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(共36张PPT)
生 物 学
（新苏教版）
第三章第2节
光合作用
——光能的捕获和转换
（第一课时）
正常苗
白化苗
能进行光合作用制造有机养料。
不能进行光合作用，无法制造有机养料。
证明：光合作用需要色素 有色素才能将光能转化为化学能
玉米中有时会出现白化苗。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。
色素的提取和分离
一、色素的提取和分离实验
1、提取色素
绿叶中的色素能溶于 等有机溶剂.
(1)实验原理:
无水乙醇
材料用具
新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）、干燥的定性滤纸、试管、棉塞、试管架、研钵、玻璃漏斗、尼龙布、毛细吸管、剪刀、药匙、量筒、天平等
无水乙醇（也可以用体积分数为95%的乙醇加入适量的无水碳酸钠
来代替）
二氧化硅和碳酸钙
（2）实验步骤
①取材：称取5g新鲜绿叶，剪去主叶脉， ，放在研钵中。
②研磨：向研钵中放入少许的 、 和5～10ml ，进
行 的研磨。
SiO2的作用是 ；
CaCO3的作用是 ；
无水乙醇或丙酮的作用是 。
剪碎
SiO2
CaCO3
无水乙醇
快速、充分
使研磨充分
防止研磨过程中色素被破坏
（保护色素）
溶解色素
因为叶绿素含量较高
快速研磨是为了防止乙醇过度挥发，充分研磨是为了保证提取较多的色素。
③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤
④收集滤液、用棉塞塞严
单层
尼龙布
步骤：
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
为何不用滤纸呢？
滤纸对色素有吸附作用。
目的是防止乙醇挥发和色素氧化
某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
使用放置数天的绿叶或绿叶用量太少，滤液中色素太少
未加SiO2或研磨不充分，色素未能充分提取出来；
未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏；
加入无水乙醇过多，导致色素溶液浓度小。
【思考与讨论】
2、分离色素：
方法：纸层析法
原理：色素在层析液中 ，溶解度高的色素分子随层析液在纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。
溶解度不同
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
试剂：层析液（由20份60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成）
2、分离色素：
①制备滤纸条
剪去两角，画铅笔细线
铅笔线
②画滤液细线
步骤：
要求：
①细、齐、直，
②待干后重复
2-3次
层析液同步到达滤液细线
防止色素带重叠而影响分离效果
增加滤液细线上色素的含量，使分离后的色素带明显。
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
③纸上层析
层析液
培养皿
注意：不能让滤液细线触及层析液，否则绿叶细线中的色素会溶解到层析液中，不能再滤纸上扩散
2、分离色素：
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
（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
溶解度从高到低依次为？
含量从多到少依次为？
胡黄ab
ab黄胡
2、分离色素
实验结果：
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
（含量约占3/4）
（含量约占1/4）
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
最多
最少
较多
较少
最大
最小
最快
最慢
某实验小组的滤纸条上只有胡萝卜素和叶黄素两条色素带，可能的原因有哪些？
【思考与讨论】
未加碳酸钙，导致叶绿素被破坏；
使用放置数天的叶片
某实验小组的滤纸条上没有色素带，可能的原因有哪些？
【思考与讨论】
滤液细线触及层析液；
未加SiO2；
未画滤液细线
用水提取色素
【思维拓展】分离绿叶中的光合色素也可用圆形滤纸，实验装置如下图，请推测实验结果：
实验结果：
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
【问题探讨】
思考1：银杏的叶秋季为什么变黄了？
秋季，叶片的叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。
思考2： 秋天枫叶变红色的原因是什么？
秋天叶绿体内的色素主要类胡萝卜素，呈橙黄色和黄色；液泡内的色素主要是花青素，在酸性条件下呈红色。
【典例研习1】 如图表示某同学做“绿叶中色素的分离”实验的改进装置，请据图回答问题：
(1)该实验采用的方法是________法，应将提取到的滤液滴在a、b中的___处，向培养皿中倒入________，棉线灯芯下端应______________中。
(2)实验结果得到四个不同颜色的同心圆(如图)，则1、2、3、4四条带依次表示____________、________、________、________。若采用的实验材料是秋季的黄叶，四个圆中颜色明显变浅的是________。
纸层析
a
层析液
浸入层析液
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
3、4
【典例研习2】在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为(　　)
