資源簡介

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第三章 細胞的代謝
第五節:光合作用將光能轉化為化學能
第一課時 光合作用概述、光合色素提取與分離實驗
課程導入
細胞呼吸一般以糖為底物，通過氧化分解獲得能量，那細胞內的糖又是怎么生成的？
生物界的糖絕大部分都來源于光合作用
光合作用概述
是綠色植物或藍細菌，以二氧化碳和水為原料，
利用光能合成糖類等有機物并釋放出氧氣的過程。
（一）光合作用
概述：
原料：
產物：
場所：
條件：
CO2和H2O
有機物和氧氣
葉綠體（或光合膜）
光能、光合色素、酶
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O
光
葉綠體
總反應式：
P98
光合作用概述
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O
光
葉綠體
還原
氧化
需氧呼吸：
光合作用：
C6H12O6 +6O2+ 6H2O 6CO2+ 12H2O
酶
氧化
還原
吸能反應
葡萄糖中穩定的化學能 ATP中活躍的化學能
光能 有機物中穩定的化學能
放能反應
光合作用和需氧呼吸是否互為逆反應？
不是，場所不同，
條件不同
P98
光合作用概述
光合作用是指__________________通過________________（場所） 利用______，把______和_____轉化成儲存著能量的________，并且釋放出_____的過程。
葉綠體或光合膜
光能
CO2
水
有機物
O2
實質：
合成有機物，儲存能量
（吸能反應）
綠色植物和藍細菌
能通過光合作用合成有機物，為自身的生長、發育、繁殖提供物質與能量的生物為自養生物，例如綠色植物、藍細菌等；人、動物、真菌和大部分細菌直接或間接依靠自養生物的光合產物生活，為異養生物。
P98
光合作用在葉綠體中進行
類囊體膜稱為光合膜：分布著與光合作用相關的色素以及可以將光能轉化為化學能的多種蛋白質；
空腔：含有多種與H2O裂解相關的酶
分布著與碳反應相關的酶
由類囊體堆疊形成
增大光合作用的面積
吸附更多的酶
基粒
類囊體
（連成一體）
外膜
內膜
基質
分隔作用，保證光合作用高效、有序進行
主要分布在葉肉細胞
光反應
碳反應
P99
光合色素的提取和分離
材料試劑
新鮮綠色菠菜葉（刺槐葉）
95%酒精 二氧化硅SiO2 碳酸鈣CaCO3 層析液（乙醚或石油醚）
實驗原理
色素提取：光合色素是脂溶性色素，易溶于酒精、丙酮等有機溶劑；
色素分離：不同的色素在層析液（乙醚或石油醚）中溶解度不同，
溶解度越高，在濾紙上的擴散速度越快。
紙層析法
P100
光合色素的提取和分離
光合色素的提取與分離
加少許的二氧化硅和碳酸鈣
加入2-3mL 95％
酒精，在研缽中
充分、快速研磨
SiO2：使研磨充分
CaCO3 ：防止葉綠素被破壞
95%酒精：提取色素
1. 新鮮菠菜葉40-50℃烘干，粉碎后取2g干粉放入研缽中
2. 漏斗基部放置單層尼龍布，將研磨液迅速倒入漏斗進行過濾
新鮮的綠色葉片中葉綠素含量高
去除水分，易于研磨
防止酒精揮發，充分溶解色素
減少色素吸附
收集濾液到試管中，及時用棉塞將試管口塞緊
防止酒精揮發，防止色素氧化
研磨破壞 3層膜，細胞膜和葉綠體內膜、外膜
P100
光合色素的提取與分離
將預先干燥的定性濾紙剪成長10cm、寬1cm的濾紙條，再將一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細線。
3、制備濾紙條
防止兩側色素擴散過快，色素帶不整齊(邊角效應)
4、點樣（畫濾液細線）
用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆畫的橫線均勻地畫出一條細而直的濾液細線，待濾液干后再畫一次，重復3～4次。
濾液細線要求細、齊、直：
使分離的色素帶平齊，不重疊
增加色素含量，色素帶清晰，現象明顯
使層析液在濾紙條上擴散速度快
P100
光合色素的提取和分離
5、分離色素
層析液
培養皿
取適量層析液倒入試管中，將濾紙條略微斜靠著大試管內壁的另一側，輕輕插入層析液中，保證上面部分干燥。隨后用軟木塞塞住試管口。
