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第4节 光合作用与能量转化
问题探讨
你参观或听说过植物工厂吗？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，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2、为什么要控制二氧化碳浓度，营养液成分和温度等条件？
讨论
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。
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。
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料
白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料
植物的光合作用是以太阳光能作为动力的，植物是如何捕获光能进行光合作用的？我们来比较健康幼苗与白化苗的生长状况，请分析为什么白化苗的长势比正常幼苗差？
这说明叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
一、捕获光能的色素种类
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取色素的
（2）分离色素的
原理：
原理：
脂溶性色素能溶解在有机溶剂中，所以可用无水乙醇提取色素。
不同色素在层析液中的溶解度不同，所以在滤纸上的扩散速度不同，从而分离色素。
选材：
选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取色素：
选材：
1.研磨
材料:5g鲜叶
药品
SiO2 —
CaCO3 —
无水酒精 —
要求：要迅速、充分？
使研磨充分
防止色素破坏，主要保护叶绿素
溶解色素
防止无水乙醇挥发，以保证提取较多的色素。
（分次加入少量无水乙醇来提取色素）WHY
一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取色素：
b.过滤：获取绿色滤液
a.研磨
单层
尼龙布
过滤时为什么用尼龙布过滤而不用用滤纸呢？
滤纸对色素有吸附作用。
为甚么塞严？
防止无水乙醇挥发和色素氧化
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取色素：
（2）分离色素：
a.准备滤纸条
铅笔线
画铅笔细线
剪去两角的原因？
因为层析液在纸带边缘扩散速度快,内部慢（边缘毛细作用）.因此需要减去两角,使得最后形成的色素带均匀分布.
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取色素：
（2）分离色素：
a.准备滤纸条
b.画滤液细线
滤液细线
画滤液细线
要求：细 直 齐，待滤液干后重复1—2次
这样可以防止色素带重叠，使色素带均匀分布在一条直线上。
重复画线是为了增加细线色素分子含量，增强实验效果。
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取色素：
（2）分离色素：
a.准备滤纸条
b.画滤液细线
c.分离色素
插滤纸条
层析液
培养皿
层析液不能触及滤液线？
因为色素溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。
封堵的目的是什么？
层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，尽量减少有机溶剂（层析液）的挥发
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取色素：
（2）分离色素：
a.准备滤纸条
b.画滤液细线
c.分离色素
d.观察与记录
溶解度大，扩散速度快
溶解度小，扩散速度慢
层析液
3、实验结果：
观察滤纸条上出现的色素带，将出现以下结果。
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
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
最少
较少
较多
最多
最高
较高
较低
最低
最快
较快
较慢
最慢
误差分析：收集滤液颜色过浅？ 滤纸上无色素带？
思维拓展
在滤纸的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？
（橙黄色）
（黄 色）
（蓝绿色）
（黄绿色)
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
一、捕获光能的色素和结构
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
(1).如果滤纸条上没有色素带，可能的原因是什么？
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
(2).如果滤纸条上色素带颜色偏浅，可能的原因是什么？
①未加二氧化硅（石英砂）或研磨不充分，
②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少
③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇来提取色素）。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
植物叶片为甚么呈现绿色？ 秋天之后叶片会变黄？
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
2、色素的作用
叶绿素主要吸收：_____________
类胡萝卜素主要吸收：________
色素对______吸收最少
蓝紫光、红光
蓝紫光
绿光
色素功能：吸收、传递和转化光能
情景设置
1、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？为什么？
2、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的的光作为补充光源？为什么？
蓝紫光和红光，用这种方法可以提高光合作用强度。
因为叶绿素对绿光吸收最少
假如你是一位农业小专家，受邀去一蔬菜大棚基地
无色透明最好，其次是红色或蓝紫色，最次是绿色。
3、为什么不用发绿色光的灯光作为补充光源？
分布：
只存在于植物细胞，主要分布在叶肉细胞和幼嫩的根茎细胞中。
植物细胞一定有叶绿体（ ）
有叶绿体一定是植物细胞（ ）
没有叶绿体不能进行光合作用（ ）
(1)结构
外表：_______
内部
_____
______：由_________堆叠而成
↓决定
(2)功能：进行____________的场所。
双层膜
基质
基粒
类囊体
光合作用
(3)物质基础
在叶绿体内部_______________上，分布着四种吸收光能的_________。
还有许多进行光合作用所必需的____________ 。`在_____________上和______________中，
色素分子
类囊体薄膜
叶绿体基质
叶绿体基质
三.叶绿体的结构适于进行光合作用：
酶
（DNA与RNA、核糖体？)
类囊体薄膜
1
恩格尔曼的实验一
极细的光束
黑暗中——集中于叶绿体被光束照射的部位
光下——分布于叶绿体所有受光部位
水绵
需氧细菌
（1）为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料？
提示：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧细菌可确定释放O2的部位。
（2）为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
提示：选用黑暗并且没有空气的环境，可排除光线和氧的干扰。
思考·讨论： 恩格尔曼的实验一
（3）为什么用极细的光束照射？
提示：叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。
恩格尔曼实验设计有哪些巧妙之处？
1.实验材料的选择 和 。
水棉的优点是 。
好氧细菌的优点是 。
2.排除干扰的方法没有空气的黑暗环境排除了 和 的干扰。
3.实验的对照设计用极细的光束照射，叶绿体分为了 和 的
部位，相当于一组 。
4.临时装片的设计暴露在光下的实验再一次 。
水绵
好氧细菌
叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
可确定释放氧气多的部位
氧气
光
光照多
光照少
对比实验
验证实验结果
阅读课本100页恩格尔曼的实验，思考以下问题
1、恩格尔曼第一个实验证明了氧气是由＿＿＿＿释放出来的，叶绿体是进行＿＿＿＿＿的场所。
2、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，色素主要吸收＿＿＿＿＿＿＿＿，在这些区域光合作用强。
3、综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？
叶绿体植物是进行光合作用的场所，并释放氧气
叶绿体
光合作用
红光和蓝紫光
资料分析
提取色素加入碳酸钙目的是研磨充分（ ）
绿叶中含量越多的色素其在滤纸上扩散的越快（ ）
黑暗条件下，叶片可以合成叶绿素（ ）
叶绿素a和b只吸收红光和蓝紫光（ ）
叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用（ ）
植物叶片为绿色，因为叶片吸收了绿光（ ）
没有叶绿体的生物无法进行光合作用（ ）
植物细胞都含有叶绿体（ ）
在真核细胞中，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中（ ）
×
×
×
×
×
×
×
×
×
在进行叶绿素提取和分离的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是( )
A.滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响结果
B.滤纸条上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结果不明显
D.滤纸条上的几种色素会混合起来
课堂检测
例1
C
白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，连续光谱就会出现一些黑色带，这些条带应 位于（ ）
A．绿光区 B.红光区和 绿光区
C．蓝紫光和绿光区 D.红光区和蓝紫光区
例2
D
训练案
1．B 2．B 3．B 4．A 5．C 6．A 7．A 8．C 9．D 10．A 11．（1）葡萄糖 三
（2）线粒体 丙酮酸 二 三 三
（3）与[H]结合产生水，同时生成大量的能量，形成大量ATP12．（1）丙酮酸 细胞质基质
（2）② ①②④
（3）①③ ①④ （4）种子在有氧呼吸过程中产生了水
（5）细胞呼吸 代谢的枢纽

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