5.4 光合作用的实验及探究历程(第一课时） 课件(共44张PPT)

(共44张PPT)
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在不同时期颜色不同呢？
绿叶中会有哪些种类的色素呢？
它们分别是什么颜色的？
各种色素在绿叶的含量相同吗？
捕获光能的色素
提取原理
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇
（或丙酮）中，用无水乙醇提取色素。
纸层析法：绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，这样，绿叶中的色素就在扩散过程中分开。
分离原理
实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
1.实验原理
1.提取绿叶中的色素
有助于研磨充分
防止研磨中色素被破坏
防止溶剂挥发，充分溶解色素
方法与步骤
剪去两角的目的是使层析液扩散均匀同时到达滤液细线
防止色素带重叠而影响分离效果
要求：层析液不能没及滤液线
★培养皿加盖防挥发
防止色素溶解于层析液中而无法分离
⑤观察和记录
讨论：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？
叶绿素a
最高
叶绿体色素提取与分离实验中实验试剂的作用原理
叶绿体中色素的提取与分离实验的误差分析
叶绿体中的色素
叶绿素
（含量约占总量的3/4）
类胡萝卜素
（含量约占总量的1/4）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
一、捕获光能的色素
这四种色素只吸收可见光，它们吸收的光谱是否一样呢？
绿叶中色素的作用
绿叶中的
色素提取液
图：自然光通过三棱镜
图：自然光经过色素提取液后通过三棱镜
现象：光屏出现明显的色光带
现象：色光带变暗，
且蓝紫光和红光大部分被吸收
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
吸收光能的百分比
0
波长
50
100
叶绿素a
叶绿素b
图：叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
类胡萝卜素
叶绿体中的色素
叶绿素
（含量约占总量的3/4）
类胡萝卜素
（含量约占总量的1/4）
主要吸收蓝紫光和红光
主要吸收蓝紫光
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
一、捕获光能的色素
叶绿体色素的功能：
具有吸收光能、传递光能、转化光能的作用
1.正常银杏的叶为什么呈绿色？
叶绿体中叶绿素的含量多，且对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以呈绿色；
3.大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的塑料薄膜最好？
白色或无色
2、秋季为什么变黄了？
秋季，叶片的叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。
叶绿体结构模式图
外膜
内膜
基粒
基质
每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。
而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。
二、叶绿体的结构和功能
1.叶绿体结构
色素分布：
类囊体薄膜上
酶分布：
类囊体薄膜和基质
P100思考·讨论 ：叶绿体的功能
装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。
装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。
氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
结论：
叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所
结论：
1.现象：
2.现象：
没有空气黑暗
极 细 光 束
完 全 光 照
1、为什么水绵是合适的实验材料？
2、他是如何控制实验条件的？
3、他是如何对照的？
水绵具有细而长的叶绿体，便于观察
选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响
选用极细的光束，并用好氧细菌检测：准确判断释放氧气的部位
讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？
自身对照
恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
1、选用水绵、好氧细菌做实验材料（便于观察）
2、选用黑暗没有空气的环境（单一变量原则）
3、先在黑暗条件下用极细的光束，再完全曝光（对照原则）
恩格尔曼实验的结果
分析：这一巧妙的实验说明了什么？
叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，主要吸收红光与蓝紫光，几乎不吸收绿光。
积极思维
结论:
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
1、如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离的情况，以下说法正确的是（　　）
A.四种色素都溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
B.丙、丁两种色素主要吸收蓝紫光和红光
C.菠菜发黄的原因是色素甲、乙的含量减少
D.水稻在开花时节，叶片中色素含量是（甲+乙）＜（丙+丁）
C
2.下列关于叶绿体的描述，正确的是（ ）
A．叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
B．光学显微镜可以观察到类囊体
C．叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶
D．基粒由类囊体堆叠而成
D
观点：植物生长发育所需的物质完全来自土壤。
问题：植物生长所需的物质来自何处？
亚里士多德(Aristotle)
一、1648年比利时科学家海尔蒙特
2.5Kg
90kg
89.94Kg
动动脑
82.5Kg
海尔蒙特实验结论：植物体增加的重量与水分有关
（1）你认为他的结论完全正确吗？
（2）你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？
二、1771年英国的科学家普利斯特利
1771年，英国普里斯特利的实验
结论：绿色植物可以更新空气。
有时实验成功
有时实验失败
得到相反结论：绿色植物也能使空气变污浊。
（1）为什么学者们会得到不同的实验结果呢？
（2）你认为普利斯特利在实验中忽视了哪种条件？
三、1779年荷兰的科学家英格豪斯
500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？
植物体只有在光下才能更新污浊的空气。
甲
乙
实验中控制的单一变量是什么？
直到1785年，人们发现了空气的组成。
终于明确了绿叶在光下吸收CO2 ，放出O2。
1845年，德国的梅耶
光能
化学能
储存在什么物质中？
问题：
吸收光能哪里去了？
暗处理
叶部分遮光
光照
滴加碘液
四、1864年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验
1864年，（德）萨克斯的实验
参考问题：
①为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？
②叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？
③这个实验得出什么结论？
结论：植物在光下产生了淀粉
让天竺葵在黑暗中把叶片中的淀粉消耗彻底，防止影响实验
提出问题：探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？
五、1941年美国的科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）利用同位素标记法进行了探究实验。
1、需要标记什么元素？
2、如何作出假设？
3、怎样设计分组对照实验？
4、预测实验结果有几种情况？
5、得出什么结论？
1941年，美国鲁宾和卡门的实验
结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
同位素标记法
A
B
对照组
提供H2O、 C18O2 ,释放的氧是O2
实验组：
提供H218O、CO2 , 释放的氧是18O2
思考.讨论P103
1.不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解,产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移。
2.能够说明。希尔反应是叶绿体离体状况下完成的,因此,水的光解并非必须与糖的合成相关联,暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
3.光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水,而并不来源于CO2
4.
1642年，海尔蒙特:植物生长需要H2O
1779年，英格豪斯：植物只有在光下才能更新空气
1785年，绿叶在光下放出氧气，吸收二氧化碳
1845年，梅耶：光能转变成化学能储存起来
1864年，萨克斯：光合作用的产物还有淀粉
研究还在继续……
1941年，鲁宾、卡门：光合作用释放的O2来自水
回顾光合作用的探究历程
1771年，普利斯特利:植物可以更新空气
1880年，恩格尔曼：叶绿体是进行光合作用的场所
1937年，希尔：H2O在光下分解并形成O2和[H]
1954年，阿尔农：叶绿体在光下有ATP生成
光
二氧化碳
水
氧气
有机物
二氧化碳+水 氧气+有机物
CO2
O2
光照
H2O
叶绿体
叶绿体
CO2＋H2O （CH2O）＋O2
叶绿体
光能
反应物、条件、场所、生成物
糖类