一細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換器——葉綠體

1、能量之源光與光合作用,一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),問題探討,在蔬菜大棚內(nèi)為懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色的燈管，并且在白天也開燈.,用這種方法有什么好處？不同顏色的燈光對植物的光合作用有影響嗎？,用這種方法可以提高光合作用強(qiáng)度。因?yàn)槿~綠素吸收最多的是光譜中的藍(lán)紫光和紅光。不同顏色的光照對植物的光合作用會(huì)有影響。,為什么不使用發(fā)綠色光的燈管作為補(bǔ)充光源？,因?yàn)槿~綠素對綠光吸收最少，所以不使用綠色的塑料薄膜或補(bǔ)充綠色光源。,2.生命活動(dòng)的最終能源太陽能是如何轉(zhuǎn)變成化學(xué)能用于生命活動(dòng)的？.,通過植物細(xì)胞的光合作用,3.植物的光合作用是以太陽光能作為動(dòng)力的，植物為什么能捕獲光能進(jìn)行光合作用的？我們來比較健康幼苗與白化

2、苗的生長狀況，請分析為什么白化苗的長勢比正常幼苗差？,【重點(diǎn)知識(shí)回顧】,1、生物體的直接能源物質(zhì)？最終能源物質(zhì)？,生物體的直接能源物質(zhì)ATP,最終能源物質(zhì)光能,一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),正常苗,白化苗,正常幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料,白化苗不能進(jìn)行光合作用，無法制造有機(jī)養(yǎng)料,因?yàn)橛心懿东@光能的色素,捕獲光能的色素,綠葉中會(huì)有哪些種類的色素呢？ 它們分別是什么顏色的？ 各種色素在綠葉的含量相同嗎？,實(shí)驗(yàn)原理： 1.提?。壕G葉中的色素都能溶解于有機(jī)溶劑中，如無水乙醇、丙酮等。所以可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。 2.分離：綠葉中的色素不止一種，它們都能溶解在層析液中。然而，它們在層析液中的溶解

3、度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢，因而可用紙層析法進(jìn)行分離。 實(shí)驗(yàn)材料：,實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離,濃綠色的新鮮葉片,稱取5g的綠葉，剪碎，放入研缽中。,捕獲光能的色素,剪碎葉片,（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。）,少許二氧化硅和碳酸鈣 再放入10mL無水乙醇,迅速、充分的研磨,研磨葉片,將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。,收集濾液,封口。,收集濾液,分別在A、B、C、四個(gè)研缽中加克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色（或褐色）、幾乎無色。,注：“”表示加；“”表示不加。 （1） A

4、處理得到的溶液顏色是黃綠色 ，原因是： （2） B處理得到的溶液顏色是幾乎無色 ，原因是： （3） C處理得到的溶液顏色是深綠色 ，原因是： (4) D處理得到的溶液顏色是黃綠色 ,原因是：,.部分葉綠素受到破壞。 .葉綠素不溶于水。 .大量葉綠素溶于乙醇中。 D.沒有充分研磨,提取色素,A,B,C,D,制備濾紙條,畫濾液細(xì)線,要求：細(xì)、直、齊 重復(fù)23次,（2）分離色素,分離色素,原理：色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離色素。,層析液不能沒及濾液線,葉綠素的提取實(shí)驗(yàn),胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素a,葉綠素b,葉綠體中的色素,葉綠素,類胡蘿卜素,葉綠素a(藍(lán)綠色),葉綠素b（黃綠色）,胡蘿

5、卜素（ 橙黃色）,葉黃素（黃 色）,葉綠體能捕獲光能的色素主要有哪幾種,各呈什么顏色?分離時(shí)在濾紙條上分布的順序如何?,例1.某同學(xué)得到葉綠體色素 溶液后，取一圓形濾紙，在 濾紙中央滴一滴色素提取液， 再滴一滴層析液，色素隨層析 液擴(kuò)散得到如圖結(jié)果，則1、2、3、4四條色素帶依次表示 A.胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b B.葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b C.葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素 D.葉綠素b、葉綠素a、胡蘿卜素、葉黃素,A,葉綠素b,葉綠素a,葉黃素,胡蘿卜素,葉綠素a,胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素b,顏色,溶解度,擴(kuò)散速度,含量,橙黃色,黃色,藍(lán)綠色,黃綠色,最高,

