叶绿体色素提取实验及作用

加入少许 二氧化硅 碳酸钙
获得提取液
色素的介绍： 提取色素 叶绿素a的分子式为C55H72O5N4Mg，叶绿素b的分子 （加入有机溶剂 式为C55H70O6N4Mg，这两种色素差别很小，叶绿素 5毫升无水乙醇 a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。它们在结构上的差 别，仅在于1个-CH3被1个-CHO所取代。 快速研磨）
C18O2
16O
2
C16O2
18O
2
小 球 藻
小 球 藻
结论：光合作用释放 的氧全部来自水。
H216O
H218O
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1955
思考：光合作用的有机物是怎样合成的？ 1955年，美国科学家卡尔文利用放射性同位 素14C标记的14CO2做实验研究这一问题。最终 探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中 的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。
材料及器具：有绿叶的植物、锡纸、夹子、碘液等 年代：1864年 人物：萨克斯（德国）
光照
暗处理
碘蒸汽处理
酒精 脱色
实验设计遵循的原则： 对照原则 、单一变量原则 实验结论：植物光合作用的过程中产生了淀粉。
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思考： 如何检测植物在光合作用过程中是否产生了 脂肪和蛋白质？
经过科学家们的实验发现，植物 光合作用的主要产物是淀粉等糖类， 还有脂质等其他产物。
1880年
恩格尔曼实验 黑 暗
4、极细光束下好氧细菌分布发生变化，说明什么？ 好氧细菌聚集地方有氧气产生 说明光合作用发生离不开光照 5、全光照下下好氧细菌分布情况，说明什么？ 好氧细菌聚集在叶绿体周围 说明光合作用场所是叶绿体
提出问题： 光合作用产生的O2中的氧原子来自CO2 还是H2O？
实验设计：材料及器具：小球藻，放射性物质检测仪 C18O2 ， H218O ， CO2 ， H2O
光能转变为化学能，储存起来
萨克斯 鲁宾和卡门
1864年 植物光合作用产生了淀粉。
光合作用释放的氧全部来自水 1937年
1955年 卡尔文
探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径
20世纪初期英国科学家伯莱克曼
实验: 在光照强度和温度变化的情况下 测定光合作用的强度。 结果:
光照强度对光合作用产物形成有影响
B
典例引领P/56 题组二
色素的提取与分离实验
4．(2010·上海卷，26)下图中①代表新鲜菠菜叶的光合 色素纸层析结果，则下图②所示结果最有可能来自于 ( ) A．水培的洋葱叶 B．生长的柳树幼叶 C．培养的衣藻 D．秋冬的银杏落叶
D
1648年 海尔蒙特
1771年 普利斯特利 1779年 英格豪斯 1785年 1880年 恩格尔曼 1845年 梅耶 1864年 萨克斯 1937年 鲁宾和卡门 1955年 卡尔文
1.密闭的叶室中的叶子是否进行呼吸作用？ 进行 2.此法测CO2的量是瓶内二氧化碳的变化值=？ 瓶内CO2的吸收量= 实际光合作用吸收量— 呼吸作用释放量
光
CO2 吸 收
B
光照强度对光合作用速率的影响
C
测定光合速率 （净光合速率） 光照强度
CO2 释 A C点为光饱和点即随光照强度增加光合速率不再增加说明 光照强度不再是限制因素 放
酶
散失 暗参 反与 应到
O2+ [H] ATP
Pi
条件： 光、色素、酶 能量转换： 光能 ATP中活跃的化学能
B、暗反应－ （叶绿体基质）
③ CO2的固定： CO2 ④ C3的还原：
+ C5
酶
2C3 （CH2O）
2C3
酶 ATP [H]
条件：[H] 、ATP、酶 ATP中活跃的化学能 能量转换： 有机物中稳定的化学能
结果分析：
？
1.该实验装置中玻璃罩有什么作用？
2.A 作用？实验可以得出什么结论？
得出结论： 植物可更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变污浊的空气 思考：有人重复普利斯特利的实验，有时成功，有时失败， 你认为原因是什么？
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年代：1779年 设计并 进行实验：
人物：英格豪斯（荷兰）
有光照
无光照
ATP、[H]、ADP、Pi
光照减弱哪一反应先受到影响？暗反应会受到影响吗？
光反应先受到影响，光反应因光照减弱，合成ATP和[H] 速度减慢 暗反应因ATP和[H】供应速度减慢，暗反应合成糖类速度也减慢] 长时间缺少光照，哪一反应不能发生？ 光反应和暗反应都不发生
科学家怎样证明:
①光合产物O2来自于反应物水。
光合过程中能量转换
能量 转换 光能→ 活跃的化学能 活跃的化学能→ 稳定的化学能
能量的 ATP [H] 载体 转换发生 的部位 基粒类囊体膜 转换发生 的阶段
糖类等 叶绿体基质 暗反应
光反应
光合作用过程
(1)短时切断CO2供应对暗反应有何影响?
