捕獲光能的色素和結構及光合作用的原理SHENGWUXUE12光合作用的原理捕獲光能的色素和結構1.綠葉中色素的提取和分離可看作兩個實驗！【實驗原理】有機溶劑層析液快一捕獲光能的色素和結構色素被破壞研磨充分一捕獲光能的色素和結構（1）綠葉中色素的提取1.制備濾紙條一端剪去兩角：保證色素擴散均勻，防止出現弧形色素帶。一捕獲光能的色素和結構（2）綠葉中色素的分離色素溶解在層析液中一捕獲光能的色素和結構（2）綠葉中色素的分離胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）溶解度含量高低葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素【分析實驗結果和結論】擴散方向色素帶的條數和色素種類數相同色素帶的寬窄與色素含量有關色素帶的擴散速度與其溶解度有關一捕獲光能的色素和結構綠葉中光合色素的種類葉綠素（含量約占3/4）類胡蘿卜素（含量約占1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）（最多）（最少）一捕獲光能的色素和結構

分離葉綠體中的色素，也可用如圖所示的方法，即在圓心處滴加適量濾液，待干燥后再滴加適量層析液進行層析，結果會出現不同顏色的4個同心圓，請寫出①～④依次對應的色素及顏色。①_____________________，②_____________________，③_____________________，④_____________________。胡蘿卜素、橙黃色葉黃素、黃色葉綠素a、藍綠色葉綠素b、黃綠色一捕獲光能的色素和結構葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光2.四種光合色素對光的吸收有什么差別呢？可見光的波長是400-760nm。小于400的是紫外光，大于760的為紅外光。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。（教材99）葉片中的色素幾乎不吸收綠光，綠光被反射出來，所以植物葉片呈現綠色。一捕獲光能的色素和結構無色(透明)，因日光中各種顏色的光均能通過，作物光合效率高。補紅光和藍紫光3.生產上，用何種顏色的玻璃、塑料薄膜做溫室大棚的頂棚產量高？陰天時，在功率相同的情況下，應該選擇什么顏色的照明燈為蔬菜補充光源？一捕獲光能的色素和結構4.葉綠體的結構適于進行光合作用 (1)葉綠體的結構模式圖(2)葉綠體的功能——進行__________的場所葉綠體基質暗類囊體色素光光合作用一捕獲光能的色素和結構5.在葉綠體內部巨大的膜表面土，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體薄膜上和葉綠體基質中，還有許多進行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結構基礎。（教材101）一捕獲光能的色素和結構資料11881年，德國科學家恩格爾曼（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位恩格爾曼的第一個實驗1.實驗材料為什么選擇水綿和好氧細菌？水綿的葉綠體呈螺旋帶狀，便于觀察，用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。一捕獲光能的色素和結構資料11881年，德國科學家恩格爾曼（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位恩格爾曼的第一個實驗2.為何要在沒有空氣的黑暗環境中進行？沒有空氣的黑暗環境排除了氧氣和光的干擾。結論：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是水綿進行光合作用的場所。一捕獲光能的色素和結構恩格爾曼進一步實驗光三棱鏡臨時裝片好氧細菌水綿好氧細菌6.在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域，為什么？這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區域分布。一捕獲光能的色素和結構1.探索光合作用原理的部分實驗實驗1：1937年希爾實驗材料：處理：在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下進行結果：葉綠體有O2釋放。（細胞器水平上）離體葉綠體在適當條件下發生水的光解產生氧氣。推測：離體葉綠體二光合作用的原理材料：實驗2：1954年阿爾農實驗處理：加入ADP、Pi，給予光照

葉綠體合成ATP總是與水的光解相伴隨。結論：離體葉綠體二光合作用的原理1.探索光合作用原理的部分實驗1.探索光合作用原理的部分實驗實驗3：魯賓和卡門實驗實驗思路：用同位素標記來研究物質的去路材料：小球藻處理：用18O分別標記CO2和H2O，給予光照。光合作用產生的O2來自于H2O，不來自CO2。結果：A為O2，B為18O2；結論：二光合作用的原理實驗4：卡爾文實驗實驗思路：放射性同位素標記14CO2，研究物質轉化過程材料：小球藻處理：光照、提供14CO2結果：先出現14C3，最后出現14C5、（14CH2O）14CO214C3

結論：（14CH2O）1.探索光合作用原理的部分實驗二光合作用的原理3.總反應式：2.光合作用的概念：光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。光能CO2+H2O（CH2O）+O2葉綠體二光合作用的原理根據是否需要光能，光合作用可以概括地分為光反應和暗反應（卡爾文循環）兩個階段。光反應：光合作用第一個階段的化學反應，必須有光才能進行。（類囊體薄膜）暗反應：光合作用第二個階段中的化學反應，有沒有光都能進行。（葉綠體基質）二光合作用的原理4.光合作用的過程每個階段反應的條件、場所、物質變化、能量變化如何？二光合作用的原理光反應階段暗反應階段進行部位條件物質變化能量變化聯系光、色素和酶不需光，多種酶、ATP、[H]①光反應為暗反應提供還原劑[H]和能量ATP②暗反應產生ADP和Pi為光反應合成ATP提供原料葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質中CO2+C52C32C3(CH2O)+C5

酶ATP[H]酶2H2O

4H++O2+4e-光色素ADP+Pi+能量ATP色素、酶、光ATP中活躍化學能轉成糖類等有機物中穩定的化學能光能轉成ATP中活躍化學能和NADPH中的能量③沒有光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應，有機物無法合成5.光反應階段和暗反應階段的比較NADP++H++2e-

NADPH酶連續光照和間隔光照下有機物合成量的分析二光合作用的原理給小球藻提供18O2，在小球藻合成的有機物中檢測到了18O，其最可能的轉化途徑是_________________________________________。提示有氧呼吸第三階段18O2與[H]結合生成了H218O，有氧呼吸第二階段利用H218O生成C18O2，C18O2再參與光合作用的暗反應生成含18O的有機物。6．環境改變時光合作用各物質含量的變化分析(1)當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：二光合作用的原理6．環境改變時光合作用各物質含量的變化分析(1)當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：二光合作用的原理6．環境改變時光合作用各物質含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質變化當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：二光合作用的原理(2)“模型法”表示C3和C5的含量變化

起始值C3高于C5(約為其2倍)二光合作用的原