能量之源光与光合作用正式.ppt

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1、第4节 能量之源光与光合作用,色素,光合作用,一 捕获光能的色素和结构,1.原理: （1）提取：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此，可用无水乙醇提取色素。,一、实验 ：绿叶中色素的提取和分离,（3）二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。,（2）分离：纸层析法。各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，色素就会随层析液在滤纸上的扩散而分离开。,实验结果：,讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色素带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？,实验结果:,胡萝卜素,类胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,叶绿素,含量最高的是？,在层析液中

2、溶解度最高的是？,吸收红光和蓝紫光,吸收蓝紫光,二、叶绿体的结构与功能 1.分布 主要分布在植物的_中。 2.形态：扁平的_或_。 3.结构,叶肉细胞,椭球形,球形,外膜,内膜,基粒,基质,类囊体,色素,酶,含有许多与光合作用有关的酶,4.功能 绿色植物进行_的场所。,光合作用,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。,二 光合作用的过程,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,吸收和转化光能，合成有机物，储存能量,3.少数原核生物没有叶绿体，但也能进

3、行光合作用。,光 反 应,水在光下分解,O2,H,光、酶、色素、水,过程：,场所：,基粒的类囊体薄膜上,1.物质变化,2.能量变化,条件：,（1）水的光解,（2）ATP的合成,暗 反 应,C5,固 定,2c3,场所：,条件：,过程：,叶绿体基质,酶、CO2、ATP 、H,多种酶 参加催化,1.物质变化,2.能量变化,ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能,还 原,（1）CO2的固定,（2）C3的还原,（3）ATP的水解,色素,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,H2O,O2,H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用总过程：,化能合成

4、作用：,利用环境中某些无机物氧化时所释放的化学能来把无机合成有机物。少数的细菌，如硝化细菌。,2HNO2+O2 2HNO3+能量,硝化细菌,举例：,6CO2+6H2O C6H12O6+6O2,能量,自养生物:,以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。,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。,所需的能量来源不同（光能、化学能）,例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,影响光合作用的因素及应用,影响光合作用强度的因素？,(色素、酶）,Mg、N等矿质元素； 酶的活性受温度等影响。,光照强度、光质、光照时间；,气体反应物,作为反应物和反应的媒介； 水分

5、气孔关闭CO2供应,影响光合作用强度的因素？,两种表示方法有什么区别呢？,1.光,光的三要素：,纵坐标代表实际光合速率（强度）还是净光合速率（强度）？ 如何判断曲线图中纵坐标代表的是总的还是净值？ ABC点各代表的意义？ 如果图中曲线表示的是阳生植物，那么阴生植物的曲线应当怎样？,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,A：呼吸强度；B：光补偿点；C：光饱和点,C,净光合速率,光合速率（强度）,阴生植物的光补偿点、光饱和点 阳生植物,净值=总值（实际值）呼吸消耗值,1.光,不过原点的曲线代表的是净值；题干交代“测定”的值一定是净值,A,B,光照强度,0,C,S1,S2,S3,呼吸消耗量： 净

6、积累量： 总光合作用量：,D,E,OA与OD围成的面积（S1+S3）,AC与AE围成的面积呼吸消耗（S2S1）,净值+呼吸消耗量（S2+S3）,对应训练：(07年高考山东卷) 以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是( ),A.光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的量与30时相等 B.光照相同时间，在20条件下植物积累的有机物的量最多 C.温度高于25时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等,A,制造的、产生的 值 测定的、积累的 值,总 净,【思考辨析】

7、1.判断正误 (1)在绿叶中色素的提取实验中加入二氧化硅可以防止破坏叶绿素。 ( ) 【分析】二氧化硅的作用是有助于研磨得充分。 (2)过滤研磨液时漏斗基部放一块剪好的滤纸进行过滤,将滤液收集到试管中。 ( ) 【分析】过滤时漏斗基部放置的是单层尼龙布,而不是滤纸,滤纸会吸收色素。,(3)叶绿体主要吸收蓝紫光和红橙光。 ( ) (4)没有叶绿体的生物无法进行光合作用。 ( ) 【分析】蓝藻等原核生物虽然不具有叶绿体,但具有进行光合作用所需的酶和色素,仍然可以进行光合作用。 (5)叶绿体的囊状结构上既有光合色素也有光合作用所需的 酶。 ( ),2.问题思考 (1)滤纸条上的滤液细线若触及层析液,

