光合作用讲义课件.ppt
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- 光合作用 讲义 课件
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1、光合作用讲义光合作用讲义v为什么有些植物的叶片不是绿色的为什么有些植物的叶片不是绿色的?v为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢?同呢?思考?思考?一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用光合作用过程演示光合作用过程演示叶绿体中色素的提取和分离叶绿体中色素的提取和分离 【实 验】(一、)实验原理(一、)实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以用无水乙醇水乙醇中,所以用无水乙醇可提取叶可提取叶绿体中色素。绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同,溶解度色
2、素在层析液中溶解度不同,溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快,溶解度低的色素分子随层扩散得快,溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢,因而可析液在滤纸条上的扩散得慢,因而可用用层析液将不同的色素分离层析液将不同的色素分离。绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离(二(二)操作步骤:)操作步骤:提取色素提取色素制备滤纸条制备滤纸条画滤液细线画滤液细线分离色素分离色素观察与记录观察与记录实验实验(二)方法与步骤(二)方法与步骤称取称取5g5g左右的鲜叶,左右的鲜叶,剪碎,放入研钵中。加剪碎,放入研钵中。加少许的石英砂少许的石英砂(充分研充分研磨
3、磨)和碳酸钙和碳酸钙 (中和细中和细胞中的酸,防止镁从叶胞中的酸,防止镁从叶绿素分子中移出绿素分子中移出)与与10ml10ml无水乙醇。在研钵无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液中快速研磨。将研磨液进行过滤。进行过滤。v1 提取色素提取色素v2 制备滤纸条制备滤纸条 方法与步骤方法与步骤v3 画滤液细线画滤液细线方法与步骤方法与步骤方法与步骤方法与步骤v4 分离色素分离色素方法与步骤方法与步骤v4 分离色素分离色素讨论:讨论:1 1、实验中无水乙醇和层析液的、实验中无水乙醇和层析液的用途是什么?用途是什么?2 2、叶绿体中的色素有哪几种?、叶绿体中的色素有哪几种?分布情况是怎样的?分布情况是怎
4、样的?(二)提取和分离叶绿体中的色素(二)提取和分离叶绿体中的色素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(二 )叶绿体中的色素v5 观察和记录观察和记录实验结果:实验结果:讨论讨论:1.1.滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?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?宽窄如何?这说明了什么?2023-1-3143/41/4证明了色素的种类和颜色证明了色素的种类和颜色I.捕获光能的色素捕获光能的色素三、实验关键三、实验关键1.选材时应注意选择选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿鲜嫩、色浓绿、无浆汁的、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。叶片。如菠菜叶
5、、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以画滤液细线时应以细、齐、直细、齐、直为标准,重复为标准,重复画线时必须等上次画线干燥后再进行,重画线时必须等上次画线干燥后再进行,重复复2-3次。次。3.层析时不要让滤液细线触及层析液层析时不要让滤液细线触及层析液。四、注意事项四、注意事项1.因因丙酮和层析液丙酮和层析液都是易挥发且都是易挥发且有一定毒性的有一定毒性的有机溶剂有机溶剂,所以研磨要快,收集的滤液要用,所以研磨要快,收集的滤液要用棉塞塞住,层析时要加盖,尽量减少有机溶棉塞塞住,层析时要加盖,尽量减少有机溶剂的挥发。剂的挥发。2.在研磨时要加少许在研磨时要加少许二氧化硅二氧化硅,目的是为了研目
6、的是为了研磨充分,磨充分,有利于色素的提取;加少许有利于色素的提取;加少许碳酸钙碳酸钙的目的是为了的目的是为了防止防止研磨过程中,研磨过程中,叶绿体中的叶绿体中的色素受到破坏色素受到破坏。3.分离色素时,一定不要让滤纸条上的滤液细分离色素时,一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液,这是因为线接触到层析液,这是因为色素易溶解在层色素易溶解在层析液中析液中,导致色素带不清晰,影响实验效果。,导致色素带不清晰,影响实验效果。IIII、色素的吸收光谱、色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素主
