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(共43张PPT)
第4节 光合作用与能量转化
（第二课时）
1
光合色素的提取与分离
【实验过程】
层析液易挥发且有一定毒性，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。
注意
划
1
光合色素的提取与分离
1
光合色素的提取与分离
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）
溶解度
含量
高
低
叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素
【分析实验结果和结论】
划、记
色素名称 元素组成 分子质量
α-胡萝卜素 C、H 536.8
叶黄素 C、H、O 568
叶绿素a C、H、O、N、Mg 892
叶绿素b C、H、O、N、Mg 906
1
光合色素的提取与分离
理解
四、实验结果
也可利用圆形滤纸进行色素的分离
滤纸条上有几条不同颜色的色带？
其排序怎样？宽窄如何？
这说明了什么？
排序越上面，说明该色素在层析液的溶解度越 ，扩散速率越 。
色素带越宽，说明该色素含量越 。
高
快
多
1
光合色素的提取与分离
理解性记忆
2
光合色素的种类
绿叶中光合色素的种类
叶绿素
（含量约占3/4）
类胡萝卜素（含量约占1/4）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。
3
不同色素对光的吸收差异
可见光指能引起视觉的电磁波。可见光的波长范围在0.77～0.39nm之间。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。
不可见光是指人类肉眼看不到的光，其中包括我们熟悉的紫外线、红外线、远红外线等。
叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光
吸收光谱
色素的吸光度
红光
蓝紫光
3
不同色素对光的吸收差异
2
色素的吸光度
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
3
不同色素对光的吸收差异
划
为什么树叶是绿色的呢？
叶绿体
吸收光
透过光
反射绿光
3
不同色素对光的吸收差异
色素在哪里呢
3
不同色素对光的吸收差异
叶片纵切面
叶肉细胞
电 子 显 微 镜 下 的 叶 绿 体模式图
（内部有许多基粒）
外膜
内膜
3
不同色素对光的吸收差异
科学家在19世纪早期就从植物细胞中分离出叶绿素，但当时并不清楚色素在植物细胞中的分布情况。后来，科学家才弄清楚，叶绿素并非遍布整个植物细胞，而是集中在一个更小的结构里，这个结构就是叶绿体。
类囊体
基粒
吸收光能的色素
划
资料1 1881 年，德国科学家恩格尔曼
（ T. Engelmann, 1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位
恩格尔曼的第一个实验
1.实验材料为什么选择水绵和好氧细菌？
水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
叶绿体吸收光能，具体有什么作用呢？
资料1 1881 年，德国科学家恩格尔曼
（ T. Engelmann, 1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位
恩格尔曼的第一个实验
2.为何要除去小室中原有的空气？
没有空气的黑暗环境排出了氧气和光的干扰。
叶绿体吸收光能，具体有什么作用呢？
资料1 1881 年，德国科学家恩格尔曼
（ T. Engelmann, 1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位
恩格尔曼的第一个实验
3.在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？
用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。
叶绿体吸收光能，具体有什么作用呢？
资料1 1881 年，德国科学家恩格尔曼
（ T. Engelmann, 1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位
恩格尔曼的第一个实验
4.为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？
临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。
叶绿体吸收光能，具体有什么作用呢？
叶绿体吸收光能，具体有什么作用呢？
资料1 1881 年，德国科学家恩格尔曼
（ T. Engelmann, 1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位
恩格尔曼的第一个实验
5.由实验能得出什么结论？
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
紧接着，他又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
恩格尔曼进一步实验
光
三棱镜
临时装片
好氧细菌
水绵
好氧细菌
6.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。
叶绿体吸收光能，具体有什么作用呢？
资料 2 在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。
7．综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
叶绿体吸收光能，具体有什么作用呢？
4
叶绿体的结构适于进行光合作用
在叶绿体内部巨大的类囊体薄膜上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
划、补
一、概念检测
1．基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
（1）叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。 （ ）
（2）叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。 （ ）
（3）植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。（ ）
×
×
√
课后习题
2．下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是 （ ）
A．所有植物细胞中都含有 4 种色素
B．有些植物细胞的液泡中也含有色素
C．叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D．植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
A
课后习题
1.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
