3.2.3光能的捕獲和利用【學習目標】1.說出人們對光合作用的認識過程，體驗生物科學發(fā)現歷程，養(yǎng)成嚴謹的科學態(tài)度，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識；2.通過科學家用放射性同位素標記法研究光合作用過程的材料，理解科學與技術相互支持與相互作用的關系；3.描述葉綠體的結構，提取和分離葉綠體色素。【重點難點】葉綠體結構和葉綠體色素的種類一、光合作用的早期研究科學成果都是后人繼承前人的經驗，又經過多次的探索和研究才獲得的。光合作用的發(fā)現就是一個典型的例子。漫長的探索之旅……1、公元前3世紀—亞里士多德的觀點沒有通過實驗來檢驗自己的理論?你同意他的觀點嗎？?不足之處在哪里？漫長的探索之旅……2、1642年—海爾蒙特的柳樹實驗漫長的探索之旅……海爾蒙特的實驗說明了什么？水分是建造植物體的唯一原料海爾蒙特認為建造植物體的原料只是水，這一結論是否合理？為什么？未考慮空氣和光照對植物生長的影響想一想漫長的探索之旅……3、1771年—普里斯特利的實驗漫長的探索之旅……普里斯特利的結論是：植物能夠更新空氣普里斯特利的實驗有時成功，有時失敗？漫長的探索之旅……4、1779年—英格豪斯的實驗結論：植物只有在光照的情況下才能更新空氣漫長的探索之旅……5、1864年—薩克斯的實驗漫長的探索之旅……漫長的探索之旅……漫長的探索之旅……(1)為什么對天竺葵先進行暗處理？

(2)為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光？

(3)這個實驗能說明什么問題？對照6、1880年—恩吉爾曼的實驗漫長的探索之旅……水綿和好氧細菌臨時裝片缺氧暗處理極細光束照射全部暴露在光下（1）為什么選用水綿做實驗材料？（2）為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境分析討論：水綿是單細胞連接的絲狀體，不需做切片，且葉綠體細而長呈帶狀，便于直接觀察和分析研究。排除了氧氣和光的干擾（3）為什么先用極細光束照射水綿，而后又讓水綿完全暴露在光下？（4）該實驗可得出什么結論？分析討論：明確實驗結果完全是由光照引起的葉綠體是光合作用的場所，光合作用需要光并產生氧氣。7、1941年—魯賓和卡門的實驗(1)魯賓—卡門的兩組實驗是如何設計的？寫出兩組實驗中光合作用的反應式。（2）同位素標記技術的應用與實驗成功密不可分。你能否舉出其他的科學與技術相互促進共同發(fā)展的例子？試一試:第一組小球藻懸液提供H218O和CO2，給第二組小球藻懸液提供H2O和C18O2，分別檢測光合作用釋放的氧氣是否含有放射性。第一組：CO2+H218O→（CH2O）+O2第二組：C18O2+H2O→（CH2O）+O2顯微鏡技術與細胞的發(fā)現、研究二、葉綠體的結構內膜外膜基粒類囊體基質（一）葉綠體的結構和功能1、葉綠體的結構（1）如果將葉綠體長時間置于暗處，葉綠體轉變成不含色素的

或只有類胡蘿卜素的

，但光照后又可恢復為具有葉綠素的

。

白色體有色體葉綠體（2）光學顯微鏡下能否看到葉綠體？呈

形。（3）在電鏡下可看到葉綠體的表面有

，內部有許多綠色柱狀的

。每個基粒有數十個扁平囊狀的

組成，基粒間還有

與

相連，從而使各類囊體的腔彼此相通。能扁平的橢球形或球雙層膜基粒類囊體基質類囊體基粒類囊體（4）線粒體和葉綠體增大膜面積方式不同，分別是怎樣的？（5）與光反應有關的色素和酶都分布在

；與暗反應有關的酶則分布在

中；葉綠體還含有少量的

，因此被稱為

。類囊體膜上基質線粒體—嵴，葉綠體—基粒DNA、RNA半自主性細胞器（一）葉綠體的結構和功能2、葉綠體的功能：

光合作用的場所（二）葉綠體色素的提取與分離目的要求：1、掌握提取和分離葉綠體色素的方法2、了解葉綠體中色素的種類實驗材料：菠菜【提取原理】綠葉中的色素能溶解于

溶劑（如

）中，可以用其提取綠葉中的色素。【分離原理】不同色素在

中

不同，

的隨

在濾紙上擴散的快；反之則慢。這樣，幾分鐘之后，綠葉中的色素在濾紙上分離開。這樣的分離方法叫

。有機層析液溶解度溶解度大層析液紙層析法丙酮、無水乙醇【方法步驟】1、葉綠體色素的提取用天平稱取5克菠菜葉，剪碎少許二氧化硅、碳酸鈣+2ml丙酮取單層尼龍布折疊，放入漏斗將研磨液迅速倒入漏斗中進行過濾。將濾液收集到試管中，及時用棉塞塞緊試管口防止丙酮揮發(fā)，并充分溶解色素。二氧化硅：為了使研磨充分；碳酸鈣：保護色素免受破壞；丙酮：色素的溶劑。

防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化研缽迅速、充分地進行研磨

相比濾紙，尼龍布不易吸附色素2、葉綠體色素的分離剪角，1cm處用鉛筆畫線用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫一條細而直的細線，風干后重復2-3次燒杯中倒入層析液，將濾紙條帶有色素的一端插入（不要沒過濾液線），培養(yǎng)皿蓋住小燒杯防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快。直、細、齊：使分離的色素帶平整、不重疊重復多次：增加色素含量，使分離的色素帶清晰，便于觀察。

防止色素直接溶解到燒杯內的層析液中防止層析液揮發(fā)和色素分子被氧化【實驗結果】【探究深化】①②③④寫出左側濾紙條上四條色素帶對應的色素種類及顏色：

類胡蘿卜素（含量占1/4，主要吸收藍紫光）葉綠素（含量占3/4，主要吸收紅光、藍紫光）胡蘿卜素橙黃色葉黃素葉綠素a葉綠素b黃色藍綠色黃綠色注：植物幾乎不吸收綠光其中在層析液中溶解度最大，隨層析液在濾紙條上擴散速度最快的色素是

，最慢的是

。

最寬，即

含量最多；

最窄，即

含量最少；相鄰色素帶之間

與

距離最近；

與

距離最遠。①②③④胡蘿卜素葉綠素b葉綠素a葉綠素a胡蘿卜素胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素課堂檢測：1、如圖為水綿結構模式圖。恩吉爾曼進行光合作用實驗時，把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細光束對水綿細胞的不同部位（如a處）做點狀投射，發(fā)現水中的好氧細菌明顯聚集在葉綠體被光投射處；若將裝片完全暴露在光下，好氧細菌則分布在葉綠體所有受光部位。此實驗證明了（）A.氧氣是由水分解來的B.葉綠體是光合作用的場所C.光合作用能產生淀粉D.光合作用需以二氧化碳做原料B2、某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析（從上到下），與正常葉片相比，實驗結果是（）A.光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B.光吸收差異不顯著，