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(共27张PPT)
第4节 光合作用与能量转化
植物工厂
植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中最常见的是红色、蓝色和白色的光源。
讨论
1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。
问题探讨
光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。无论是在植物工厂里，还是在自然界，植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。
一、捕获光能的色素和结构
对于高等植物来说，叶片是进行光合作用的主要器官。
观察右图所示的玉米幼苗，绿色苗和白化苗哪种不能正常生长？为什么？这说明什么问题？
白化苗。因其不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。这说明，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
绿叶中色素的提取和分离
实验原理：
1.色素提取的原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
2.色素分离的原理：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快，反之则慢。
方法——纸层析法：
探究·实践
1.提取绿叶中的色素
1
2
3
4
①称取5g的绿叶，剪碎，
放入研钵中。
②放入少许二氧化硅和碳酸钙，
再放入10mL无水乙醇，
迅速、充分地研磨
二氧化硅：有助于研磨得充分，
碳酸钙：可防止研磨中色素被破坏
无水乙醇：溶解色素
防止无水乙醇挥发
叶绿体能够被充分破坏，
使得色素能充分被释放出来
③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗
中进行过滤。
④收集滤液,封口。
用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。
盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。
6
2.制备滤纸条
干燥的定性滤纸
1cm
铅笔线
为什么要剪去两角？
避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应），使其同步到达细线
7
3.画滤液细线
★注意：细、齐、直，重复2—3次，待滤液干后，再画一两次。
（为了积累更多的色素使分离色素带更明显）
8
为何滤液细线不能触及层析液？
防止色素溶解在层析液中
为何要盖上培养皿？
防止层析液挥发，因其易挥发且有毒
4、分离绿叶中的色素
5、观察与记录
0.5 秒延迟符，无
意义，可删除.
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
10
捕获光能的色素
滤纸上色素带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
类胡萝卜素
(占1/4)
叶绿素
(占3/4)
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
某人做叶绿体中色素分离实验时，使用的是圆形滤纸，装置如下图。实验结束时在圆形滤纸上形成四个同心色素圆环，则最内圈所呈颜色为（ ）
叶绿素b
叶绿素a
叶黄素
胡萝卜素
D
四种色素对光的吸收
叶绿素主要吸收_______________
类胡萝卜素主要吸收___________
蓝紫光、红光
蓝紫光
叶绿体中的色素提取液
2023/10/1
1．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，光照相同时间后，罩内O2最多的是 ( )
A．绿色罩 B．黑色罩 C．无色罩 D．蓝紫色罩
2. 将A、B、C、D四盆长势均匀的植物置于阳光下，A添加品红色光照，B添加绿色光照，C隔品红色滤光片，D隔绿色滤光片(如图所示)。经过一段时间后，各盆植物中长势最好的是(　　)
C
A
2023/10/1
3、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．白光 D．绿光
白光
蓝紫光
叶绿体的结构
基质
外膜
内膜
基粒
类囊体
叶绿体的结构适于进行光合作用
0.5 秒延迟符，无
意义，可删除.
叶绿体除了吸收光能以外，还有什么功能吗？
水绵和需氧细菌放在
没有空气的小室内
实验1
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叶绿体的结构适于进行光合作用
极 细 光 束
均匀光照
水绵
需氧细菌
极细光束照射
完全曝光
需氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位
需氧细菌分布于叶绿体所有受光部位
黑暗 无空气
结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所
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叶绿体的结构适于进行光合作用
1.为什么选用水绵和需氧细菌作为实验材料？
水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。
需氧细菌可确定释放O2的部位。
2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
选用黑暗并且没有空气的环境，可排除光线
和氧的干扰。
19
叶绿体的结构适于进行光合作用
三棱镜
结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光
恩格尔曼实验二
综合上述两个实验可以得出：叶绿体是光合作用的场所
照射水绵
需氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域
20
叶绿体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，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
叶绿体是捕获光能、进行
光合作用的结构基础
叶绿体的结构适于进行光合作用
绿叶中色素的
提取和分离
叶绿体的结构适于进行光合作用
实验原理
实验过程
实验结论
无水乙醇，层析液
叶绿素
类胡萝卜素
红光
蓝紫光
蓝紫光
色素
叶黄素
胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
（蓝绿色）
（黄绿色）
（橙黄色）
（黄色）
含量约占3/4
含量约占1/4
形态:
结构:
功能: 叶绿体是进行光合作用的场所
1、下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述，正确的是(　　)
A.滤纸条上未见色素带，可能的原因是滤液细线触及层析液
B.依据色素可以溶于有机溶剂中，可以分离色素
C.研磨过程中需要加入碳酸钙，目的是使研磨充分
D.滤纸条上出现的四条色素带中最窄的一条呈蓝绿色
A
巩固练习
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：制作载有水绵和需氧细菌的临时装片，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
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.需氧细菌起指示作用
D.水绵的螺旋带状叶绿体有利于设置对照实验
3．分别在I、II、III三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。
则I、II、III三个研钵中的溶液颜色分别是 （ ）
A．几乎无色、黄绿色、深绿色
B．深绿色、几乎无色、黄绿色
C．黄绿色、深绿色、几乎无色
D．黄绿色、几乎无色、深绿色
D
4．下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置
正确的是 ( )



5．纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
6．在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
B
D
A
7．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于
A．绿光区 B．红橙光区和绿光区
C．蓝紫光区和绿光区 D．红橙光区和蓝紫光区
D
8．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，光照相同时间后，罩内O2最多的是 ( )
A．绿色罩 B．黑色罩 C．无色罩 D．蓝紫色罩
C

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