甲 乙 丙 丁
丙酮 － ＋ ＋ ＋
水 ＋ － － －
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
A.①②③④ B．②④①③ C．④②③① D．③②①④
B
02
叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
二、叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
1、光合色素的分布：
类囊体薄膜
二、叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
2、色素的吸收光谱：
阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开来，形成不同颜色的光带，称为光谱。
在阳光和色素溶液之间放置一块三棱镜，在光透过三棱镜后就会形成不同颜色的光，照射色素溶液后就会得到色素的吸收光谱
二、叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
①光合色素只吸收 光，不吸收 光等。
②叶绿素主要吸收 光，类胡萝卜素主要吸收 光。它们对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
可见
红外光和紫外
红光和蓝紫
蓝紫
树叶为什么是绿色？
色素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
二、叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
3、光合色素的功能：
吸收、传递、转化光能
①吸收、传递光能：绝大多数的叶绿素a以及全部的
叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。
②转化光能：少数处于特殊状态的叶绿素a。
（1）光照
光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的条件。植物在缺光条件下影响叶绿素形成而使叶子发黄的现象，称为黄化现象。
正常韭菜
韭黄
4、影响色素合成的因素
（2）温度
最适温度是20~30℃，最低温度约为2~4℃，最高温度为40℃左右。
温度过高或过低均降低合成速率，加速叶绿素降解。
秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象，都与低温抑制叶绿素形成有关。
植物缺水会抑制叶绿素的生物合成，且与蛋白质合成受阻有关。严重缺水时，叶绿素的合成减慢，降解加速，所以干旱时叶片呈黄褐色。
氮、镁：叶绿素的组分；
铁、铜、锰、锌：叶绿素酶促合成的辅因子。
（4）水
（3）矿质元素：
4、影响色素合成的因素
03
揭开光合作用之谜
亚里士多德认为：植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。
土壤减少的重量=植物增加的重量
亚里士多德(Aristotle)
问题：植物为什么长大 所需的营养物质来自何处？
五年后
开始时 5年后 实验前后的差值
柳树的质量 2. 27kg
干土的质量 90kg
+74.43kg
－0.1kg
结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。
76.7kg
89.9kg
一、1648年比利时科学家海尔蒙特
结论：植物可以更新污浊的空气。
甲
乙
二、1771年英国科学家普利斯特利
结论：绿叶在光下吸收CO2 ，释放O2。
资料：1785年,拉瓦锡发现了空气的组成。
三、1779年荷兰的科学家英格豪斯
500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？
推测:植物体只有在光下才能更新污浊的空气。
确定植物只有绿叶才能更新空气并且依赖于光。
能量守恒定律：能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
结论
理论依据
光合作用时将光能转变成有机物中的化学能
四、1845年德国科学家梅耶
五、1864年德国科学家萨克斯实验
绿色叶片
黑暗处理
遮光曝光
碘蒸汽
不变蓝
变蓝
一半遮光
一半曝光
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
光合作用产生的O2来自于H2O。
结论：
H2O C18O2
H218O CO2
O2 O2
O2
O2 O2
O2
O2 O2 O2
O2
18O2 18O2
18O2
18O2 18O2
18O2
六、1941年美国鲁宾和卡门实验
光合作用释放的氧气中的氧是来自于哪里？
（同位素标记法）
CO2
碳的同位素 C
14
CO2
14
光合作用的探究到此结束了吗？
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环，探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径.
年代 科学家 结论
1664 海尔蒙特 水分是植物建造自身的原料
1771 普利斯特利 植物可以更新空气
1779 英格豪斯 只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
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
1941 鲁宾、卡门 光合作用释放的氧来自水。
20世纪40代 卡尔文 CO2中的碳转变成有机物的碳
揭开光合作用之谜
19世纪60年代，俄国科学家通过光学仪器发现叶绿素的吸收光谱与光合作用的作用光谱相似

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