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1、全球每天消耗接近70亿千克的O2,一个人平均一天消耗一千多克O2,第4节 能量之源光与光合作用,第5章 细胞的能量供应和利用,问题：,光合作用与绿叶中的色素有关吗？,天竺葵,银边天竺葵,银边翠,问题1：,变蓝色,不变蓝色,变蓝色,不变蓝色,实验结论：光合作用与绿叶中的色素有关。,检验银边植物叶制造淀粉实验现象：,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,问题：,叶绿体,问题：色素的分布,电子显微镜下的叶绿体：,叶绿体的结构示意图：,叶绿体的结构,叶绿体的结构示意图,叶绿体的结构,外膜,内膜,基粒,基质,叶绿体,类囊体,基粒,每个基粒都是由多个囊状结构类囊体堆叠而成。,叶绿体基粒的结构：,基
2、粒的作用是扩展受光面积。,问题：色素的分布,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,叶绿体类囊体薄膜上。,囊状结构,叶绿体的亚显微结构： 1、双层膜。 2、内部有许多基粒。 3、每个基粒都是由一个个囊状结构堆叠而成。 4、色素在类囊体的薄膜上。,叶绿体的结构特点： 内部有许多基粒和囊状结构，极大地扩展了受光面积，为酶提供了附着位点。,知识宝库：,问题3：,如何提取和分离色素呢？,提取和分离绿叶中的色素,设计思路：,方法：,原理：,步骤：,1、实验原理（2个）： （1）提取 色素易溶于有机溶剂，如无水乙醇、丙酮 （2）分离（纸层析法） 不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸
3、上扩散得 ，反之则 。,快,慢,提取和分离绿叶中的色素,2、方法步骤： （1）提取色素 （2）制备滤纸条 （3）画滤液细线 （4）分离色素 （5）观察结果,请看实验演示,提取和分离绿叶中的色素,5克,实验步骤1提取绿色叶片中的色素,二氧化硅,碳酸钙,10mL无水乙醇,实验步骤1提取绿色叶片中的色素,1、研磨时，加无水乙醇、二氧化硅和碳酸钙的目的分别是什么？,（1）无水乙醇用于溶解和提取色素；,（2）二氧化硅可使研磨充分；,（3）碳酸钙可防止研磨中色素被破坏,尼龙布,实验步骤1提取绿色叶片中的色素,实验步骤2制备滤纸条,6cm,1cm,1cm,实验步骤3画滤液细线（细直齐）,画2-3次,毛细吸管
4、,2、滤液线画得越齐越好，为什么？,层析时使色素充分分离，防止色素重叠,实验步骤4分离叶绿体中的色素,3mL层析液,3、滤液线为什么不能触及层析液？,色素会溶解在层析液中，就不会在滤纸上扩散开来,橙黄色,黄 色,蓝绿色,黄绿色,提取和分离绿叶中的色素,思考： 观察滤纸条上的色素带，你能： 得到哪些信息？ 得出哪些结论？,0.1,0.3,0.7,0.4,色素带 宽 度,色素带颜 色,观察试验结果,橙黄色,黄 色,蓝绿色,黄绿色,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,类胡萝卜素,叶 绿 素,绿叶中 的色素,提取和分离绿叶中的色素,约占1/4,约占3/4,0.1,0.3,0.7,0.4,扩散最快的是
5、 。 扩散最慢的是 。 色素带最宽的是 。 色素带最窄的是 。,胡萝卜素,叶绿素b,叶绿素a,胡萝卜素,自上而下：“胡爷爱币”,这四种色素吸收哪些光？,这四种色素对光的吸收有什么差别呢？,叶绿体中色素的吸收光谱,叶绿体中的色素提取液,色素的功能：,0,400,500,600,700 波长nm,50,100,叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光。,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。,吸收光能的百分比,类胡萝卜素,叶绿素b,叶绿素a,为什么植物的叶片呈现绿色？,对植物而言，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以植物的叶片呈现绿色。,例、为提高大棚蔬菜的产量，应采取的正确措施是 （ ） 安装红色透光薄膜 安装蓝
6、紫色透光薄膜 安装绿色透光薄膜 安装无色透光薄膜,D,二 光合作用的原理和应用,2000多年前，古希腊著名的哲学家亚里士多德认为：植物体是“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。,植物体内所有的营养物质都是来自于土壤吗？,-0.057kg,+74.75kg,结论：植物的物质积累来源于水。,不足：没有考虑到空气对光合作用的作用。,Joseph Priestley （1733-1804）,普里斯特利（英国）,结论：植物可以更新空气。,这说明了什么问题,结论：植物体只有在光下才能更新空气。,普里斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功,分析：,结论：,A 装置内存在CO2 B 装置中不存