避免濾紙條上的色素溶于層析液中。
為什么不能讓濾液細線觸及層析液？
思考
防止層析液揮發
乙醚/石油醚；作用：分離色素
P100
最高
較高
較低
最低
光合色素的提取和分離
胡蘿卜素 (橙色)
葉黃素 (黃色)
葉綠素a (藍綠色)
葉綠素b (黃綠色)
色素含量
溶解度
擴散速度
最少
較少
最多
較多
最快
較快
較慢
最慢
實驗結果：
P100
光合色素的提取和分離
★色素在層析液中溶解度從大到小，擴散速率從快到慢，色素帶位置從上到下：
★色素含量從多到少，色素帶從寬到窄：
胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b
葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素
①未加SiO2，研磨不充分，色素未能充分提取出來；
②稱取綠葉過少、葉片不夠新鮮、或加入酒精過多，色素溶液濃度過??；
③畫濾液細線次數過少。
思考：若實驗所得所有色素帶顏色均較淺，可能是哪些原因導致的？
光合色素的提取和分離
胡蘿卜素
葉黃素
葉綠素a
葉綠素b
類胡蘿卜素
（約1/4）
葉綠素
（約3/4）
藍綠
黃綠
橙色
黃色
顏色：
本質：碳氫鏈組成的分子
顏色：藍綠色、黃綠色
本質：含鎂的有機分子
黃色、橙色和紅色
（需要光才能合成）
光合色素功能：吸收可見光，將光能轉化為化學能，合成有機物
① 參與光合作用的光合色素存在于葉綠體或光合膜，植物的液泡中含有的色素(如花青素等)不參與光合作用;
② 除葉肉細胞，植物幼嫩的莖和果實的細胞中也含有吸收光能的色素。
P101
光合色素吸收可見光
我們眼睛看到的光稱為可見光，波長范圍：400~760nm，植物光合作用所能利用的光也在可見光范圍內。
太陽光稱為白光，經三棱鏡折射后，可分為紅橙黃綠藍靛紫等不同顏色，即所謂的可見光譜。
各種色素分子之所以呈現不同顏色，是因為吸收了某些波長的光而另一些波長的光則透過或被反射。以某種物質對不同波長光的吸收率（可用百分比率表示）為縱坐標，以波長為橫坐標作圖，所得曲線即為該物質的吸收光譜。
P102
吸光率
葉綠體色素吸收光譜
400
500
600
700
波長/nm
吸光率（%）
葉綠素主要吸收紅光和藍紫光
類胡蘿卜素吸收藍紫光
為什么葉綠體呈現綠色？
思考
1、為什么初生植物的葉片一般呈現黃綠色？
2、入秋后，葉片逐漸變黃，解釋其原因？
3、有些植物葉片為何到了秋天會變紅色？
4、我們平時吃的韭黃是如何培育出來的？
光合色素在葉肉細胞中的含量不同 ,有些色素的含量會隨著季節 (溫度)或者生理特性的變化而發生變化。
課堂小結
試一試
例1、溫室栽培胡蘿卜，用什么顏色的玻璃做頂棚更能提高產量（ ）
A.紅色 B.無色 C.綠色 D.藍紫色
B
例2、分別在A、B、C三個研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜葉，并按下表所示添加試劑，以研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色、幾乎無色。
處理 A B C
二氧化硅 + + +
碳酸鈣 - + +
95%乙醇 + - +
蒸餾水 - + -
A的溶液顏色是 原因是
B的溶液顏色是 原因是
C的溶液顏色是 原因是
黃綠色
幾乎無色
深綠色
部分葉綠素受到破壞
光合色素不溶于水
大量葉綠素溶于乙醇中
試一試
例3、為研究強光照對移栽幼苗光合色素的影響,某同學提取葉綠體色素進行紙層析,如圖為紙層析的結果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述錯誤的是(　 　)
A.強光照導致了該植物的葉綠素含量降低
B.色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收紅光和藍紫光
C.色素Ⅲ、Ⅳ都是含鎂的有機分子
D.類胡蘿卜素含量的增加可能有利于該植物抵御強光照
B

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