第三节 能量之源----光与光合作用
市三中
孟进
一、捕获光能的色素和叶绿体结构 1、叶绿体的结构和功能？ 叶绿体的结构和功能？ 色素如何提取和分离？ 2、色素如何提取和分离？ 3、叶绿体的色素有哪些？ 叶绿体的色素有哪些？
光合作用的结构基础
外膜 内膜 基质 基粒
绿叶
叶片中的叶肉细胞
叶肉细胞 亚显微结构模式图
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叶绿体的功能
叶绿体是进行光合作用的场所。它 叶绿体是进行光合作用的场所。 内部的巨大膜表面上， 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， 许多吸收光能的色素分子，还有许 多许多进行光合作用所必需的酶。 多许多进行光合作用所必需的酶。
1.某同学在做绿叶中色素提取实验时，收集到的色素提 某同学在做绿叶中色素提取实验时， 某同学在做绿叶中色素提取实验时 取液为淡绿色，分析产生该结果的可能原因（ 取液为淡绿色，分析产生该结果的可能原因（ ） 研磨不充分， ①研磨不充分，色素未能充分提取出来 无水乙醇加入量太多， ②无水乙醇加入量太多，稀释了色素提取液 ③无水乙醇家的太少色素未提取出来 未加CaCO3粉末，色素分子已被破坏 粉末， ④未加 A. ① ② B. ③ ④ C. ① ② ④ D. ① ③ ④ 2.把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从 把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间， 把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间 镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是（ 镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是（ ） A.红光和蓝紫光区域 红光和蓝紫光区域 B.黄光和蓝紫光区域 黄光和蓝紫光区域 C.绿光和红光区 绿光和红光区 D.黄光和绿光区域 黄光和绿光区域
叶绿体亚显微 结构模式图
1.下列标号各代表： 下列标号各代表： 下列标号各代表 ① 外膜 ② 内膜 ③ 基粒 ④ 类囊体膜 ⑤ 基质 2.在④上分布有光合作用所需的 在 色素 和 酶 ，在⑤中也分布有光 合作用所需的 酶 。 ⑤ ①
叶绿体是进行 光合作用 的场所
②
③
④.
叶绿体的功能
实验——绿叶中色素的提取和分离 绿叶中色素的提取和分离 实验
萨克斯的实验
光照
暗处理
脱色
结论: 结论:
绿色叶片在光合作用中产生氧气还有淀粉。 绿色叶片在光合作用中产生氧气还有淀粉。
探究六
结论:氧气是叶绿体产生的 叶绿体是光合作用的场所 结论 氧气是叶绿体产生的;叶绿体是光合作用的场所 氧气是叶绿体产生的
探究七
光合作用氧来源的探究
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探究八
光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？ 光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？ 20世纪40年代，美国科学家卡尔文用14C 标记的CO2，供小球藻进行光合作用，然后 追踪检测其放射性，最终探明了CO2中碳在 光合作用中转化成有机物中碳的途径，这 一途径称为卡尔文循环。
【探索】要生成1分子的C 探索】要生成1分子的C 分子的H 2 O和C O 2 ？ 分子的H
6
H12 O 6，需要多少
类囊体的薄膜上 需光、色素和酶
水的光解： 水的光解：2H2O 光
光
暗反应阶段
叶绿体的基质中 不需光 色素 需 不需光、色素;需多种酶
CO2的固定：CO2+C5 的固定： 2C3 C3的还原：2C3 的还原：
[H] ATP （CH2O）+C5+H2O ） 酶
4[H]+O2
ADP+Pi
酶
ATP
ATP
酶
ADP+Pi
在这一过程中，光能到哪里去了？ 在这一过程中，光能到哪里去了？
1845年 1845年，德国科学家梅耶根据能量转化 与守恒定律明确指出， 与守恒定律明确指出，植物在进行光合 作用时，把光能转换成化学能储存起来。 作用时，把光能转换成化学能储存起来
探究五
一在 半暗 曝处 光放 ，置 一几 半小 遮的 光叶 片
探究三
普里斯特利实验
想一想
假如你是普利斯特利， 假如你是普利斯特利，当时你会 得到什么结论? 得到什么结论? 普利斯特利的结论：
植物能“净化”因燃烧或动物呼吸而变得污 植物能“净化” 浊的空气， 浊的空气，使空气变好。即植物可以更新空气
探究四 英格豪斯的实验
英格豪斯通过实验证明 绿色植物只有在光下才 能净化空气,他还发现, 光照下的绿色植物能够 释放气体,这种释放气 体的能力在夕阳西下是 降低,日落后完全停止.
