1光合作用的探究历程和叶绿体中的色素
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光合作用的探究历程和过程光合作用是地球上所有生物体中最重要的能量转换过程之一、它将太阳能转化为植物等光合生物能量的过程,同时还产生了氧气。
在光合作用的探究历程中,有两位科学家提供了重要的贡献,他们分别是英国化学家约瑟夫·普利斯特利(Joseph Priestley)和荷兰医生雅各布斯·伯兰特(Jacobus van't Hoff)。
约瑟夫·普利斯特利是第一个发现植物产生氧气的人。
在1771年,他进行了一些实验,在一个密闭的容器中放置了一段草和一只小鼠。
他发现,当阳光照射到容器中,小鼠能够继续存活,但当阳光被遮住时,小鼠却窒息死亡。
这个实验验证了植物在光照下产生氧气。
荷兰科学家雅各布斯·伯兰特则进一步研究了光合作用的过程和原理。
他在1890年提出了一个重要的理论,称为光合作用定律。
该定律描述了光合作用的过程中发生的化学反应,其中光能被植物中的叶绿素吸收,然后通过光合作用转化为化学能,同时产生氧气。
光合作用是一个复杂的过程,可以分为两个阶段:光反应和暗反应。
光反应发生在叶绿体的葉綠體内。
当光照射到叶绿体时,葉綠體中的叶绿素会吸收光能,然后将其转化为化学能。
在光反应中,水分子被分解成氧气和氢离子,这个过程称为光解水。
同时,光能被转化为化学能的同时,也会产生一种叫做ATP(三磷酸腺苷)的能量分子。
ATP是细胞内储存和转移能量的主要分子。
光反应完成后,暗反应开始进行。
暗反应不需要阳光,它发生在葉綠體质粒(m stroma)中。
在暗反应中,二氧化碳和氢离子通过一系列反应被转化为葡萄糖。
这个过程称为碳固定。
光反应中产生的ATP和氢离子提供了能量和电子给暗反应使用。
近年来,科学家们对光合作用的研究也在持续进行。
他们试图了解更多关于光合作用的细节,如叶绿素的吸收光谱、光反应和暗反应中其他信号传导和调节机制,以及如何利用光合作用提高农作物产量等。
这些研究对人类的生活和环境保护都有着重要的意义。
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高中生物光合作用知识点一、捕获光能的色素叶绿体中的色素有4种,他们可以归纳为两大类:叶绿素(约占3/4):叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)类胡萝卜素(约占1/4):胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
白光下光合作用最强,其次是红光和蓝紫光,绿光下最弱。
因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射出来,所以叶片呈绿色。
二、实验——绿叶中色素的提取和分离1 实验原理:绿叶中的色素都能溶解在层析液(有机溶剂如无水乙醇和丙酮)中,且他们在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,绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
2 方法步骤中需要注意的问题:(步骤要记准确)(1)研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么?二氧化硅有助于研磨得充分,碳酸钙可防止研磨中的色素被破坏。
(3)滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液?防止细线中的色素被层析液溶解。
(4)滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?有四条色带,自上而下依次是橙黄色的胡萝卜素,黄色的叶黄素,蓝绿色的叶绿素a,黄绿色的叶绿素b。
最宽的是叶绿素a,最窄的是胡萝卜素。
三、捕获光能的结构——叶绿体结构:外膜,内膜,基质,基粒(由类囊体构成)。
与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。
光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。
吸收光能的四种色素和光合作用有关的酶,就分布在类囊体的薄膜上。
类囊体在基粒上。
叶绿体是进行光合作用的场所。
它内部的巨大膜表面上,不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必须的酶。
四、光合作用的原理1、光合作用的探究历程:光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
第9讲光与光合作用[考纲要求] 1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。
2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。
3。
实验:叶绿体色素的提取和分离.考点一捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程1.捕获光能的色素及色素的吸收光谱由图可以看出:(1)叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2.叶绿体的结构与功能(1)结构模式图(2)结构错误!↓决定(3)功能:进行光合作用的场所。
拓展延伸影响叶绿素合成的三大因素3.光合作用的探究历程(连线)(1)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(×)(2)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素(√)(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(√)(4)叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多(×)(5)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中(×)(6)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积(×)下面是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,请分析:(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处?提示选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位.(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么?提示排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。
(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么?提示消耗掉细胞中原有的淀粉,防止对实验结果造成干扰。