（2)短时停止光照对暗反应有何影响?
①
③ ④
②
思考：光反应和暗反应靠“那些物质”建立起桥梁
思考：图示的所对应曲线哪点？ A
O
CO2 吸 收
B
光照强度对光合作用速率的影响
C
测定光合速率 （净光合速率） 光照强度
CO2 释 A 放
O
思考：图示的所对应曲线哪点？ B
CO2 吸 收
B
光照强度对光合作用速率的影响
C
测定光合速率 （净光合速率） 光照强度
CO2 释 A 放
典例引领P/53 题组二
色素的提取与分离实验
3．(2011·江苏卷，4)某研究组获得了水稻的叶黄素缺失 突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带 分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是 A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条 ( )
实验目的：探究色素的种类
实验原理： 叶绿体色素随溶解度的不同而不同，溶 解度大的随层 析液在滤纸条上的扩散速 度快，反之则慢 实验步骤： 制备滤纸条（一端剪去两角 ）
画滤液细线（干燥后重复画2——3次 ） 将3ML层析液倒入烧杯 层析色素 将滤纸条略微斜靠烧杯内壁（有滤 液细线的一端朝下），轻轻插入层 析液中 用培养皿盖盖上烧杯 注意不能让滤液细线没入层析液
年代：1845年
人物：梅耶（德国）
提出观点：光能转变为化学能，储存起来。
依据： 能量转换和守恒定律
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提出问题： 植物在光照下，吸收水分和CO2，释放O2的过程中， 还产生了什么物质？ 作出假设： 假设在光合作用过程中产生了淀粉。 可能还产生了淀粉、脂肪、蛋白质…… 进行实验： 请同学们进行实验设计，并预测实验现象： 材料及器具：有绿叶的植物、锡纸、夹子、碘液等 检测方法：淀粉遇碘呈蓝色
一、捕获光能的色素和结构
实验 绿叶中色素的提取和分离
实 验 原 理
提取: 绿叶中的叶绿素和类胡萝卜素都不溶于水， 而溶于无水乙醇等有机溶剂。
分离:绿叶中的各种色素在有机溶剂层析液中的 溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩 散得快；反之，则慢。
叶绿体——光合作用的场所
叶绿体为光合作用快速进行 提供了哪些必需和有利的条件？
而叶片中的色素又以它们为主，所以太阳光中的绿光或者 被叶片反射或者投射过叶片。叶绿素更容易受到破坏
2、不见光植物的叶子为什么是黄色的？ 叶绿素的合成需要光
四种色素对光的吸收
连续光谱 吸收光谱
叶绿体中的 色素提取液
蓝紫光、红光 叶绿素主要吸收___________ 蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收________ 绿光 叶绿体色素吸收最少的是________ 蓝紫光 光合效率最大的是________
1961年诺贝尔 化学奖得主
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1648年 海尔蒙特
1771年 普利斯特利
植物增重主要来自于水（不足：没考虑空气）
植物可以更新空气 植物体只ຫໍສະໝຸດ Baidu在光照下才能更新空气
1779年 英格豪斯 1785年
绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。
1880年 恩格尔曼 1845年 梅耶
光合作用的场所是叶绿体
同位素标记法；追踪某元素或某物质的转移去向。
光合速率（强度）测定方法 ——CO2测定法 将要测定的植物的叶片，放进透光良好的密闭的 容器中进行光合作用，由红外线气体分析仪表测实验 ①请 在图中画出此温度下呼吸作用的曲线、实际光合作用C02释放量。 ②图 中B点的含义是？此光照下植物能否正常生 长？ 前后容器中的 CO2变化值，即为该植物的一定叶面积在 测定时间内吸收CO2的量。由此可以计算出单位时间内 单位面积吸收CO2吸收的量。
捕 获 光 能 的 色 素
叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素 (占3/4)
(C55H72O5N4Mg)
叶绿素b（黄绿色）
(C55H70O6N4Mg
类胡萝卜素 (占1/4)
胡萝卜素(橙黄色）
(C40H56)
叶黄素（黄色）