8、会出现什么现象,为什么? 提示：滤纸条上不会出现色素带。因为色素会溶解于层析液中。 (2)通过增强光照可以增加光合作用,使用白光还是红光更好一些?试分析原因。 提示：白光。因为叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,同时也吸收少量其他颜色的光。,一、绿叶中色素的提取和分离的实验分析 1.实验材料和试剂 (1)材料:叶片要新鲜、颜色要深绿,这样的叶片含有很多的色素。 (2)试剂及作用:,2.实验操作中的关键步骤 (1)研磨要迅速、充分,叶绿素不稳定,易被分解,研磨充分使叶绿体完全破裂,可提取较多的色素。 (2)滤液细线不仅要求细、直、齐,而且要求含有较多的色素,所以应待滤液干后再画一两次。 (3)

9、滤液细线不能触及层析液,否则色素会溶解到层析液中,使滤纸条上得不到色素带。,3.实验结果有关色素带的分析,(1)从色素带的位置可知,各种色素在层析液中溶解度的高低依次为:胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。(记忆口诀:胡黄a、b) (2)从色素带的宽度可知,各种色素的含量一般情况下为:叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。,【警示钟】 (1)色素在滤纸条上扩散的快慢不代表该色素的含量,而是与色素在溶剂中溶解度的大小相关。 (2)绿叶中色素的提取和分离用的都是有机溶剂,但两者的原理是不同的,不能混淆。,【学而后思】 (1)色素的提取非常成功,但层析后滤纸条上色素带非常模糊,其失败的原因可能有哪些? 提示：

10、画滤液细线次数太少。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。,(2)实验过程中,甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙,乙同学忘记加入无水乙醇,而是加入了水,请分析他们可能出现的实验结果。 提示：甲同学忘记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,提取的浓度较低,所以在滤纸条上的色素浓度很低,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。,【典例训练1】如图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具,下列叙述错误的是 ( ),A.图加入研钵内的物质有无水乙醇、SiO2、CaCO3 B.将糨糊状研磨液倒入中,

11、漏斗基部应放一块单层尼龙布 C.画滤液细线的要求是细、齐、直 D.层析结果色素带最宽的是叶绿素b,扩散最快的是叶黄素 【解题关键】解答本题的关键是分析所代表的操作步骤,结合各步中的关键点进行相应的分析。,【解析】选D。色素提取时加入无水乙醇的目的是溶解色素,加入SiO2的目的是使细胞中的色素更容易释放出来,加入CaCO3的目的是防止SiO2对色素造成破坏,在过滤时漏斗的基部应放一块单层尼龙布,层析的结果是叶绿素a的色素带最宽,扩散最快的是胡萝卜素。,【互动探究】(1)中色素带从上到下依次是什么颜色? 提示：橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。 (2)过程过滤完成后要采取什么措施? 提示：用棉塞塞紧试

12、管口。 【方法规律】四条色素带的记忆口诀 胡黄a、b向前走,橙黄蓝黄颜色留; 叶绿素a、b手拉手,蓝绿黄绿排后头; 胡萝卜素最纤细,叶绿素a最宽厚。,【变式备选1】下列是关于绿叶中色素的提取和分离实验的几种说法,其中正确的是 ( ) A.色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同 B.研磨叶片时加CaCO3的作用是使研磨更加充分 C.色素分离的结果可以用下图表示 (1、2、3、4分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b) D.层析液可用93号汽油代替,【解析】选D。色素提取的原理是色素能溶解于有机溶剂,而分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同;研磨叶片时加入CaCO3的目的是为了防止色素被破