7、要吸收蓝紫光色素的吸收光谱图色素的吸收光谱图 400 500 600 700nm 400 500 600 700nm 1001005050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可 见 光 区叶绿素:吸收蓝紫光和红光叶绿素:吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素:吸收蓝紫光类胡萝卜素:吸收蓝紫光v叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光,胡萝卜素和叶红素主要吸收胡萝卜素和叶红素主要吸收蓝紫光蓝紫光。v注注:因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反:因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射回来,所以叶片才呈现射回来,所以叶片才呈现绿色绿色。结论:结论:分析:分析:为什么植物春夏叶子翠绿,
8、而深秋则叶片金黄呢?为什么植物春夏叶子翠绿,而深秋则叶片金黄呢?由于叶绿素的含量大大超过由于叶绿素的含量大大超过类胡罗卜素,而使类胡罗卜类胡罗卜素,而使类胡罗卜素的颜色被掩盖,只显示出素的颜色被掩盖,只显示出叶绿素的绿色叶绿素的绿色由于叶绿素比类胡罗卜素易受由于叶绿素比类胡罗卜素易受到低温的破坏,秋季低温使叶到低温的破坏,秋季低温使叶绿素大量破坏,而使类胡罗卜绿素大量破坏,而使类胡罗卜素的颜色显示出来素的颜色显示出来问题:这些捕获光能的色素存在问题:这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位?于细胞中的什么部位?叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构
9、模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图 6结论:结论:氧是由叶绿体释放出来的氧是由叶绿体释放出来的;叶绿体叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所是绿色植物进行光合作用的场所,它内部巨大的膜表面上,不仅分它内部巨大的膜表面上,不仅分布着吸收光能的色素分子,还有布着吸收光能的色素分子,还有光合作用所需的酶光合作用所需的酶。恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处?选材:水绵具有细长的带状叶绿体,易于观察选材:水绵具有细长的带状叶绿体,易于观察现象。好氧细菌的利用,准确显示出氧气产生的现象。好氧细菌的利用,准确显示出氧气产生的部位。部位。设计:黑暗无空气的设计设计:黑暗无空气的设计进行黑暗和曝光的
10、对比实验。进行黑暗和曝光的对比实验。极细光线的入射;极细光线的入射;为了排除实验前环境中光线和氧的影响,确保实为了排除实验前环境中光线和氧的影响,确保实验的准确性。验的准确性。能准确判断水绵细胞中释放氧的部位;能准确判断水绵细胞中释放氧的部位;证明了实验结果完全是光照引起的,并且氧是由叶证明了实验结果完全是光照引起的,并且氧是由叶绿体释放出来的。绿体释放出来的。3/41/4小结小结色素主要分布于叶绿体的类囊体膜上色素主要分布于叶绿体的类囊体膜上二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用五年后五年后1648年,海尔蒙特(J.B.van Helmont)74.470.06水分水分是建造植物体
11、的是建造植物体的唯一唯一原料原料1.1.光合作用的探究历程:光合作用的探究历程:2.5 Kg思考:该实验设计有什么缺陷?缺乏缺乏对照实验对照实验,没有考虑空气的影响没有考虑空气的影响.1771年(英)普里斯特利的实验年(英)普里斯特利的实验v植物可以更新空气;植物可以更新空气;现象现象:蜡烛熄灭蜡烛熄灭。现象现象:蜡烛持续燃烧。蜡烛持续燃烧。现象:现象:小鼠死亡小鼠死亡。现象:现象:小鼠存活小鼠存活。结论结论:植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。思考思考:该实验有时成功该实验有时成功,有时失败有时失败,为什么为什么?有时可能是在无光条件下做的有时可能是
12、在无光条件下做的,因为无光时植物不进因为无光时植物不进行光合作用行光合作用,只有细胞呼吸只有细胞呼吸,所以没有氧气释放所以没有氧气释放,而是而是释放释放CO2,所以实验失败所以实验失败.17791779年,荷兰科学家英格豪斯的实验年,荷兰科学家英格豪斯的实验:在一密闭的玻璃钟罩内在一密闭的玻璃钟罩内,同时放有盆栽植物和活小同时放有盆栽植物和活小鼠鼠,放在光照条件下放在光照条件下,一段时间后一段时间后,小鼠不死小鼠不死.且放且放入点燃的蜡烛也不灭入点燃的蜡烛也不灭.在另一密闭的玻璃钟罩内在另一密闭的玻璃钟罩内,同时放有盆载植物和活同时放有盆载植物和活小鼠小鼠,放在黑暗中放在黑暗中,一段时间后一段