(C40H56O2) 1、春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什 么会变黄？ 因为叶绿素a和叶绿素b都很少吸收绿光，
变化 -0.1kg +74.4kg
分析结果：
预期结果与实验结果不符说明假设不成立 得出结论： 提出问题：
植物生长的原料不是来自土壤而是水
不足：没有考虑到植物还能从空气中得到什么。
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年代：1771年
人物：普利斯特利（英国）
提出问题： 植物是否可以影响空气的成分？ 作出假设： 植物是可以影响空气的成分是（或者：否） 设计进 行实验：
年代：1648年 人物：海尔蒙特（布鲁塞尔） 提出问题： 植物生长的原料来自哪里？ 预期结果： 作出假设： 植物生长的原料来自土壤。 土壤减少重量=植物增加的重量）
设计进 行实验 “纯净的雨水”
2.5千克
５年后
实验结果 土壤干重 柳 树
实验前 90.8kg 2.5kg
实验后 90.7kg 76.9kg
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1880年
恩格尔曼实验
黑 暗
1、为什么选用水绵作为实验材料？ 是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于 细胞中，便于进行观察 2、好氧细菌的分布说明什么？ 好氧细菌分布证明那里有氧气产生 3、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？ 选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光 线和氧的影响，确保实验的准确性
②CO2转换成(CH2O)。
鲁门和卡门的实验
该实验如何记录实验结果（自变量、因变量） 据实验结果得出的结论是什么？
卡尔文的实验 卡尔文实验设计思路： 用14CO2供给小球藻进行光合作用,然后 追踪检测含放射性的物质。 卡尔文检测中间产物的方法： 将反应中止在1S、5S•••等不同时间段，并 检测藻体内的含有放射性物质成分
记录结果
讨论
1、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？
胡萝卜素(C40H56) 叶黄素(C40H56O2) 叶绿素a (C55H72O5N4Mg) 叶绿素b (C55H70O6N4Mg)
色素含量 )决定，色素带 •色素带宽窄由( 扩散的距离主要由色素的( 溶解度 )决定
温度对光合作用产物形成有影响
请你用光合作用的知识解释 伯莱克曼的实验。
•为什么温度对光合作用有产物形成影响？
•为什么光照强度对光合作用产物形成有影响？
CO2+H2O
光合作用过程 光 (CH2O)+ O2 叶绿体
①描述光合产物O2和(CH2O) 生成过程。
②描述光合过程中的能量转换过程。
A、光反应 （类囊体的薄膜上） ①水的光解： H2O ②ATP的形成： ADP + 光能 色素 光能
较短时间内，蜡烛不灭， 较短时间后，蜡烛熄灭， 实验现象： 小鼠不死。 小鼠死亡。 实验结论： 植物体只有在光照下才能更新空气. 限于当时的科学水平，人们不知道植物如何更新空气， 不知道植物吸收和释放了什么气体。
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到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的 是CO2。
光合作用
绿色植物的光合作用：叶绿体 蓝藻的光合作用 ：类囊体薄膜（有藻蓝素和叶绿素）
光合作用总反应式：
CO2＋H2O
光能
酶
（CH2O）＋O2
实验：绿叶中色素的提取和分离
实验目的： 色素的提取（验证色素的存在） 实验材料:新鲜的菠菜、实验仪器、其他药品 实验方法： 研磨法
研磨法提取色素实验步骤：
材料剪碎 过滤
类囊体堆叠扩大膜面积 利于色素吸光 为酶提供附着点，是反应物与酶充分接触
上述结构体现了什么生物学观点？ 结构与功能相适应
光能
O2 有机物
ATP
热 能 CO2 H 2O （叶绿体和线粒体）光合、细胞呼吸二者携手合 作, 是它们经营着生命。
[判一判] 1．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内(× )
提示 分布在类囊体薄膜上。 2．光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中 (× ) 提示 类囊体薄膜上和叶绿体基质中都有。