第11讲 能量之源---光与光合作用

(3)实验结束几天后,乙､丙两同学发现部分预留叶片已变黄｡ 乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的,丙同学 则认为某些色素含量增加造成的｡根据所学知识,你将如何设 计实验来判断两个同学的观点是否正确?
从预留的叶片中挑选出足量的､份量相等､大小相近的已变黄
的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料,在相同条件下,再次进 行叶绿体色素的提取分离实验｡测定和记录实验结果,比较这 两种叶片各种色素的组成及含量后,得出结论｡
蓝藻光合 ④促进生物进化:无氧呼吸生物 有氧呼吸生物;水
O 2 O 3 陆地生物 ( 形成臭氧层 ) 生生物
应用:提高农作物产量措施(如控制光照强弱和温度的高低,提 高CO2浓度)
三､化能合成作用 同化作用类型 自养型:自己将无机物合成有机物并储存能量 异养型:利用环境中现成的有机物 无机物氧化 化能合成作用:利用体外环境中某些____________所释放的 能量合成有机物
转换成电能;叶绿素b只能吸
收和传递光能｡
(4)吸收光谱:叶绿素a的吸收光谱在长波光区(640~660 nm的红橙光)强于叶绿素b,但 在短波光区(430~450 nm的蓝 紫光)弱于叶绿素b｡如图:
知识拓展
1.连续光谱:可见光 ､蓝､紫｡ 吸收光谱:可见光 ､蓝光､

三棱镜

赤､橙､黄､绿､青 三棱镜
实验过程､方法
实验现象
实验结论
1771年
普利斯特利(英)
植物更新空气
1779年
英格豪斯(荷)
植物更新空气
只有在光照下且 只有绿叶才 能更 新空气
植物更新空气需 要绿叶和阳 光
1845年
梅耶(德)
根据能量转换 和守恒定律 推测
植物进行光合作 用时,把光能 转换成化学 能储存起来
1864年
萨克斯(德)
绿色叶片光合作 用产生淀粉
一般植物叶片中叶绿素a含量最多,所以叶绿素a色素带最宽｡扩散速度最
快的是胡萝卜素,在色素带的最上一层｡
方法技巧:①从色素带的宽度知色素含量的多少依次为:叶绿 素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素｡ ②从色素带的位置知在层析液中溶解度大小依次为:胡萝卜 素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b｡ ③在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距 离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素｡
④滤液细线不能触及层析液,否则色素溶解到层析液中,
滤纸条上得不到色素带｡
知识拓展
植物叶中色素的化学性质与叶色的关系
色素种类 分子式 叶绿素a C55H72N4Mg 叶绿素b C55H70O6N4M g 胡萝卜素 C40H56 叶黄素 C40H56O2
化学性质
①四种色素都不溶于水,而溶于酒精､丙酮､石油醚等有机溶剂中 ②叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定,叶绿素的合成易受 光照､温度和Mg的影响,这些条件对类胡萝卜素影响小｡ 正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例为31,所以正常叶 片总是呈现绿色｡寒冷时,叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较 稳定,显示出类胡萝卜素的颜色,叶子变黄｡秋天降温时,植物体 为适应寒冷,体内积累了较多的可溶性糖,有利于形成红色的 花青素,而叶绿素因寒冷逐渐降解,叶子呈现红色｡
解析:叶绿体的四种色素中,叶绿素b呈黄绿色,黄色色素带含 有叶黄素､胡萝卜素,绿色部分含有叶绿素a､叶绿素b,它们的 吸收光谱不同,因此可用吸收光谱来判断｡要判断叶片变黄是 由于某些色素分解还是某些色素增加造成的,可通过变黄叶 和未变黄叶色素提取分离的结果作对照,比较两组色素的组 成及含量即可｡
考点2叶绿素及吸收光谱 1.影响叶绿素形成的外因 (1)光是影响叶绿素形成的主要条件:一般植物在黑暗中生 长都不能合成叶绿素,叶片发黄｡例如根不见光,质体为无色 素的白色体,故根为无色｡然而,藻类､蕨类和松柏科植物在黑 暗中可合成叶绿素,但比在光照下合成少｡
