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第三章 细胞的代谢
第五节:光合作用将光能转化为化学能
第一课时 光合作用概述、光合色素提取与分离实验
课程导入
细胞呼吸一般以糖为底物，通过氧化分解获得能量，那细胞内的糖又是怎么生成的？
生物界的糖绝大部分都来源于光合作用
光合作用概述
是绿色植物或蓝细菌，以二氧化碳和水为原料，
利用光能合成糖类等有机物并释放出氧气的过程。
（一）光合作用
概述：
原料：
产物：
场所：
条件：
CO2和H2O
有机物和氧气
叶绿体（或光合膜）
光能、光合色素、酶
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O
光
叶绿体
总反应式：
P98
光合作用概述
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O
光
叶绿体
还原
氧化
需氧呼吸：
光合作用：
C6H12O6 +6O2+ 6H2O 6CO2+ 12H2O
酶
氧化
还原
吸能反应
葡萄糖中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能
光能 有机物中稳定的化学能
放能反应
光合作用和需氧呼吸是否互为逆反应？
不是，场所不同，
条件不同
P98
光合作用概述
光合作用是指__________________通过________________（场所） 利用______，把______和_____转化成储存着能量的________，并且释放出_____的过程。
叶绿体或光合膜
光能
CO2
水
有机物
O2
实质：
合成有机物，储存能量
（吸能反应）
绿色植物和蓝细菌
能通过光合作用合成有机物，为自身的生长、发育、繁殖提供物质与能量的生物为自养生物，例如绿色植物、蓝细菌等；人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠自养生物的光合产物生活，为异养生物。
P98
光合作用在叶绿体中进行
类囊体膜称为光合膜：分布着与光合作用相关的色素以及可以将光能转化为化学能的多种蛋白质；
空腔：含有多种与H2O裂解相关的酶
分布着与碳反应相关的酶
由类囊体堆叠形成
增大光合作用的面积
吸附更多的酶
基粒
类囊体
（连成一体）
外膜
内膜
基质
分隔作用，保证光合作用高效、有序进行
主要分布在叶肉细胞
光反应
碳反应
P99
光合色素的提取和分离
材料试剂
新鲜绿色菠菜叶（刺槐叶）
95%酒精 二氧化硅SiO2 碳酸钙CaCO3 层析液（乙醚或石油醚）
实验原理
色素提取：光合色素是脂溶性色素，易溶于酒精、丙酮等有机溶剂；
色素分离：不同的色素在层析液（乙醚或石油醚）中溶解度不同，
溶解度越高，在滤纸上的扩散速度越快。
纸层析法
P100
光合色素的提取和分离
光合色素的提取与分离
加少许的二氧化硅和碳酸钙
加入2-3mL 95％
酒精，在研钵中
充分、快速研磨
SiO2：使研磨充分
CaCO3 ：防止叶绿素被破坏
95%酒精：提取色素
1. 新鲜菠菜叶40-50℃烘干，粉碎后取2g干粉放入研钵中
2. 漏斗基部放置单层尼龙布，将研磨液迅速倒入漏斗进行过滤
新鲜的绿色叶片中叶绿素含量高
去除水分，易于研磨
防止酒精挥发，充分溶解色素
减少色素吸附
收集滤液到试管中，及时用棉塞将试管口塞紧
防止酒精挥发，防止色素氧化
研磨破坏 3层膜，细胞膜和叶绿体内膜、外膜
P100
光合色素的提取与分离
将预先干燥的定性滤纸剪成长10cm、宽1cm的滤纸条，再将一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细线。
3、制备滤纸条
防止两侧色素扩散过快，色素带不整齐(边角效应)
4、点样（画滤液细线）
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的横线均匀地画出一条细而直的滤液细线，待滤液干后再画一次，重复3～4次。
滤液细线要求细、齐、直：
使分离的色素带平齐，不重叠
增加色素含量，色素带清晰，现象明显
使层析液在滤纸条上扩散速度快
P100
光合色素的提取和分离
5、分离色素
层析液
培养皿
取适量层析液倒入试管中，将滤纸条略微斜靠着大试管内壁的另一侧，轻轻插入层析液中，保证上面部分干燥。随后用软木塞塞住试管口。
避免滤纸条上的色素溶于层析液中。