(2)暗反应阶段 暗反应阶段 场所： 场所： 叶绿体的基质中 条件： 条件：多种酶
CO2的固定： 的固定： CO2＋C5 酶 ATP [H] 、
酶
2C3
物质Байду номын сангаас化： 物质变化：
(CH2O) ADP+Pi 糖类 中活跃的化学能转变为糖类等 中活跃的化学能 能量变化： 能量变化： ATP中活跃的化学能转变为糖类等 有机物中稳定的化学能
叶绿体中的叶绿素a和叶绿素 不溶于水 叶绿体中的叶绿素 和叶绿素b不溶于水 但 和叶绿素 不溶于水,但 易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。 易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。
叶片为什么往往是绿色的呢？
叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光吸收光谱的最强 主要吸收
区域400—500nm的蓝紫光部分 的蓝紫光部分 区域
叶绿素主要吸收红光和 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 主要吸收红光
叶绿素吸收光谱 的最强区域有两 个:一个是在波长 一个是在波长 为650—680nm 的红光部分,另一 的红光部分 另一 个是在波长为 430—450nm的 的 蓝紫光部分,对其 蓝紫光部分 对其 它光吸收较少,其 它光吸收较少 其 中对绿光吸收最 少.
实验原理:提取 (无水乙醇)、分离(层析液) 目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类 材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等 方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录 讨论： 1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？ 2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？
D
C
二、光合作用的原理和应用
1、什么是光合作用？ 、什么是光合作用？
光合作用：是指绿色植物通过叶绿体， 光合作用 是指绿色植物通过叶绿体，利用光 是指绿色植物通过叶绿体 能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物 糖类通常指葡萄糖）， ），并且释放出氧气的过 （糖类通常指葡萄糖），并且释放出氧气的过 程。
C
A
3.在色素提取和分离实验中，要使色素带清晰又整齐， 在色素提取和分离实验中，要使色素带清晰又整齐， 在色素提取和分离实验中 下列哪项措施与之无关（ 下列哪项措施与之无关（ ） A.定性滤纸要干燥 定性滤纸要干燥 B.剪去滤纸条一端的两角 剪去滤纸条一端的两角 C.滤液细线划的细、齐、均匀 滤液细线划的细、 滤液细线划的细 D.盖培养皿盖 盖培养皿盖 4.在圆形滤纸的中央点上，对叶绿体的色素进行色素层 在圆形滤纸的中央点上， 在圆形滤纸的中央点上 会得到近似同心的四个色素环， 析，会得到近似同心的四个色素环，排列在里面圈的 色素呈（ 色素呈（ ） A.橙黄色 B.蓝绿色 橙黄色 蓝绿色 C.黄绿色 D.黄色 黄绿色 黄色
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，防止镁从叶 绿素分子中移出)与 10ml无水乙醇。在研钵 中快速研磨。将研磨液 进行过滤。
叶绿体中色素提取和分离实验中几个关键问题
滤液中含有较多的色素； 取叶要新鲜 ， 滤液中含有较多的色素； 研磨要迅速充分，防止乙醇挥发，同时可以得到色素浓度较大的滤液； 研磨要迅速充分，防止乙醇挥发，同时可以得到色素浓度较大的滤液； 画滤液细线要重复２ 画滤液细线要重复２－３次，以便色素带清晰； 以便色素带清晰； 滤液细线要细、直，防止色素带重叠； 滤液细线要细、 防止色素带重叠； 滤液细线勿浸入层析液，防止色素溶解在层析液中； 滤液细线勿浸入层析液，防止色素溶解在层析液中； 层析时，烧杯要加盖，避免苯等有毒物质挥发出来污染空气； 层析时，烧杯要加盖，避免苯等有毒物质挥发出来污染空气； 实验结束，要用肥皂洗手，因为实验中可能接触了苯等有毒物质； 实验结束，要用肥皂洗手，因为实验中可能接触了苯等有毒物质； 滤纸条要避光保存， 滤纸条要避光保存，防止褪色
ATP
场所： 叶绿体内的类囊体膜上 场所： 色素、 条件 ：光、色素、 酶 光能 [H] + O2 水的光解： 水的光解：H2O 还原剂） （还原剂） 物质变化： 物质变化： 酶 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） 的合成： 的合成 能量（光能） ATP ＋ 转变为活跃的化学能贮存在ATP中 能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在 中 能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在
3、光合作用的过程 、 光反应 暗反应 划分依据: 划分依据:反应过程 是否需要光能
类囊体膜
H2O
酶
[H] Pi ＋ADP ATP
三碳化合物 2C3 CO2 五碳化合物 C5 蛋白质 脂质 糖类
C3 的 CO2的 多种酶 还原 固定 基质
类囊体膜
H2O
酶
[H]
(1)光反应阶段 光反应阶段
Pi ＋ADP
ATP中活泼的化学能转化为糖 中活泼的化学能转化为糖 类等有机物中稳定的化学能 类等有机物中稳定的化学能
1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H] 、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供 和ATP 2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成 、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成 ATP的原料 的原料ADP和Pi 的原料 和 3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系，是缺一 相互独立又同时进行， 、两者相互独立又同时进行 相互制约又密切联系， 不可的整体