答案:C
互动探究2-1:将4支盛有等量衣藻溶液的密闭试管,在暗室中 放置一定时间后,放在图中a､b､c､d所示位置,经照射1 h后,取 出衣藻加热脱色,滴加碘液,则呈现蓝色较浅的应是哪支试管 中的衣藻( )
A. a C. c
B. b D. d
解析:光合作用在白光下效率最高,其次是红光和蓝紫光,叶绿 素对绿光吸收量最少,图中太阳光经三棱镜折射后照射到b试 管的是红光,照射到d试管的是蓝紫光,c试管上的光是绿光｡
暗与完全曝光),因变量为好氧菌的分布｡
(3)鲁宾和卡门:相互对照,自变量为标记物质(H218O与 C18O2), 因变量为O2的放射性｡ (4)普利斯特利:缺少空白对照,实验结果说服力不强｡
1 )胡萝卜素(橙黄色) 4
结构外表:双层膜内部基质:含暗反应所需酶 色素 基粒:由类囊体重叠而成,增大膜面积,分布着______和光反应 酶 所需______决定功能:光合作用的场所 证明恩格尔曼的实验
二､光合作用 的原理和应用 概念:
光能 ( 动力) CO 2 H 2O (CH 2O) O 2 叶绿体 ( 场所 ) ( 原料 ) ( 产物 )
答案:C
互动探究2-2:下图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深､浅 分别表示吸收量多､少)｡甲､乙两图分别是( )
A. 胡萝卜素､叶绿素的吸收光谱 B. 叶绿素､胡萝卜素的吸收光谱 C. 叶黄素､叶绿素的吸收光谱 D. 叶黄素､胡萝卜素的吸收光谱
解析:(见本知识点内容)｡ 答案:B
实施者
科学家
解析:(1)研磨时需要加入3种物质:10 mL无水乙醇,作用是溶 解色素;二氧化硅可以增大摩擦力,使细胞和叶绿体破碎;细胞 研磨破碎后,会溢出有机酸,为防止叶绿素中的镁被氢取代,破 坏叶绿素,研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸｡ (2)过滤研磨液时,漏斗基部不能用滤纸,因为色素可 吸附在滤纸上｡一般用一层尼龙布过滤｡

色素溶液
红光
紫光区出现强暗带,绿光区几乎无变化(说明绿光吸收非常少) ｡
应用:(1)不同颜色的光线会对植物的生长发育产生不同的影
响｡(2)不同的植物对不同波长的光有不同的反应｡所以根据植 物不同的品种,选择不同的色膜,就能改善作物的光合品质｡
2.关于影响叶绿素合成的条件及吸收光谱问题,均可作 为探究素材考查探究和实验能力｡
在滤纸上可形成不同的色素带｡
2. 实验流程图示
3. 实验疑难点拨 (1)实验中几种化学试剂的作用 ①无水乙醇可溶解叶绿体中的色素｡ ②二氧化硅破坏细胞结构,使研磨充分｡ ③碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏｡
(2)实验成功的关键 ①叶片要新鲜､颜色要深绿,含有较多色素｡ ②研磨要迅速､充分｡叶绿素不稳定,易被活细胞内的有 机酸破坏｡充分研磨使叶绿体完全破裂,提取较多的色素｡ ③滤液细线要画得细､齐､直,这样可以防止色素带重叠｡ 且要重复2~3次,以增加色素量,使色素带更加清晰｡
解读高考”实验分析 1. 原理解读 (1)各种色素能溶解在有机溶剂(无水乙醇等)中形成溶液,使色 素从生物组织中脱离出来｡ (2)各种色素都能溶解在层析液中,但是在层析液中的溶解度 不同｡溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快,反之
则慢,因而不同色素可以在滤纸上扩散而分开,各种色素分子
(3)剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快｡画滤液细线的
要求是细､齐､直｡
(4)层析时的关键技术是不能让层析液没及滤液细线,否则,滤 液细线会被层析液溶解,不能分离｡4种色素溶于层析液中,因 溶解度的差异,造成在滤纸条上扩散速度不同,从而达到分离 的目的｡由于有的层析液有毒,而且可以挥发,所以要加盖｡色 素带的宽度是由各种色素含量不同造成的,含量越多,色素带越宽,
例析2有甲､乙､丙､丁4盆长势均匀的植物置于阳光下(如图所 示),甲添加品红色光,乙添加绿色光,丙添加品红色滤光片A,丁 添加绿色滤光片B,经过一段时间,各盆中长势最旺 和长势最差的依次是下列的哪一组( )
A. 甲和乙B. 乙和丙 C. 甲和丁D. 丙和丁
