13 12
分析实验结果
色素种类 胡萝卜素 色素颜色 橙黄色 溶解度 最高 较高 较低 扩散速度 最快 较快 较慢
叶黄素
叶绿素a 叶绿素b
黄色
蓝绿色
黄绿色
最低
最慢
四种色素对光的吸收
叶绿体中的 色素提取液
与生活、生产的联系
温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻 璃、塑料薄膜？ 无色
(1999高考题)在植物实验室的暗室内，为了尽可能 地降低植物光合作用的强度，最好安装（ B ）。 A、红光灯 B、绿光灯 C、白炽灯 D、蓝光灯
1.下列标号各代表： 内膜 基粒 ① 外膜 ②________③_________ 基质 ④ 类囊体膜 ⑤________ 2.在④上分布有光合作用所需的 色素 和 酶 ， 在⑤中也分布有光合作用所需的 酶 。
6、光合作用过程的正确顺序是（ Ｄ
）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能 ④水的光解⑤三碳化合物被还原 A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（Ｂ）
Ａ．三碳化合物 Ｃ．［Ｈ］ Ｂ．五碳化合物 Ｄ．氧气
8、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原 子，14C的转移途径是（ D ） A、CO2 叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类 9、在光合作用过程中，能量的转移途径是（ A、光能 ATP 叶绿素 葡萄糖 B、光能 叶绿素 ATP 葡萄糖 C、光能 叶绿素 CO2 葡萄糖 D、光能 ATP CO2 葡萄糖
2提高农作物光合作用的措施有哪些?
（1）适当提高光合作用强度，延长光照时间
（2）适当提高CO2浓度
（3）适当提高温度、合理灌溉和施肥，提供适量的 必需矿质元素。
练习
1、光合作用中，糖类是在 暗反应 阶段形成的， O2是在 光反应 阶段形成的，ATP是在 光反应 阶 段形成的。 2、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是 （ B） A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2 3、与光合作用光反应有关的是（ A ） ①H2O ②ATP ③ADP ④CO2 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
1642年海尔蒙特的实验
五年后
柳树增重74.47kg
土壤只减少0.06kg
结论：植物增重主要来自水分 海尔蒙特的实验设计有什么 不足的地方？
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， 所以有人认为植物跟动物一样也能使空气变污浊？
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，吸收的是CO2。
①
6
②
⑤ ③
24
④
巩固练习
1 、从绿叶中提取色素，选取的最佳叶片应是（ D ）。 A. 肥嫩多汁的叶片 B. 革质叶片 C. 刚刚长出来的小嫩叶 D. 鲜嫩，颜色浓绿的叶片 2 、绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是（ C ）。 A. 色素提取液中的不同色素已经分层 B. 阳光的照射使各种色素能彼此分开 C. 色素在层析液中的溶解度不同 D. 丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度不同 3 、在绿叶中色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其 目的是（ C ）。 A. 防止叶绿素被破坏 B. 使叶片充分研磨 C. 使各种色素充分溶解在无水乙醇中 D. 使叶绿素溶解在无水乙醇中
4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段， 下列说法正确的是（ D ） A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应 5、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的部位在叶 绿体中依次为 ( B) ①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜 A．③② B．③④ C．①② D．④③
联系
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和 ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。
光能
CO2+H2O
叶绿体
（CH2O)+O2
四、光合作用的原理的应用
学习课本P104 – 105 ”光合作用原理的应用”的内容, 回顾刚刚所学知识,讨论如下问题:
1 影响光合作用的因素有哪些? CO2、光照、温度、水、矿质元素等
光 能
R· 梅耶
化 学 能
储存在什 么物质中？