6、最快,最低,最慢,最少,最多,3. 相鄰色素帶間的距離：最寬的？最窄？,種類,1.據(jù)色素帶的寬度定含量：葉綠素a葉綠素b 葉黃素胡羅卜素。,2.據(jù)色素帶的位置定溶解度：胡蘿卜素葉黃素 葉綠素a 葉綠素b,4. 用圓形濾紙分離，可得同心四個(gè)圓形色素環(huán),C55H72O5N4Mg,C55H70O6N4Mg,C40H56,C40H56O2,【典例2】（2010廣州模擬）下列是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法正確的是 A.提取色素時(shí)加入碳酸鈣是為了防止濾液揮發(fā) B.水稻在收獲時(shí)節(jié)，葉片中色素量的變化是（甲+乙）（丙+?。?C.四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大 D.四種色素

7、中，丙和丁主要吸收紅光,B,三、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵,1.選材時(shí)應(yīng)注意選擇鮮嫩、色濃綠、無漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。,2.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)以細(xì)、齊、直為標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)畫線時(shí)必須等上次畫線干燥后再進(jìn)行，重復(fù)2-3次。,3.層析時(shí)不要讓濾液細(xì)線觸及層析液。,四、注意事項(xiàng),1.因丙酮和層析液都是易揮發(fā)且有一定毒性的有機(jī)溶劑，所以研磨要快，收集的濾液要用棉塞塞住，層析時(shí)要加蓋，盡量減少有機(jī)溶劑的揮發(fā)。,2.在研磨時(shí)要加少許二氧化硅，目的是為了研磨充分，有利于色素的提?。患由僭S碳酸鈣的目的是為了防止研磨過程中，葉綠體中的色素受到破壞。,3.分離色素時(shí)，一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線接觸到層析液，這是因?yàn)樯匾?/p>

8、溶解在層析液中，導(dǎo)致色素帶不清晰，影響實(shí)驗(yàn)效果。,葉綠素b（黃綠色）,葉黃素（黃色）,75%,25%,C40H56,C40H56O2,C55H72O5N4Mg,C55H72O5N4Mg,C55H70O6N4Mg,影響葉綠素合成的因素,1.光照,光是葉綠素形成的必要條件,。一般植物在 黑暗中生長不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。,2.溫度,葉綠素合成過程有酶的參與。秋天葉片 變黃和早春寒潮過后水稻秧苗變黃，與低溫 使酶活性低，抑制葉綠素合成有關(guān)。,3.礦質(zhì)元素,N、Mg是合成葉綠素的必需元素，某些元素 (Fe)是葉綠素形成過程中某些酶的輔助成分。,葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,色素對光的吸收差

9、異,葉綠體中的色素提取液,葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。 注：因?yàn)槿~綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。,【例題3】如圖把綠葉色素溶液放在自然光源和三棱鏡之間，在鏡的另一側(cè)觀察，連續(xù)光譜中，不變暗的主要區(qū)域是 A.B B.A C.C D.以上都不對 【解析】選A。葉綠體中的色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，三棱鏡會(huì)使白光發(fā)生色散，A區(qū)為波長較長的紅光區(qū)，C區(qū)為波長較短的藍(lán)紫光區(qū)，中間為綠光區(qū)，它不易被色素吸收，所以此區(qū)為光亮區(qū)域。,例4.將長勢相同的三盆麥苗分別置于鐘罩內(nèi)，如圖所示，若干天后，與丙盆相比，甲、乙兩盆麥苗長勢,A.甲、乙、丙三

10、盆麥苗長勢相近 B.甲與丙長勢相近，乙比丙長勢差 C.乙與丙長勢相近，甲比丙長勢差 D.甲、乙長勢都比丙好,C,恩格爾曼第二個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,分析：這一巧妙的實(shí)驗(yàn)說明了什么？,葉綠體中的光合色素對不同波長的光吸收強(qiáng)度不同，主要吸收紅光和藍(lán)紫光，幾乎不吸收綠光。,0,400,500,600,700 nm,50,100,葉綠素b,葉綠素a,葉綠素主要吸收_ 類胡蘿卜素主要吸收_,葉綠素中的吸收光譜,藍(lán)紫光、紅光,藍(lán)紫光,類胡蘿卜素,有兩個(gè)吸收高峰,只有一個(gè)吸收高峰,400,500,600,700,注意：,1.在實(shí)驗(yàn)中，要降低光合作用，用單色光照， 如：用綠光照，光合作用最低。,2.,復(fù)色光白光：光合作