2.叶绿体除了吸收光能外，还是是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
3.在叶绿体内部巨大的膜表面上，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。
小结
深山和拥挤的地铁，你更喜欢待在哪里？为什么呢？
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
一
光合作用的原理
光能
CO2
+H2O
（CH2O）
+O2
叶绿体
叶绿体如何将光能转化为化学能？
又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？
光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
代表糖类
6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
阅读课本102页思考·讨论，了解探究光合作用原理的相关实验。
二、探究光合作用原理的部分实验
19世纪末 氧气
甲醛→糖
1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖
甲醛对植物有毒
CO2
O2
C + H2O
甲醛
(CH2O)
二、探究光合作用原理的部分实验
探索光合作用原理的部分实验
实验1：1937年希尔实验
材料：
处理：
在离体叶绿体的悬浮液（悬浮液中有H2O，没有CO2）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下进行
结果：
叶绿体有O2释放。
（细胞器水平上）
叶绿体中H2O光解产生氧气。
推测：
离体叶绿体
（有H2O，无CO2）
Fe3+
Fe2+
探索光合作用原理的部分实验
问题1：希尔实验中的氧化剂起到什么作用？
NADP++2H++2e- NADPH+H+
结合H2O分解产生的2H+和2e-
问题2：叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么？
酶
讨论1：
希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中氧元素全部都来自水吗？
不能说明，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移仅说明离体的叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。
讨论2：
希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
能够说明，希尔反应是在离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖类的必须原料--二氧化碳 ，因此，水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示希尔反应是相对独立的反应阶段
二、探究光合作用原理的部分实验
探索光合作用原理的部分实验
实验2：鲁宾和卡门实验
实验思路：
用放射性同位素标记法来研究物质的去路
材料：
小球藻
处理：
用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。
探索光合作用原理的部分实验
实验2：鲁宾和卡门实验
光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。
结果：A为O2，B为18O2；
结论：
O2 O2
O2
18O2 18O2
18O2
18O2 18O2
18O2
O2 O2
O2 O2
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
一
光合作用的原理
光能
CO2
+H2O
（CH2O）
+O2
叶绿体
光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
代表糖类
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
一
光合作用的原理
光能
CO2
+H2O
（CH2O）
+O2
叶绿体
叶绿体如何将光能转化为化学能？
又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？
光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
代表糖类
探索光合作用原理的部分实验
材料：
实验3：1954年阿尔农实验1
处理：
加入ADP、Pi，给予光照
结果：
叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气
在叶绿体中，有光存在的情况下，叶绿体内同时进行两个反应“水的光解”“ATP的合成”
结论：
离体叶绿体
探索光合作用原理的部分实验
在叶绿体中，有光存在的情况下，叶绿体内同时进行两个反应“水的光解”“ATP的合成”
结论：
光照
水
氧气
ADP+Pi
ATP
探索光合作用原理的部分实验
讨论3．分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？
讨论4．尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于二氧化碳。
H2O
光照
叶绿体
O2
+NADPH
+能量
ADP
+Pi
ATP
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
一
光合作用的原理
光能
CO2
+H2O
（CH2O）
+O2
叶绿体
叶绿体如何将光能转化为化学能？
光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
代表糖类
H2O
类囊体薄膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
H+
NADP+
+
NADPH
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
色素
O2
①光反应
光反应阶段：光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。
光、色素、酶
叶绿体内的类囊体薄膜上
1.水的光解：
H2O O2 +2H++2e-
光
3.ATP的合成：
ADP＋Pi＋能量（光能) ATP
光能→ATP与NADPH中的化学能
场所：
条件：
能量变化：
2.NADPH的合成：
酶
酶
H++NADP++2e- NADPH
物质变化
ATP只用于暗反应
①光反应
NADPH还原性辅酶Ⅱ，还原剂，参与暗反应，同时也储存部分能量供暗反应利用
小结
探究光合作用原理的部分实验总结
年代 科学家 结论
十九世纪末 / 甲醛→糖 甲醛对植物有毒
1928年 / 甲醛不能通过光合作用转化成糖
1937年 希尔 水的光解产生氧气
1941年 鲁宾和卡门 利用同位素示踪法确定，光合作用氧气来自于水
1954年 阿尔农 光照下叶绿体合成ATP
1957年 阿尔农 这一过程总是与水的光解相伴
小结

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