解析:植物长势取决于其自身光合作用的强度｡植物进行 光合作用时主要吸收红橙光和蓝紫光,图甲不仅有正常阳光, 还补加了品红色光,因而光合作用最强,长势最旺｡丁因阳光 透过绿色滤光片B后只有绿色光,而植物光合作用几乎不吸收 绿光,因而丁长势最差｡
探究历程:1771年普利斯特利(英)
1845年梅耶(德) 恩格尔曼(美) 1939年鲁宾､卡门(美)
1779年英格豪斯(荷) 1864年萨克斯(德) 1880年
ATP､NADPH(【H】)
叶绿体基质 固定 还原
10ATP､NADPH
意义①制造有机物 ②将光能转化为化学能,储存在有机物中光合作用是最基本 的物质代谢和能量代谢 ③维持大气中O2与CO2相对稳定
互动探究1:(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体 色素提取和分离”实验,在滤纸上出现了四条清晰的色素带, 叶绿素b 其中呈黄绿色的色素带为__________｡ (2)该同学改变层析液组成后继续进行实验,滤纸条上只出现 了黄､绿两条色素带｡他用刀片裁出带有色素带的滤纸条,用 乙醚分别溶解条带上的色素,浓缩后用一分析仪器检测,通过 吸收光谱 分析色素溶液的__________来判断条带的色素种类｡
1880年
恩格尔曼(美)
O2是叶绿体释 放出来的,叶绿 体是光合作用 场所
1939年
鲁宾､卡 门(美)
光合作用释放 的氧全部来自 水
特别提醒:在光合作用的发现中,科学家们利用了对照实验,使 结 果和结论更科学､准确｡ (1)萨克斯:自身对照,自变量为光照(一半曝光与另一半遮光), 因变量为颜色变化｡ (2)恩格尔曼:自身对照,自变量为光照(照光处与不照光处;黑
2.荧光现象 叶绿素溶液在透射光下呈绿色,但在反射光下呈红色(叶绿素a 为血红色,叶绿素b为棕红色),此为荧光现象｡因为叶绿素分子 吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上,辐射出的能量 就小,根据波长与光子能量成反比的规律,反射光的波长比入 射光的波长要长一些｡
3.叶绿素a与叶绿素b的比较 (1)含量:叶绿素a大约是叶绿素b的3倍｡ (2)颜色:叶绿素a为蓝绿色,叶绿素b为黄绿色｡ (3)功能:叶绿素a可以吸 收和传递光能,少数处于特殊 状态的叶绿素a还可将光能
植物叶色
例析1下图表示叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和 用具｡据图回答:
无水乙醇 (1)图中步骤①加入研钵内的物质:A__________10 mL,作用 二氧化硅 溶解色素 是__________;B__________少许,作用是研磨得充 防止色素被破坏 碳酸钙 分;C__________少许,作用是 ______________________｡ (2)图中步骤①将糨糊状的研磨液倒入漏斗中,漏斗底部放有 单层尼龙布 ___________________________________｡ 防止色素带不整齐 (3)图中步骤③剪去两角的作用是_______________,画滤液 细､齐､直 细线的要求是_____________________ ｡ 层析液不要没及滤液细线 (4)图中步骤④中关键应注意____________________;加盖 叶绿素a 防止层析液挥发 的目的是_____________;色素带最宽的是__________,扩 散速度最快的是 胡萝卜素 ____________________________________________｡
第11讲 能量之源——光与光合作用
走进高考 第一关:教材关
一､捕获光能的色素和结构 实验:绿叶中色素的提取和分离(纸层析法) 色素的种类和功能叶绿素( 类胡萝卜素( )叶绿素a(蓝绿色) 蓝紫 红光 叶绿素b(黄绿色)主要吸收________和________光
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蓝紫 叶黄素(黄色)主要吸收________光分布于叶绿体
(2)温度:叶绿素的生物合成过程,绝大部分都有酶的参与｡
一般来说,叶绿素形成的最低温度是-4℃,秋天叶片变黄和早 春寒潮过后水稻秧苗变白等现象,都与低温抑制叶绿素形成 有关｡
(3)矿质元素:植物缺N､Mg､Fe､Mn､Cu或Zn等元素时,就 不能形成叶绿素,呈缺绿病｡N､Mg都是组成叶绿素的元素,不 可缺少｡Fe､Mn､Cu､Zn等可能是叶绿素形成过程中某些酶的 活化剂,在叶绿素形成过程中起间接作用｡