11、用最強(qiáng)。 溫室種植,用無色薄膜或無色玻璃各色光均能透過。,單色光：紅光下，光合作用最強(qiáng)；藍(lán)紫光次之 綠光最弱。,3. 有色薄膜或玻璃：降低光合作用。,紅色膜：只有紅光透過，植株只吸收紅光。,綠色膜：,只有綠光透過，植株只吸收綠光。,（有色薄膜，透過同色光，其他光被薄膜吸收了）,例題：對海洋巖礁上的藻類植物調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，一般在淺水處生長著綠藻，稍深處是褐藻，再深一些的水域中則以紅藻為主，直接影響海洋中藻類植物分布的主要因素是（ ） A陽光 B溫度 C海水含鹽量 D海水含氧量,解析：影響海洋植物分布的因素主要是陽光，不同顏色的光，對海水的穿透能不同，藍(lán)紫光的穿透能力最強(qiáng)，紅光穿透能力最弱，故深一些的

12、水域內(nèi)生長著紅藻（主要吸收藍(lán)紫光）。答案：A,為什么植物的葉片呈現(xiàn)綠色？,光照到物體表面后，該物體又將這種顏色的光反射出來，就是我們所見到的顏色。對植物而言，除了部分橙光、黃光和大部分綠光被反射外，其他的基本上都被葉綠素分子吸收了，所以植物的葉片呈現(xiàn)綠色。,1、熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象 葉綠素溶液在透射光下呈綠色，而在反射光下呈紅色，這種產(chǎn)生紅光的現(xiàn)象叫做熒光現(xiàn)象。 當(dāng)去掉光源后，用精密儀器還能測量到葉綠素溶液繼續(xù)輻射出微弱的紅光，這種現(xiàn)象稱為磷光現(xiàn)象。 熒光與磷光的產(chǎn)生都是由于葉綠素分子吸收光能后，又以光能的形式釋放出來的能量。,2、植物葉中色素的化學(xué)性質(zhì)與葉色的關(guān)系 （1）葉色呈綠色：葉綠素和類

13、胡蘿卜素的分子比例為3:1 （2）葉色變黃：寒冷時(shí)，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素穩(wěn)定。 （3）葉色變紅：秋天降溫時(shí)，植物體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，葉綠素因寒冷逐漸降解。,三、光合作用的完整單位葉綠體,38,1.下列標(biāo)號(hào)各代表： _ _ _ 2.在上分布有光合作用所需的 和 ，在中也分布有光合作用所需的 。,基質(zhì),酶,外膜,內(nèi)膜,類囊體膜,基粒,色素,酶,6,三、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,恩格爾曼的兩個(gè)實(shí)驗(yàn),三、葉綠體的功能,恩格爾曼的實(shí)驗(yàn),隔絕空氣黑暗環(huán)境 用極細(xì)光束照射,完全暴露在光下,結(jié)論： 氧是由 葉綠體釋放出來的， 葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。光合作用需要光照。,極

14、 細(xì) 光 束,黑暗無空氣環(huán)境中,光照下,恩格爾曼實(shí)驗(yàn)示意圖,三、葉綠體的功能,結(jié)論：葉綠體是進(jìn)行光合作用的主要場所,思考：,1為什么選用水綿做為實(shí)驗(yàn)材料？,2為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？,3為什么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全曝露在光下？,因?yàn)樗d不僅有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且螺旋分布于細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。,為了排除實(shí)驗(yàn)前環(huán)境中光線和氧的影響，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。,先選極細(xì)光束，用好氧細(xì)菌檢測，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之做對照，從而證明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的，并且氧是由葉綠體釋放出來的。,葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。 （1）光合作用的酶分

