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生态缸是非常受 人们欢迎的一种 装饰品。生态缸 常设有光源或是 放置在光线较好 的室内位置。假 如放置于黑暗当 中,整个生态缸 会很快崩溃,生 态缸里的水草、 鱼等会很快死亡 。这是为什么呢 ? 光合作用 是生物界获得能量、 食物和氧气的根本途径 。 追根溯源,对于绝大多数生物来说, 活细胞所需能量的最终源头是 太阳能 。 将光能转换成细胞能够利用的化学能的 是 光合作用 。 进行光合作用的细胞,首先要能够 。 捕获光能 一、绿叶中色素的提取和分离一、绿叶中色素的提取和分离 11、实验原理、实验原理 提取 色素能溶解在有机溶剂无水乙醇 中,所以可用无水乙醇提取色素。 分离 利用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。 22、实验步骤、实验步骤 (一)提取绿叶中的色素 材料:5g鲜叶 (1)研 SiO2——有助于研磨充分 磨 药品 CaCO3 ——防止色素被破坏 无水乙醇——溶解色素 (2)过滤:获取绿色滤液 (二)制备滤纸条 铅笔线 画铅笔细线 (三)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。 滤液细线 画滤液细线 ★要求:细而齐 重复2—3次 (四)分离绿叶中的色素 ★ 层析液不能没及滤液细线 ——防止色素溶于层析液 胡萝卜素 培养皿 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 层析液 插滤纸条 滤纸上色带的排列顺序如何?宽窄如何?说明什么? 色素种33、实验结论、实验结论类 颜色 色素含量 溶解度胡萝卜素扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素a 叶 素b 绿 叶绿素b 橙黄色橙黄色 最少最少 高 快 黄色黄色 较少较少 蓝绿色蓝绿色 最多最多 低 慢 黄绿色黄绿色 较多较多 二、绿叶中色素的种类和作用二、绿叶中色素的种类和作用 绿 胡萝卜素(橙黄(橙黄色) 类胡萝卜素 叶 (占1/4) 叶黄素 (黄色) 中 的 叶绿素a(蓝绿色(蓝绿色) 色 叶绿素 素 (占3/4) 叶绿素b(黄绿色(黄绿色) 叶绿体中的 色素提取液 四种色素对光的吸收 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 光照到物体表 面后,该物体又将 这种颜色的光反射 出来,就是我们所 见到的颜色。对植 物而言,除了部分 橙光、黄光和大部 分绿光被反射外, 其他的基本上都被 叶绿素分子等所吸 收了,所以植物的 叶片呈现绿色。 1. 在光照强度相同的情况下,为绿色植物 提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作 用的产物较多 C A.红光 B.蓝紫光 C.白光 D.绿光 2.在光照强度相同的情况下,为绿色植物 提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作 用的产物较多 B A.红光 B.蓝紫光 C.橙光 D.绿光 绿叶中的色素具有吸收光能 、 传递光能、转化光能的作用 这些捕获光能的色素存在于细胞这些捕获光能的色素存在于细胞 中的什么部位呢?中的什么部位呢? 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 三、叶绿体的结构和功能三、叶绿体的结构和功能 每个基粒都含有 外膜 内膜 两个以上的类囊体 ,多者可达100个 叶 以上。叶绿体内有 绿 如此多的基粒和类 囊体,极大地扩大 体 了受光面积。 结 构 模 式 图 基质 基粒 捕获光能的色素分布在____________类囊体的薄膜上 含色素 位于类囊体薄膜上 叶 绿 位于类囊体上 体 (少量) 含光 合酶 位于叶绿体基质中 (大量) 黑暗处用极细光束照射 暴露在光下 1880年,恩格尔曼实验示意图 1、恩格尔曼实验的结论是什么? 2、此实验设计有什么巧妙之处? 3、从资料2可以得出什么推论? 叶绿体是进行光合作用的场所。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需的酶。 v 实验结论 1、氧气是叶绿体释放出来的 2、叶绿体是绿色植物进行光合作用 的场所 实验的巧妙之处 1、选用水绵和好氧菌,水绵的叶绿体呈螺旋 式带状,便于观察,用好氧菌可确定释放氧气 多的部位。 2、无空气的黑暗环境,排除环境中光和氧气 的影响。 3、用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照 多和光照少的部位,相当于一组对比实验。临 时装片暴露在光下的实验再次验证实验结果, 等等。 从资料2可以得出的推论是: 叶绿体是进行光合作用的 场所。 课堂训练 1.通过纸层析法分离叶绿体色素,结果在滤纸条上 出现4条色素带,从上而下依次为:( A ) A.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b B.胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素 C.叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 D.叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素 2.在圆形滤纸的中央点上色素滤液,对叶绿体的色 素进行纸层析法分离,会得到近似同心的四个色素环 ,排列在最里圈的色素呈( )C A.橙黄色 B.蓝绿色 C.黄绿色 D.黄色 3、在进行绿叶中色素的提取和分离的实验时不让层 析液触及滤液细线的原因是( C ) A.滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果 B.滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散 C.色素会溶解在层析液中而使实验失败 D.滤纸上的几种色素会混合起来不分散 4、如图做色素层析分离的正确装置是( D ) 5、色素分布在叶绿体的什么部位? 叶绿体的类囊体薄膜上 6、与光合作用有关的酶在什么地方? 类囊体和叶绿体基质中 【巩固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D( )。 A.图①加入研钵内的物质有无水乙醇、SiO2、CaCO3 B.将浆糊状研磨液倒入②中,漏斗基部应放一块单层 尼龙布 C.③画滤液细线 的要求是细、齐、直 D.④层析结果色素带最宽的是叶绿素b,扩散最快的 是叶黄素 【巩固2】 如图为 叶绿体亚显 微结构简图 ,下列叙述 中错误 的是( D )。 A.①②均为选择 透过性膜 B.与光合作用有关的色素分布在③上 C.③基粒是由一个个圆饼 状的囊状结构堆叠而成 D.与光合作用有关的酶只分布在③上 课前提问 一、捕获光能的色素和结构 胡萝卜素(橙黄色) 类胡萝卜素 叶黄素 (黄色) (主要吸收蓝紫光) 叶绿素a(蓝绿色 叶绿素(主要吸收蓝 ) 紫光和红光) 叶绿素b(黄绿色) 绿叶中的色素具有 吸收 、传递 、 转化 光能 的作用,分布在 类囊体的薄膜上 。 一、光合作用的定义 绿色植物通过叶绿体,利用光能,把 CO2和H2O转化成储存着能量的有机物, 并释放出O2的过程。 二、光合作用的探究历程(P101-102 ) 1、1642年 比利时 海尔蒙特 实验 结论:水分是 植物建造自身 的原料。 2、1771年,英国 普利斯特利 实验 一段时间后 一段时间后 结论:植物可以更新空气 33、、17791779年,荷兰的英格豪斯年,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。 44、、18451845年,德国的梅耶年,德国的梅耶 光 化 储存在什 么物质中 能 德国 学 梅耶 能 ? 55、、18641864年德国萨克斯的实验年德国萨克斯的实验 一半曝光,一半遮光 在暗处放置几小的叶片 光照 暗处理 结论:绿色叶片光合作用产生淀粉 碘蒸汽处理 酒精 脱色 光合作用释放的O2来自CO2还是H2O? • 同位素标记法研究 66、、19391939年,鲁宾和卡门年,鲁宾和卡门 18 H 18O和C18O 同位素 O分别标记H2O和CO2 2 2 18 O 18 C O2 2 CO2 O2 结论:光合作用释放的氧气来自水 光照下的 球藻悬液 H O 18 2 H2 O 第一组 第二组 77、美国卡尔文、美国卡尔文 14 14 用 C标记 CO2,供小球藻 进行光合作用,探明了 CO2中的C的去向,称为卡 尔文循环。 卡尔文循环卡尔文循环::COCO22 →→ CC33 →→ (CH(CH22O)O) 年代 科学家 结论 1771 普利斯特利 植物可以更新空气 1779 英格豪斯 只有在光照下植物可以更新空气 1845 R.梅耶 植物在光合作用时把光能转变 成 了化学能储存起来 1864 萨克斯 绿色叶片光合作用产生淀粉 1880 恩格尔曼 氧由叶绿体释放出来。叶绿体是 光合作用的场所 1939 鲁宾 卡门 光合作用释放的氧来自水。 20世纪40代 卡尔文 光合产物中有机物的碳来自CO2 反应物、条件、场所、生成物 光能 CO +H O (CH O)+O 2 2 叶绿体 2 2 糖类 三、光合作用的过程 划分依据:反应过程是否需要光能 光反应 暗反应 光反应 H2O O2 光 水的光解 能 叶叶 绿绿 [H] 色体体 素色色 素素 ATP 酶 ADP +Pi 1.光反应阶段 条件 :光、色素、酶 场所:类囊体薄膜上 光 水的光解: H2O [H] + O2 物质 变化 酶 ATP的合成: ADP+Pi +光能 ATP 产物:O2、[H]、ATP 能量转变:光能 ATP中活跃的化学能 光反应 暗反应 H2O O2 CO2 光 水的光解 能 2C3 叶叶 供氢 固 绿绿 [H] 定 体体 色 还 多种酶 素色色 供能 素素 ATP 原 参加催化 C5 酶 ADP +Pi (CH2O) 2.