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1、第第4 4节节 能量之源能量之源-光与光合作用光与光合作用叶绿体中的色素叶绿体中的色素实验实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤：1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录讨论：1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？(三三)方法与步方法与步骤称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙(中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与
2、10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。(黄色黄色)(黄色黄色)(蓝绿色蓝绿色)(黄绿色黄绿色)(橙黄色橙黄色)色素叶绿素（含量多）类胡萝卜素叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）吸收红光和蓝紫光胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）吸收蓝紫光叶绿体中色素的种类和作用叶绿体中色素的种类和作用（含量少）叶绿体中色素的吸收光谱叶绿体中色素的吸收光谱叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿体中色素的吸收光谱叶绿体中色素的吸收光谱（1）（2）（3）（4）基粒基质外膜内膜叶绿体叶绿体是光合作用的是光合作用的场所场所（1）（2）色素在基粒类囊体薄膜中酶在基粒和基质
3、中叶绿体叶绿体是光合作用的是光合作用的场所场所帘卷西风，人比黄花瘦春夏的树叶秋冬的树叶什么色素减少了？为什么这种色素秋冬减少而夏季不减少，与什么环境因素有关？强光、高温、低温都会使叶绿素分解。但无光环境叶绿素也不能生成.1771年，英，年，英，普里斯特利普里斯特利的实验的实验1864年，德，年，德，萨克斯萨克斯的实验的实验1880年，美，年，美，恩格尔曼恩格尔曼的实验的实验20世纪世纪30年代，美，年代，美，鲁宾和卡门鲁宾和卡门的实验的实验光合作用的发现史光合作用的发现史1648年，年，比利时，比利时，海尔蒙特海尔蒙特的实验的实验20世纪世纪40年代，美，年代，美，卡尔文卡尔文的实验的实验五年
4、以后五年以后1648年海尔蒙特实验：年海尔蒙特实验：穿孔的铁板盖在花盆上，只允许气体和水进入穿孔的铁板盖在花盆上，只允许气体和水进入植株植株 m=2.5 kg植株植株 m=82.5 kg土壤减少了土壤减少了100g结论：认为植物生长主要是吸收了水结论：认为植物生长主要是吸收了水1771年年 普里斯特利的实验普里斯特利的实验夕阳照射下玻璃罩内的蜡烛在丁香旁旺盛燃烧。为什么蜡烛不会熄灭呢？已知材料：丁香 蜡烛 玻璃钟罩 环境因素：阳光 实验现象：夕照下玻璃罩丁香旁的蜡烛依然燃烧 结论：绿色植物可以更新空气 请指出一个明显的漏洞。请指出一个明显的漏洞。没有设置对照组,排除光照对实验结果的干扰。177
5、91779年年英格豪斯英格豪斯(荷兰荷兰)做了做了500500多次植多次植物更新空气实验物更新空气实验.发现发现:植物只有绿叶在植物只有绿叶在光照下才能更新空气；只到光照下才能更新空气；只到17851785年人们年人们发现了空气的组成，才明确绿叶在光下发现了空气的组成，才明确绿叶在光下放出放出O O2,吸收吸收COCO2.18451845年年梅耶梅耶根据能量转化与守恒定律指根据能量转化与守恒定律指出出:植物在光合作用时把光能转换成化学植物在光合作用时把光能转换成化学能储存起来能储存起来1864年年 德国科学家德国科学家 萨克斯实验萨克斯实验 1.1.放在暗处几小时的目的？放在暗处几小时的目的？
6、2.2.一半曝光一半遮光的目的？一半曝光一半遮光的目的？消耗已有淀粉消耗已有淀粉对照对照实验结果证明了什么？实验结果证明了什么？绿色叶片在光合作用中产生了淀粉绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 实验结果如何描述？实验结果如何描述？曝光部分变蓝，曝光部分变蓝，遮光部分不变蓝遮光部分不变蓝实验结果的描述和相关结论的推导实验结果的描述和相关结论的推导实验结果也证明实验结果也证明 光光 是光合作用的条件是光合作用的条件1880年年 恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论：结论：氧是由氧是由 叶绿体叶绿体释放出
7、来的，释放出来的，叶绿体叶绿体是光合作用的场所。是光合作用的场所。光合作用需要光合作用需要光照光照结果：结果：1939年年 鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验证明：证明：光合作用释放的光合作用释放的2全部来自全部来自H2O中的中的O。三、光合作用的过程三、光合作用的过程CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体（CH H2 2O O）+O2光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段能量变化能量变化物质变化物质变化条件条件进行部位进行部位光反应阶段光反应阶段 叶绿体基粒中叶绿体基粒中光、色素和酶光、色素和酶光能光能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能水的光解水的光解：H2
8、O H+O2 酶酶光能光能合成合成ATP：ADP+Pi ATP 酶酶光能光能主要产物主要产物O O2 2 、H H、ATP ATP 光合作用的最终产物里面并没有光合作用的最终产物里面并没有HH和和ATPATP，那么它们是怎么样被消耗掉的呢？那么它们是怎么样被消耗掉的呢？能量变化能量变化物质变化物质变化条件条件进行部位进行部位暗反应阶段暗反应阶段 主要产物主要产物叶绿体基质中叶绿体基质中ATP ATP、HH、酶、酶ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能 COCO2 2的固定的固定 CO2+C5 2C3 酶酶2C3 +H （CH2O）ATP ADP+Pi 酶酶 酶酶 C3