13、坏;若色素分离的结果如选项C图中所示,则1、2、3、4分别表示的是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素;93号汽油在化学性质上与层析液有相似之处,所以可以用93号汽油代替层析液。,二、叶绿体结构与功能及实验验证 1.叶绿体的结构及功能 (1)结构: 色素的分布:与光合作用相关的色素只分布在类囊体的薄膜上。 酶的分布:与光合作用相关的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中。 (2)功能: 叶绿体内的基粒和类囊体扩展了受光面积,含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶,因此叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,2.叶绿体功能的实验验证 (1)实验过程及现象: (2)实验结论: 叶绿体是进行光合作用的

14、场所。 O2是由叶绿体释放的。,(3)实验设计巧妙之处: 实验材料选择水绵和好氧细菌: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的部位。 没有空气的黑暗环境:排除了氧气和光的干扰。 用极细的光束点状投射:叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位,相当于一组对照实验。 进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验:明确实验结果完全是由光照引起的等。,【警示钟】 叶绿体中的两个“不同” (1)光合作用的酶和光合作用色素分布的位置不完全相同。光合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中,但光合色素只分布在类囊体的薄膜上。 (2)叶绿体和线粒体增大膜面积的方式不同。叶绿体以囊状结构堆叠成基

15、粒的方式增大膜面积,而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积。,【学而后思】 (1)一般植物的叶片在春夏季为绿色,而在秋季呈黄色。请分析出现这一现象的原因。 提示：夏季时叶片中含有丰富的叶绿素,秋季温度降低后叶绿素被破坏,叶片中只剩下类胡萝卜素,所以叶片呈现黄色。 (2)根据与光合作用有关酶的分布,推测光合作用进行的具体场所有哪些,与叶绿体内膜有直接关系吗? 提示：光合作用酶主要分布在叶绿体的基质中和基粒上,而在叶绿体内膜上没有与之相关的酶,据此推测光合作用是在叶绿体的基粒上和基质中进行的。,【典例训练2】为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生,某学者设计了以下实验:制作载有水绵和好氧细菌

16、的临时装片,用极细光束照射水绵,同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析,不正确的是 ( ) A.在光束照射到水绵之前,应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱 B.临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中 C.好氧细菌起指示作用 D.水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验,【解题关键】解答本题的关键是明确该实验的自变量及好氧细菌的生活习性决定了它在该实验中的作用。 【解析】选A。本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生氧气,而与光照的颜色种类没有关系,不用三棱镜将混合光分解成连续光谱;为了防止空气对实验结果的影响,应该排除空气;好氧细菌的分布密疏,表示了氧气产生的多少;水绵的叶绿体便于观察有利于设置对照

17、实验。,【变式备选2】1880年,美国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵上,并在水绵悬液中放入好氧细菌,观察细菌的聚集情况。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的结论是 ( ) A.细菌对不同的光反应不一,细菌集中的地方,细菌光合作用强 B.好氧细菌集中的地方,O2浓度高,水绵光合作用强 C.好氧细菌集中的地方,产生的有机物多,水绵光合作用强 D.好氧细菌大量消耗O2,使水绵光合作用速率加快,则该种光有利于光合作用,【解析】选B。好氧细菌集中的地方就是O2多的地方,O2是光合作用的产物,所以此处的光合作用强。该实验的思路就是以好氧细菌聚集为

18、观察指标,代表O2的释放情况,表明光合作用在哪种光区最强,而与产生有机物的多少无关。,【备选要点】 叶绿体中色素的吸收光谱 1.叶绿体中色素的吸收光谱 太阳光不是单一的光,到达地表的光是大约从300 nm的 紫外光到2 600 nm的红外光。其中只有波长大约在390 nm760 nm之间的光是可见光。当光束通过三棱镜后,可把白光分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色连续光谱,这就是太阳光的连续光谱。 叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个:一个在波长为640 nm660 nm之间的红光部分,另一个在波长为430 nm450 nm的蓝紫光部分。,2.用三棱镜观察叶绿体中色素的吸收光谱 提取叶绿体中的色素,