15、布在類囊體的薄膜上和基質(zhì)中，但光合作用色素分布在類囊體的薄膜上。 （2）葉綠體以囊狀結(jié)構(gòu)堆疊成基粒的方式增大膜面積，而線粒體以內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴的方式增大膜面積。,總結(jié)葉綠體的功能,例5.如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖，下列有關(guān)葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述錯(cuò)誤的是（ ） A.和具有選擇透過 性功能 B.上既有光合色素又有 與光合作用有關(guān)的酶 C.和上都有與光合作用有關(guān)的酶 D.有葉綠體的細(xì)胞才能進(jìn)行光合作用,D,鞏固練習(xí),1研磨綠葉時(shí)要加入碳酸鈣，其目的是 A使各種色素溶解在丙酮中 B使研磨充分 C防止色素分子被破壞 D加速研磨,2對“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，下列描述 正確的是 A將5g新鮮完整

16、的菠菜葉，放入研缽中，加入丙酮、石英砂、 CaCO3以后，迅速研磨 B用毛細(xì)吸管吸取少量濾液；沿鉛筆線處小心均勻地劃出一條 濾液細(xì)線，并連續(xù)迅速地重復(fù)劃23次 C把劃好細(xì)線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快 色素在濾紙條上的擴(kuò)散 D色素分子是有機(jī)物，不溶于水，所以研磨過程中加入丙酮是 為了溶解色素,C,D,4下圖所示“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的裝置正確的是 ( ) 5紙層析法分離葉綠體色素時(shí),濾紙上最下端的色素名稱和顏色分別是 ( ) A橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍(lán)綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b 6在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進(jìn)行色素分離，會(huì)看到近似同心的

17、四圈色素環(huán)，排在最外圈的色素是 ( ) A橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍(lán)綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b,B,D,A,7陽光通過三棱鏡能顯示出七種顏色的連續(xù)光譜。如果將一瓶葉綠素提取液放在光源和三棱鏡之間，連續(xù)光譜中就會(huì)出現(xiàn)一些黑色條帶，這些條帶應(yīng)位于( ) A綠光區(qū) B紅橙光區(qū)和綠光區(qū) C藍(lán)紫光區(qū)和綠光區(qū) D紅橙光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū),8用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長狀況相同的天竺葵，光照相同時(shí)間后，罩內(nèi)O2最多的是 ( ) A綠色罩 B黑色罩 C無色罩 D藍(lán)紫色罩,D,C,謝 謝！,課本：拓展題第2題提示:,是的,不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光,即

18、紅藻反射出了紅光,綠藻反射出綠光,褐藻反射出黃色的光。 水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對藍(lán)綠部分的吸收,即到達(dá)深水層的光線是相對富含短波長的光,所以吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層,吸收藍(lán)紫光較多的紅藻分布于海水深的地方。,2HNO2O2,硝化細(xì)菌,2HNO3能量,2NH33O2,硝化細(xì)菌,2HNO22H2O能量,硝化細(xì)菌,CO2H2O,(CH2O)O2,硝化細(xì)菌的化能合成作用過程:,化能合成作用,2009-12-01,湖南省桃江縣第四中學(xué) 李孟賢,52,17世紀(jì)比利時(shí)的海爾蒙特實(shí)驗(yàn),五年后,2009-12-01,湖南省桃江縣第四中學(xué) 李孟賢,53,結(jié)論：植物增重來自水分,+7

19、4.7kg,0.057kg,通過實(shí)驗(yàn)，海爾蒙特推翻了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，那他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論完全正確嗎？,從柳樹生活環(huán)境的角度分析，還應(yīng)考慮什么因素？,光、空氣,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二組,1802,02,（七） 1939年，魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn),同位素標(biāo)記法,結(jié)論：,（七）1880年, 恩格爾曼的實(shí)驗(yàn),氧氣是葉綠體產(chǎn)生的，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。,結(jié)論：,胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素a,葉綠素b,葉綠體中的色素,葉綠素（占總量的3/4）,葉綠體中的色素提取液,四種色素對光的吸收,葉綠素主要吸收_ 類胡蘿卜素主要吸收_,藍(lán)紫光,藍(lán)紫光、紅光,葉綠素a：,藍(lán)綠色,葉綠素b：,黃綠色,光合作用的場所葉綠體,色素,葉綠素 （3/4),類胡蘿卜素 (1/4),葉綠素a,葉綠素b,葉黃素,胡蘿卜素,吸收可見的太陽光,葉綠素主要吸收紅橙光和藍(lán)紫光;吸收綠光最少,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,一。色素的種類、顏色、含量、作用、組成元素,元素？,元素？,