9、C3的还原的还原ATPATP分解分解（CH2O）光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应阶段与暗反应阶段的比较项目项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区区别别场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量转化转化类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中光光、色素、色素、酶酶酶酶、H、ATP(有无光均可有无光均可)光能光能ATP中中活跃的化学能活跃的化学能糖类等有机物中糖类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能1.水的光解水的光解1.CO2的固定的固定2.C3的还原的还原联联 系系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供提供H和和AT
10、P2、暗反应是光反应的继续，暗反应水解、暗反应是光反应的继续，暗反应水解ATP生成生成ADP和和Pi为光反映的物质为光反映的物质(ATP)合成提供原料合成提供原料.2.ADP合成合成ATP3.ATP水解水解6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2元素来龙去脉元素来龙去脉光合作用完整反映式光合作用完整反映式(计算式计算式)探究影响光合作用的因素：探究影响光合作用的因素：1.光照：光照：(光合作用的动力光合作用的动力)光照强度、光照时间、光质光照强度、光照时间、光质适当提高光照强度、延长光照时间适当提高光照强度、延长光照时间促进光反应，产生更多的促进光反应，产生更多的 ATP
11、 和和 H思考：如果其它条件正常，突然停止光照，思考：如果其它条件正常，突然停止光照，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？的含量会怎么变化？C3C5、ATP、H光合速率2.CO2浓度：浓度：光合作用的原料之一光合作用的原料之一适当提高空气中适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行浓度，促进暗反应进行思考：夏天正午气孔关闭时思考：夏天正午气孔关闭时C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？的含量会怎么变化？C3C5、ATP、H光合速率思考：如果其它条件正常，突然停止思考：如果其它条件正常，突然停止CO2供应，供应，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？的含量会怎么变化？C3减少、减少、C5增
12、加、增加、ATP增加、增加、H增加增加3.H2O：原料之一：原料之一4.温度：影响酶活性温度：影响酶活性5.矿质元素矿质元素：叶绿素的组成元素：叶绿素的组成元素g6.叶龄：叶龄：光照光照/CO2/H2O/矿质元素矿质元素光合速率光合速率温度光合速率叶龄6、光合作用原理的应用光合作用原理的应用（1 1）影响光合作用的因素）影响光合作用的因素COCO2 2、水份、光照的长短与强弱、光质、水份、光照的长短与强弱、光质、温度、温度、矿质元素等矿质元素等（2 2）提高农作物光合作用强度的措施）提高农作物光合作用强度的措施1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提
13、高、适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、适当提高温度、适当提高温度5 5、适当增加植物体内的含水量、适当增加植物体内的含水量6 6、适当增加矿质元素的含量、适当增加矿质元素的含量2 2、合理密植、合理密植光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能把CO2和H2O合成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用的实质光合作用的实质（从物质和能量变化角度）（从物质和能量变化角度）把把无机物无机物（CO2和和H2O）转变为）转变为有机物有机物，把，把光光能能转变为转变为化
14、学能化学能，储存在有机物中，储存在有机物中 自养生物：自养生物：能够直接把从外界环境能够直接把从外界环境摄取的无机物转变摄取的无机物转变成为自身的组成物质成为自身的组成物质(有机物有机物)，并储存了能量的一类，并储存了能量的一类生物。如：绿色植物生物。如：绿色植物、少数细菌少数细菌化能合成作用化能合成作用异养生物：异养生物：不能直接利用无机物制成有机物不能直接利用无机物制成有机物，只能把，只能把从外界从外界摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物。如：人并储存了能量的一类生物。如：人、动物、真菌及大多动物、真菌及大多数细菌数细菌 能
15、够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释某些无机物氧化时所释放的能量放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2能量能量酶酶1.为生物生存提供了为生物生存提供了物质物质来源和来源和能量能量来源；来源；2.维持了大气中维持了大气中O2和和CO2的相对稳定；的相对稳定；3.对生物的进化有直接意义。对生物的进化有直接意义。(1)使还原性大气使还原性大气氧化性大气氧化性大气 (2)使有氧呼吸生物得以发生和发展使有氧呼吸生物得以发生和发展 (3)形成臭氧层，过滤紫外线，形成臭氧层，过滤紫外线，使水生生物登陆成为可能使水生生物登陆成为可能 四、光合作用的意义四、光合作用的意义