暗反应阶段 条件: 有光无光都可,需多种酶 场所: 叶绿体基质 酶 CO 的固定:CO +C 2C 物质 2 2 5 3 变化 酶 C3的还原:2C3+[H] (CH2O)+C5 ATP ADP+Pi 产物: (CH2O) 、 ADP 、 Pi 能量转变:ATP中活跃 有机物中稳 的化学能 定的化学能 项目 光反应 暗反应 场所 反应条件 类囊体的薄膜上 叶绿体基质 外界原料 光、色素、酶 多种酶、[H]、ATP 产物 H2O CO2 O2、[H]、ATP 糖类、ADP、Pi 物质变 化 水的光解 CO2的固定 ATP的合成 C 的还原 能量变化 3 ATP中活跃的化学能→( 光能→ATP中活跃的化学能 CH O)中稳定的化学能 联系 2 光反应为暗反应提供[H]和ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi 光合作用的实质 合成有机物: 把二氧化碳和水合成糖类等有机物。把二氧化碳和水合成糖类等有机物。 储存能量: 光能光能 ATPATP中化学能中化学能 有机物中化学能有机物中化学能 光反应 暗反应 光合作用 光合作用过程的图解(P103) O2 H2O 水在光 下分解 供氢 [H 2C3 CO2 ] 酶 叶绿体中 固定 光能 ATP 供能 的色素 多种酶参 酶 加催化 C5 ADP+Pi 还原 (CH2O) 光反应阶段 暗反应阶段 正常进行光合作用的植物,突然停止光照 后,C3、C5、[H] 、ATP和(CH2O)含量如何变 化?若突然停止CO2的供应呢? 停止光照:C3 C5 [H] ATP (CH2O) 停光照,C3升其余降 停止CO2: C3 C5 [H] ATP (CH2O) 停CO2,C3和糖降,其余升 影响光合作用的环境因素 1)光照:光照强度、光的波长、光照时间 2)二氧化碳浓度 3)温度 4)水分 5)矿质元素 6)光质 1)光照强度 ①图中A点含义:光照强度为 0 ,只进行呼吸作用 ; ②B点含义:光合作用与呼吸作用强度相等,称为 光补偿点; ③C点表示:光合作用强度不再随光照强度增强而增强,称为光饱和点 ; ④若甲曲线代表阳生植物,则乙曲线代表 阴生 植物。 2)二氧化碳浓度 在一定的浓度范围内, 光合作用速率随CO2的 浓度增大而加快,超过 一定浓度光合作用速率 趋于稳定。 图中A点表示:CO 2浓度达到植物所需的最大值, 光合速率不再上升(CO2 饱和点 ) 3)温度 ①光合作用是在 酶 的催化下进行的,温度直接影响 ; 酶的活性 ②B点表示: 此温度条件下,光合速率最高 ; ③BC段表示:超过最适温度,光合速率随温度升高而下降 ; 4)水 当植物体内水分供应不足时,植物叶片 上的气孔就会关闭,以减少水分的散失。气 孔关闭,外界空气中的CO2就不能进入叶片 内部,C5固定不到CO2就不能形成C3,暗反应 受阻,光合作用下降,如植物“午休”现象 。 5)矿质营养 N:光合酶及光合酶及NADPNADP++和和ATPATP的重要组分的重要组分 P:NADPNADP++和和ATPATP的重要组分;维持叶的重要组分;维持叶 绿体正常结构和功能绿体正常结构和功能 K:促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输 Mg:叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分 6)光质 光合作用原理的应用 例:适当提高CO2的浓度(温室大棚),增 加光照时间和光照强度,农作物间距合理, 选择适当的光源,合理灌溉,增加昼夜温差 等。 四、化能合成作用 概念: 自然界中少数种类的细菌,虽然细胞内没有叶绿素, 不能进行光合作用,但是能够利用体外环境中的某些 无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成 作用,叫做化能合成作用,这些细菌也属于自养生物 。 如:硝化细菌,不能利用光能,但能将土壤中的NH3 氧化成HNO2,进而将HNO2氧化成HNO3 硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能 ,将CO2和水合成为糖类,这些糖类可供硝化细菌维 持自身的生命活动。 硝化细菌的化能合成作用 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 6CO +6H O 能量 2 2 (CH2O)+6O2 除了硝化细菌外,自然界还有铁细 菌、硫细菌属于进行化能合成作用的 自养生物。 自养生物: 光能自养型(如:绿色植物) 化能自养型(如:硝化细菌) 异养生物: 人、动物、真菌、大多数细菌 植物在进行光合作用同时也在进行着呼 吸作用。 总光合作用是指植物在光下制造的有机 物的总量(吸收CO2的总量)。 净光合作用是指植物在光下制造的有机 物的总量(或吸收CO2的总量)中扣除掉在这 一段时间 中植物进行呼吸作用所消耗的有 机物(或释放的CO2)后净增的有机物的量。 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率 光合作用与呼吸作用的综合计算 (1)光合作用的实际产O2量=实测氧气的 释放量+呼吸作用O2消耗量 (2)光合作用的实际消耗CO2量=实测CO2 的吸收量+呼吸作用CO2释放量 (3)光合作用的葡萄糖的净产量=光合 作用实际葡萄糖生产量 – 呼吸作用的消 耗量 光合作用产生的有机物(如葡萄糖)的量可 以由已知消耗的CO2量或产生的O2量,再根 据反应式来进行计算。