(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理,目的是什么?提示防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。
(5)两实验设计中是如何形成对照的?提示恩格尔曼的实验中,照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照;萨克斯的实验中,暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。
命题点一捕获光能的色素分析1.(2017·海南,10)将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出。
第4节能量之源—光与光合作用二光合作用的原理和应用光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
一、光合作用的探究历程1.很可能是在无光条件下做的这个实验。
无光时,植物不进行光合作用,只进行细胞呼吸,所以没有释放氧气,而是释放二氧化碳,也就是使空气变污浊了。
(对应教材“旁栏思考题”)同位素标记法同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。
用同位素标记的化合物,化学性质不会改变。
科学家通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清化学反应的详细过程。
这种方法叫做同位素标记法。
2.教材“思考与讨论”(1)光合作用的原料是二氧化碳和水,产物是糖类和氧气,场所是叶绿体,条件是要有光,还需要多种酶等。
光合作用的反应式是:.(对应教材“思考与讨论”第1题)(2)从人类对光合作用的探究历程来看,生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。
例如,直到1785年,由于发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳,这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。
又如,鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水,而不是来自二氧化碳;卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,都说明在科学发展的进程中,相关学科的互相促进,以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。
(对应教材“思考与讨论”第2题)二、光合作用的过程光合作用的过程,可以用化学反应式:来概括,其中的(CH2O)表示糖类。
光合作用的过程包括一系列化学反应。
根据是否需要光能,这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应阶段光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行,这个阶段叫做光反应阶段。
光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。
叶绿体中光合色素吸收的光能,有两方面用途:一是将水分解成氧和[H],氧直接以分子的形式释放出去,[H]则被传递到叶绿体内的基质中,作为活泼的还原剂,参与到暗反应阶段的化学反应中去;二是在有关酶的催化作用下,促成ADP与Pi发生化学反应,形成ATP。
第四章光合作用和细胞呼吸
第二节光合作用(1-光合作用的探究历程及叶绿体中的色素)
[学习目标] 1. 了解光合作用的发现过程;
2. 了解叶绿体中色素的种类、颜色及其吸收的光谱。
[重点难点] 1. 光合作用的发现过程;
2. 叶绿体中色素的种类、颜色及其吸收的光谱。
[学习过程]
一、光合作用的发现过程(阅读P62“回眸历史”,完成下列问题。
)
(1)1648年海尔蒙特(比利时),把一棵2.3kg的柳树苗种植在一桶90.8kg的土壤中,然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质,5年后柳树增重到76.7kg,而土壤只减轻了57g。
他认为:。
(2)1771年英国科学家普里斯特莱发现,将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠不容易窒息而死,证明了。
(3)1779年荷兰科学家英根豪斯把带叶的枝条放到水里。
这些叶在阳光下产生氧气,在暗处并不产生氧气。
他认为:。
(4)1864年萨克斯在实验前将叶片放在了黑暗的条件下放置几小时,然后,他让叶片一半曝光,另一半遮光。
过一段时间后,他用碘蒸汽处理这片叶,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半则没有颜色变化。
观察到现象如图。
①该实验前要将叶片放在黑暗中处理一段时间,目的是什么?
②萨克斯的实验结论是什么?
(5)1880年,美国科学家恩吉尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放
在没有空气的黑暗环境中,然后用极细的光束照射水绵。
他发现细菌只向
叶绿体被光束照射到的部位集中;如果临时装片暴露在光下,细菌则分布
在叶绿体所有受光的部位。
①为什么好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中?
②恩吉尔曼实验结论是什么?
(6)1940年鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究氧气是来自水还是来自二氧化碳。
他们用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别成为H218O和C18O2。
然后进行两组实验:第一组向植物提供H2O和C18O2;第二组向同种植物提供H218O和CO2。
在其他条件都相同的情况
下,他们分析了两组实验释放的氧气。
结果表明,第一组释放的氧气全部是O2;第二组释放的氧气全部是18O2。
①该实验所用的方法是什么?
②实验得出的结论是什么?
(7)1948年美国的卡尔文报告了历时10年的科研成果,他用14C标记的C02追踪了光合作用过程中碳元素的行踪,结果发现:。
【练一练】右图是利用小球藻进行光合作用实验
的示意图。
图中A物质和B物质的相对分子质量
之比是()
A. 1:2
B. 8:9
C. 2:1
D. 9:8
二、叶绿体中的色素
(阅读课本P63-65,完成下列问题。
)
(1)叶绿体中的色素分布在叶绿体的。
(2)色素的种类
(3)色素吸收的光谱
叶绿素a和叶绿素b主要吸收光和光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收光。
【练一练】下图表示植物在不同的光照下生长的状况,其中哪一组的植物长得最差的是()。