7、在CO2,CO2是光合作用的原料之一。,设计实验探究光合作用需要CO2,德国科学家梅耶（R.Mayer) 1845年 根据能量转换和守恒定律 明确指出，,光能 化学能,光能转化为化学能 ，贮存在什么化合物中呢？,实验材料： 天竺葵、黑纸片、碘液、培养皿,实验步骤：,德国萨克斯绿叶遮光实验图解,溶解色素,暗处理,遮光：无变化,曝光：深蓝色,碘液检测,选叶遮光,该实验可以得出什么结论？,绿色植物在光合作用中制造了淀粉。,目的是消耗掉叶片中的营养物质（饥饿处理）。,进行对照实验。,为什么让叶片一半曝光，另一半遮光？,为什么要对整株植物暗处理？,恩格尔曼（美国）(G.engelmann,1809-18
8、84年),水绵：,水生，材料易得。 水绵有带状叶绿体，呈螺旋状排列。 细胞单行排列，呈丝状。,恩格尔曼实验,恩格尔曼的实验说明了什么问题？,二、捕获光能的结构,隔绝空气黑暗环境 用极细光束照射,完全暴露在光下,问题1：为什么选用水绵做为实验材料？,因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究,先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。,问题2.为什么把装片放在黑暗并且没有空气的环境中？,为了排除环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性,问题3为什
9、么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？,结论： （1）氧是由 叶绿体释放出来的 （2）叶绿体是光合作用的场所 （3）光合作用需要光照,想一想：,恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？,(1)、巧选材：水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。 (2)、巧设计：将装片放在黑暗且无空气的环境中，排除了光线和氧气的影响。 (3)、巧检测：选用好氧细菌检测，并且用了极细光束照射，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。 (4)、巧对照：黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。,光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢
10、，还是两者兼而有之？,光合 作用 （叶绿体）,光,H2O,(CH2O),O2,CO2,同位素标记法,同位素标记法,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。,回 顾,证实:光合作用释放的氧气来自于水,光合作用产生的有机物的合成过程是怎样的呢？,CO2的同位素,光合作用中制造了淀粉,植物可更新空气,植物只有在阳光下才能更新空气,H2O是光合作用的原料,科学家的探究历程,1648 海尔蒙特,1771 普里斯特利,1779 英格豪斯,1864 萨克斯,光合作用的场所是 叶绿体,1880 恩格尔曼,氧来自
11、于H2O,1939 鲁宾、卡门,CO2如何形成有机物,1948年 卡尔文,反应场所,H20,CO2,C6H12O6,光,原料,产物,H2 0,O2,条件,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成有机物和氧气，并把光能转化为化学能储存在有机物中的过程。,(四)实验中的注意事项：,1、加入二氧化硅：有助于研磨充分 2、加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏 3、加入无水乙醇：为了溶解、提取色素 4、尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等 5、试管口塞紧：防止乙醇挥发 6、干燥滤纸：透性好，吸收滤液多 7、滤纸条剪切去两角：使层析液同步到达滤液细线 8、画线要细直齐：为防止色素带重叠而影响分离效果 9、画两三次：是为积累更多的色素，使分离的色素带 明显 10、层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层 析液中而无法分离在滤纸条上 11、试管加盖是为了防止层析液的挥发,