依据的反应式是光 合作用与呼吸作用反应式。根据化学计算 比例原理,可以将反应式简化成下式: 光合作用:6 CO2~C6H12O6~6O2; 呼吸作用:C6H12O6~6O2~6 CO2。 呼吸作用与光合作用综合应用 (2009年广东卷)在充满N2与CO2的密闭容 器中,用水培法栽培几株番茄,CO2充足。测得系统的呼 吸速率和光合速率变化曲线如下图,请回答问题 。 (1)6~8 h间,光合速率__________________大于 (大于 上升 ;小于)呼吸速率,容器内的O2含量__________, 下降 增加 CO2含量__________,植株干重__________。 (2)9~10 h间,光合速率迅速下降,推测最可能发 生变化的环境因素是_________光照强度 ;10 h时不再产生ATP 的细胞器是_________叶绿体 ;若此环境因素维持不变,容 器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽,此时另一细胞 器即__________线粒体 停止ATP的合成,细胞质基质__________成为 ATP合成的唯一场所。 (3)若在8 h时,将容器置于冰浴中,请推测呼吸速 率会出现的变化及其原因。 ________________________________________ 呼吸速率下降,相关酶的活性因降温而下降 。 1.叶绿体中的色素所吸收的光能,用于_______水的光解 和____________;形成ATP 形成的________[H] 和__________ATP 提供给暗反应。 2.光合作用的实质是:把______CO2 和_______H2O 转变为 有机物,把_______光能 转变成_______,化学能贮藏在有机物 中。 3.在光合作用中,葡萄糖是在________暗反应 中形成 的,氧气是在_________光反应 中形成的,ATP是在 _______光反应 中形成的,CO2是在_______暗反应 固定的。 4、下图是光合作用过程图解,请分析后回答下列问题 : H O B 2 F CO C 2 光 A D G E+Pi J H I ①图中A是______,B色素 是_______,O2 它来自于______水 的分解。 ②图中C是_______[H ,它被传递到叶绿体的______基质 部位,用 用作还原剂,还原 于___________] _________C3 。 色素吸收 ③图中D是____ATP,在叶绿体中合成D所需的能量来自的光能______ ④图中G________,FC5 是__________,JC3 是_____________糖类 ⑤图中的H表示_______光反应 , H为I提供__________[H]和ATP 5、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 6、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的 C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低 水平,此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和 ATP含量的变化情况依次是 C A. 上升;下降;上升 B. 下降;上升;下降 C. 下降;上升;上升 D. 上升;下降;下降 7、在暗反应中,固定二氧化碳的物质是( ) B A.三碳化合物 B.五碳化合物 C.[H] D.氧气 8、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 9、在光照充足的环境里,将黑藻放入含有18O 的水中,过一段时间后,分析18O放射性标记, 最先( D ) A、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现 C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可 发现 D、在植物体周围的空气中发现 10、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 14 11、某科学家用含有 C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 12、在光合作用过程中,能量的转移途径是(B ) 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 13、若白天光照充足,下列哪种条件对农作物增产有利 A.昼夜恒温25℃ D B.白天温度25℃,夜间温度15℃ C.昼夜恒温15℃ D.白天温度30℃,夜间温度15℃ 14 、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,光照相同的时间后,罩内O2最少的 是[ A ] A.绿色罩 B.红色罩 C.蓝色罩 D.紫色罩 15、下列措施中,不会提高温室蔬菜产量的是( ) A A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温