光能的捕获

光能的捕获

第3节

学习目标：

．说出人们对光合作用的认识过程，体验生物科学发现的历程。

．阐明光合作用中光反应和暗反应物质和能量转化的大致过程，认识光合作用的实质和在自然界的重要性。

．描述叶绿体的结构，提取和分离叶绿体色素。

．分析环境因素对光合作用速率的影响，能绘出各种因素与光合作用速率的坐标图像，培养综合分析问题的能力。

自学探究：

光合作用：植物通过捕获和利用了太阳能，把_____和______合成有机物，将转化为贮存在葡萄糖等有机物中，并释放o2，这个过程就是。

一．光合作用的早期研究

．光合作用的发现

年代科学家科学实验实验结论

42海尔蒙特次试图用定量的方法研究柳树的营养，发现柳树的增重大于土壤的减少量建造植物体的原料，只是，却没有考虑空气的作用

71普里斯特利

英格豪斯将薄荷枝条和燃烧着的蜡烛放在密封的钟罩中，蜡烛不易熄灭，而将小鼠与绿色植物放入罩内，也不易窒息死亡绿色植物在光下吸收了，产生了。

64萨克斯采用碘液测定淀粉的方法，发现遮光一半叶无颜色变化，曝光的一面则成深蓝色绿色植物在光下能产生。

80恩吉尓曼用水绵做材料，用好氧菌作为o2的标志物，发现好氧菌集中在叶绿体所有受光部位周围

光合作用场所是

。

41鲁宾和卡门运用放射性同位素标记法，通过小球藻的实验确定o2的光合作用产生o2全来自。

．分析讨论：

海尔蒙特认为建造植物体的原料只是水，这一结论是否合理？

为什么普里斯特利的实验有时成功，有时失败？

恩吉尓曼选用水绵做实验材料有什么好处？通过该实验可得出什么结论？

萨克斯为何要将植物进行一昼夜的暗处理？叶片一半遮光、一半照光的目的是什么？

鲁宾和卡门的两组实验是如何设计的？

太阳是整个生命世界的能量源泉，

为几乎所有的生物提供了物质和能量，它是自然界最基本的

和

。

二．叶绿体的结构

．叶绿体的形态

高等植物细胞中叶绿体通常呈

数目较多。

．叶绿体与白色体或有色体的相互转变

将叶绿体长时间置于暗处，叶绿体则转变成

或

但光照后又可恢复为具有

的叶绿体

．叶绿体的亚显微结构

两层膜

基粒：内部有许多绿色柱状的

每个基粒有数十个囊状的

组成，基粒间还有基质类囊体与基粒的类囊体相连，从而使各类囊体的腔彼此相通。

与光合作用有关的色素和酶都分布在

。

基质：在基粒之间充满着基质。

与暗反应有关的酶则分布在

。在基质中还含有少量的

。

三．叶绿体色素的提取与分离

．实验原理：

叶绿体中色素提取的原理：叶绿体中的色素溶解于__________如酒精或丙酮，形成色素液。

分离的原理：四种色素在层析液中__________不同，因而随层析液在滤纸上______________________不同，其中胡萝卜素在丙酮中的溶解度最高，扩散速度最快，叶黄素和叶绿素ａ次之，叶绿素ｂ溶解度最低，扩散得最慢。根据此原理使各色素分离开来。

．注意事项

取材时要选取新鲜的颜色较深的叶片，以便使滤液中含较多的色素。

研磨时加入二氧化硅的目的是：

。

加入少量碳酸钙的目的是：

。

研磨要迅速、充分。一是因为丙酮容易挥发发二是为了使叶绿体完全破裂，从而能提取较多的色素。三是叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而破坏。

．滤液收集后，要及时用

将试管口塞紧。

．制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散

便于观察实验结果。

．画线时，一定要细并且直，这样可以防止

使色素分子均匀分布在一条直线上，做到扩散起点一致。重复划2―3次，是为了

使实验更加明显。

．分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为

。

四．光合作用的过程

根据是否需要光能，可以概括为两个阶段：

光反应阶段

．光反应条件及场所：必须在

下才能进行，场所在

。

．光反应过程：在此阶段

转换成

转换成

。

光能转换成电能

类囊体膜上的绝大多数色素排列紧密，快速高效地把吸收来的大量光能传递给

_________，它既能捕捉光能又能将光能转化为

。就象透镜把光束集中到焦点一样，其他色素把大量光能

传递给

使其被激发而失去

。脱离叶绿素ａ的电子，在类囊体膜上经过一系列的传递，最后传递给一种带正电荷的有机物

。

失去电子的叶绿素ａ变成一种

能够从

中夺取

使水分子分解成

和

叶绿素ａ由于获得电子而恢复稳态。

这样在光的照射下，特殊状态的叶绿ａ连续不断地

和

从而形成

使

转换成

。

电能转换成活跃的化学能

随着光能转换成电能，

得到

和

就形成了

这样一部分电能就转化成

储存在

中。同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分能量，将和

转化成

这部分电能则转化成活跃的化学能储存在

中。

暗反应阶段

．暗反应条件及场所：不需

场所在

。

．暗反应过程：将

还原成

将

和

中的活跃化学能转换成