19、按如图所示进行观察。 通过叶绿体色素提取液的光线,经三棱镜分色后,会发现在红光和蓝紫光区域的光线变暗,说明这部分光线被叶绿素吸收了。 绿光几乎不被吸收,被完全透过,所以看到的色素提取液颜色呈绿色。,1.(基础理论辨析题)下列说法与叶绿体中色素提取相关的有( );与色素分离相关的有( ) A.加入少许二氧化硅使研磨充分 B.用无水乙醇将叶绿体中的色素进行提取 C.滤纸条的最上面的色素带呈橙黄色 D.溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散越快 E.滤液细线不能触及层析液 F.过滤时漏斗中放一块单层的尼龙布 G.用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔细线画出一条细线,待滤液干后,重复一两次,【解析】选A、B、

20、F;C、D、E、G。提取色素时,加入少量的二氧化硅是为了使研磨充分,提取较多的色素;色素溶解于无水乙醇中,可以用无水乙醇进行提取;经过层析后滤纸条上的色素带分开,最上面的色素呈橙黄色;溶解度高的色素层析时扩散速度最快;层析时滤液细线不能触及层析液,防止色素溶解于层析液中;提取色素时用单层尼龙布进行过滤,得到含有色素的滤液;层析时要将滤液用毛细吸管画在滤纸条减去两角的一端。,2.下列关于色素的提取与分离实验的有关叙述中,错误的是 ( ) A.加入CaCO3是为了防止色素被破坏 B.加入SiO2有利于破坏叶肉细胞 C.加入无水乙醇的目的是溶解色素 D.滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离 【

21、解析】选D。CaCO3是用来防止色素被破坏;SiO2是为了充分研磨;无水乙醇是用于提取色素的溶剂;色素的量合适才能使分离效果明显。,3.如图为叶绿体结构示意图,下列叙述不正确的是 ( ) A.1具有选择透过性 B.吸收光能的色素分布在2上 C.与光合作用有关的酶只分布在3中 D.叶绿体具有双层膜,【解析】选C。叶绿体是由双层膜构成的,它们具有选择透过性,吸收光能的色素分布在由囊状结构堆叠而成的基粒上;与光合作用有关的酶分布在基粒上和基质中。,4.如图是在“绿叶中色素的提取和分离”实验 中得到的四条色素带,若将其置于暗室中,并 用红光照射,色素带呈现暗色的是 ( ) A. B. C. D. 【解

22、析】选C。若用红光照射时,红光被吸收后,所在的色素带就会呈现暗色,由于叶绿素能吸收红光,所以呈现暗色。,5.下图是叶绿体中色素的提取和分离过程图解,根据所学知识回答下列问题: (1)图一是色素的提取,其中甲过程按a、b、c依次加入5 g绿叶、SiO2和CaCO3少许、10 mL ;加入c的作用是 。,(2)图一中乙过程是过滤得到含有色素的滤液,其中用的单层尼龙布而不用纱布,原因是 。 (3)图二中戊是沿铅笔细线画出含色素的滤液细线e,要求做到画出的e要 ,所以在画线时每画一次滤液后要待干后再画下一次,重复23次。 (4)图二中己是纸层析分离色素的步骤,其中h是 ,g和f的位置关系是 。,【解析】(1)除向研钵中加入材料、SiO2和CaCO3外,还应加入溶解并提取色素的无水乙醇。 (2)单层尼龙布过滤效果好,而纱布还具有吸收色素的能力。 (3)画滤液细线时要注意画得细、直、齐,这样在色素分离时现象才能明显。 (4)图二中己是纸层析分离,由于色素易溶于层析液,所以不能让层析液没及滤液细线。,答案：(1)无水乙醇 溶解色素 (2)纱布对色素的吸收性强,会遗失部分色素,导致色素含量降低 (3)细、直、齐 (4)层析液 g不能没及f,