13、时间后,小鼠死亡小鼠死亡.且放入且放入点燃的蜡烛立即熄灭点燃的蜡烛立即熄灭.重复重复500500多次多次.英格豪斯的实验设计与前人相比英格豪斯的实验设计与前人相比,改进在什么地方改进在什么地方?设计了对照实验设计了对照实验;控制单一变量控制单一变量(即唯一自变量即唯一自变量)对实验过程进行重复对实验过程进行重复17851785年,明确绿叶在光下放出的是氧气,吸收的年,明确绿叶在光下放出的是氧气,吸收的是二氧化碳;是二氧化碳;(拉瓦锡拉瓦锡Laroisier,A.L.)18451845年,梅耶指出,植物在进行光合作用时,把年,梅耶指出,植物在进行光合作用时,把光能转变成化学能储存起来;光能转变成
14、化学能储存起来;17851785年的结论是在什么基础上提出的年的结论是在什么基础上提出的?梅耶得出这个结论的依据是什么梅耶得出这个结论的依据是什么?在发现了空气的组成的基础上提出的在发现了空气的组成的基础上提出的.依据是依据是”能量的转换和守恒定律能量的转换和守恒定律”现象:现象:18641864年年 德国科学家德国科学家 萨克斯萨克斯未遮光部分变成蓝色。未遮光部分变成蓝色。(置于暗处几小时)(置于暗处几小时)思考:思考:目的是什么?目的是什么?v绿色叶片中光合作用中产生了淀粉;绿色叶片中光合作用中产生了淀粉;萨克斯的实验目的是什么萨克斯的实验目的是什么?为什么让叶片一半曝光为什么让叶片一半曝
15、光,另一半遮光呢另一半遮光呢?为了验证光合作用的产物是什么为了验证光合作用的产物是什么一半遮光一半曝光一半遮光一半曝光,是为了进行对照是为了进行对照 20世纪世纪30年代,鲁宾和卡门(美)的年代,鲁宾和卡门(美)的同位素标记实验:同位素标记实验:结论:结论:光合作用产生的氧气全部来自水,而不是光合作用产生的氧气全部来自水,而不是来自来自COCO2 2。2、第二组向同种绿色植物提供、第二组向同种绿色植物提供H218O和和CO2 1、第一组向绿色植物提供第一组向绿色植物提供C18O2和和 H2O。C18O2+H2O CO2+H218OO2 18O2光合作用释放的光合作用释放的O2全部来自于全部来自
16、于H2O 用氧的同位素用氧的同位素18O分别标记分别标记H2O和和CO2,使它分别使它分别成为成为H218O和和C18O2。进行两组光合作用的实验:。进行两组光合作用的实验:2020世纪世纪4040年代,卡尔文年代,卡尔文(M.Calvin)用用14C标记的标记的CO2供小球藻实验,供小球藻实验,追踪检测其放射性。探明追踪检测其放射性。探明CO2中的中的C的转移途径。的转移途径。卡尔文循环:卡尔文循环:CO2 C3 (CH2O)鲁宾、卡门、卡尔文等人采用了什么先进方法来进鲁宾、卡门、卡尔文等人采用了什么先进方法来进行实验行实验?同位素标记法同位素标记法年代年代科学家科学家结论结论1664166
17、4海尔蒙特海尔蒙特水分是植物建造自身的原料水分是植物建造自身的原料17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是是光合作用的场所。光合作用的场所。19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光
18、合作用释放的氧氧来自来自水水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳碳来自来自COCO2 2讨论一讨论一:从人类对光合作用的探究历程来看从人类对光合作用的探究历程来看,生物学生物学的发展与物理和化学有什么联系的发展与物理和化学有什么联系?与技术手段的进与技术手段的进步有什么关系步有什么关系?试举例说明试举例说明.生物学的发展与物理和化学的研究进展关系很密切生物学的发展与物理和化学的研究进展关系很密切.例如例如:直到直到17851785年年,由于发现了空气的组成由于发现了空气的组成,人们才人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气明确绿叶在光下放出的气体是氧气,
19、吸收的是吸收的是COCO2 2,这个事实说明生物学的发展与化学领域的研究密切这个事实说明生物学的发展与化学领域的研究密切相关相关.又如又如:基于核科学的进展基于核科学的进展,鲁宾和卡门利用同鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自位素标记法证明光合作用释放的氧气来自H H2 2O,O,而不而不来自来自COCO2 2.这些都说明在科学发展的进程中这些都说明在科学发展的进程中,相关学相关学科的互相促进科的互相促进,以及技术手段的进步对科学发展有以及技术手段的进步对科学发展有巨大的推动作用巨大的推动作用.讨论二讨论二:分析人类对光合作用的探究历程分析人类对光合作用的探究历程,你还有哪你还
20、有哪些感悟些感悟?许多科学家为了研究光合作用进行了辛勤的探索许多科学家为了研究光合作用进行了辛勤的探索,他们不断地探索研究他们不断地探索研究,从不言弃从不言弃,坚持到底坚持到底,这种献这种献身科学的精神值得我们学习身科学的精神值得我们学习.使我们体验到了科学探究的一般过程是使我们体验到了科学探究的一般过程是:通过观通过观察察、发现问题发现问题提出问题提出问题、进行假设进行假设指定计划指定计划、设计实验设计实验观察实验观察实验、获取证据获取证据检验假设检验假设、得出得出结论结论,科学家所设计的实验不仅有整体的设想、清晰的科学家所设计的实验不仅有整体的设想、清晰的思路和操作的可行性思路和操作的可行
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