为什么不能让滤液细线触及层析液？
思考
防止层析液挥发
乙醚/石油醚；作用：分离色素
P100
最高
较高
较低
最低
光合色素的提取和分离
胡萝卜素 (橙色)
叶黄素 (黄色)
叶绿素a (蓝绿色)
叶绿素b (黄绿色)
色素含量
溶解度
扩散速度
最少
较少
最多
较多
最快
较快
较慢
最慢
实验结果：
P100
光合色素的提取和分离
★色素在层析液中溶解度从大到小，扩散速率从快到慢，色素带位置从上到下：
★色素含量从多到少，色素带从宽到窄：
胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b
叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素
①未加SiO2，研磨不充分，色素未能充分提取出来；
②称取绿叶过少、叶片不够新鲜、或加入酒精过多，色素溶液浓度过小；
③画滤液细线次数过少。
思考：若实验所得所有色素带颜色均较浅，可能是哪些原因导致的？
光合色素的提取和分离
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
（约1/4）
叶绿素
（约3/4）
蓝绿
黄绿
橙色
黄色
颜色：
本质：碳氢链组成的分子
颜色：蓝绿色、黄绿色
本质：含镁的有机分子
黄色、橙色和红色
（需要光才能合成）
光合色素功能：吸收可见光，将光能转化为化学能，合成有机物
① 参与光合作用的光合色素存在于叶绿体或光合膜，植物的液泡中含有的色素(如花青素等)不参与光合作用;
② 除叶肉细胞，植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。
P101
光合色素吸收可见光
我们眼睛看到的光称为可见光，波长范围：400~760nm，植物光合作用所能利用的光也在可见光范围内。
太阳光称为白光，经三棱镜折射后，可分为红橙黄绿蓝靛紫等不同颜色，即所谓的可见光谱。
各种色素分子之所以呈现不同颜色，是因为吸收了某些波长的光而另一些波长的光则透过或被反射。以某种物质对不同波长光的吸收率（可用百分比率表示）为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得曲线即为该物质的吸收光谱。
P102
吸光率
叶绿体色素吸收光谱
400
500
600
700
波长/nm
吸光率（%）
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素吸收蓝紫光
为什么叶绿体呈现绿色？
思考
1、为什么初生植物的叶片一般呈现黄绿色？
2、入秋后，叶片逐渐变黄，解释其原因？
3、有些植物叶片为何到了秋天会变红色？
4、我们平时吃的韭黄是如何培育出来的？
光合色素在叶肉细胞中的含量不同 ,有些色素的含量会随着季节 (温度)或者生理特性的变化而发生变化。
课堂小结
试一试
例1、温室栽培胡萝卜，用什么颜色的玻璃做顶棚更能提高产量（ ）
A.红色 B.无色 C.绿色 D.蓝紫色
B
例2、分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜叶，并按下表所示添加试剂，以研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。
处理 A B C
二氧化硅 + + +
碳酸钙 - + +
95%乙醇 + - +
蒸馏水 - + -
A的溶液颜色是 原因是
B的溶液颜色是 原因是
C的溶液颜色是 原因是
黄绿色
几乎无色
深绿色
部分叶绿素受到破坏
光合色素不溶于水
大量叶绿素溶于乙醇中
试一试
例3、为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响,某同学提取叶绿体色素进行纸层析,如图为纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述错误的是(　 　)
A.强光照导致了该植物的叶绿素含量降低
B.色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收红光和蓝紫光
C.色素Ⅲ、Ⅳ都是含镁的有机分子
D.类胡萝卜素含量的增加可能有利于该植物抵御强光照
B

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