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真核生物光合作用的場(chǎng)所,主要器官：葉 細(xì)胞器：葉綠體 （藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌也能進(jìn)行 光合作用，但沒(méi)有葉綠體）,◆橢圓球形的葉綠體有哪些結(jié)構(gòu)與光合作用相適應(yīng)？,▲在葉綠體基粒片層的薄膜上有與光合作用有關(guān)的色素。 基粒片層使受光面積大大增加，堆疊能充分收集光能。 組成基粒的基粒片層數(shù)目依不同植物或同一植物不同部位的細(xì)胞而有很大的變化。 ▲在葉綠體基粒片層的薄膜上和基質(zhì)中有與光合作用有關(guān)的酶。,引起葉綠體的形態(tài)和分布發(fā)生改變的非生物因素主要是： 水（水少則皺縮）；光照強(qiáng)度和方向,1,,葉片——葉肉細(xì)胞——葉綠體——基粒片層（膜）,線粒體與葉綠體在代謝上的相互關(guān)系,線粒體為葉綠體提供 ________；葉綠體為線粒體提供_______。 【暗反應(yīng)所需的ATP必須來(lái)自于光反應(yīng)，不能由線粒體提供】,★典型的具有能量轉(zhuǎn)換功能的膜： ▲線粒體內(nèi)膜; ▲葉綠體基粒片層膜; ▲細(xì)菌細(xì)胞膜等,★討論：凈光合作用不同情況下的箭頭及計(jì)算。,3,線粒體與葉綠體的比較,4,與光合作用有關(guān)的葉綠體色素,作用：吸收（紅橙光和藍(lán)紫光）、傳遞和轉(zhuǎn)換光能。,葉片衰老或環(huán)境條件不良（干旱、高溫、寒冷等）時(shí)，葉綠素比類胡蘿卜素更易被破壞而含量下降。外因上，合成葉綠素需光、N和Mg、適宜溫度（酶活性）。 ※葉綠素的不斷合成與分解，可用標(biāo)記的N來(lái)證明。 ※液泡中的花青素吸收光能，但不能傳遞到葉綠素a。,◆吸收光譜的特點(diǎn)使綠色植物無(wú)論晴天（全光譜的光）， 還是陰天（藍(lán)紫光）都能進(jìn)行光合作用。,5,葉綠體色素吸收光譜：,某種色素的吸收光譜是其在各個(gè)波長(zhǎng)處所吸收光的百分?jǐn)?shù)。 吸收光譜只能反映該色素對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收關(guān)系。 光合作用的作用光譜表示在某些波長(zhǎng)的光下的光合速率。 作用光譜確定進(jìn)行光合作用的有效波長(zhǎng)。 ■ 吸收光譜 ≠ 作用光譜 ■ 作用光譜與吸收光譜的相關(guān)性，反映色素對(duì)光合作用貢獻(xiàn)的大小。,6,★曲線之間的相關(guān)性,,,圖中的“作用光譜”指不同波長(zhǎng)光對(duì)光合作用的總影響，反映的是各種光合作用色素的共同作用結(jié)果，它與各種色素聯(lián)合的“吸收光譜”一致，而與任何一種色素單獨(dú)的吸收光譜都不同。 葉綠素a的吸收光譜最接近，也說(shuō)明葉綠素a在光合作用中起主要作用。 植物進(jìn)行光合作用時(shí)，下列哪些物質(zhì)的變化趨勢(shì)與圖中作用光譜基本一致? A．O2的釋放量 B．C3化合物的總量 C．C5化合物的總量 D．有機(jī)物的生成量,7,葉綠體色素與葉色,葉片衰老或環(huán)境條件不良（干旱、高溫、寒冷等）時(shí)，葉綠素比類胡蘿卜素更易被破壞，其含量下降而使葉變黃。 外因上，合成葉綠素需要 光[但少數(shù)如藻類等例外]、 N和Mg、 適宜溫度（酶活性）[溫度過(guò)高、過(guò)低都會(huì)影響~]。 內(nèi)因上，受控于遺傳性。 ※葉綠素的不斷合成與分解，可用標(biāo)記的15N來(lái)證明。 ※液泡中的花青素吸收光能，但不能傳遞到葉綠素a， 因此不能用于光合作用。,8,■植物固體樣品勻漿液的制作方法,切碎 研磨 過(guò)濾 過(guò)濾時(shí)用濾紙/脫脂棉/紗布，依目的而定。,,,9,葉綠體色素提取和分離的操作過(guò)程及規(guī)范,,原理 儀器、試劑與作用 提取、分離的過(guò)程、順序？試劑的作用？ 濾液細(xì)線的標(biāo)準(zhǔn)？分離的關(guān)鍵？ 層析法的用途與舉例,10,“葉綠體色素的提取和分離”的拓展,1.本實(shí)驗(yàn)可用于： ★了解葉綠體色素的種類【即：色素帶的數(shù)目】； 大致的含量比例【即：色素帶的寬窄】； 有關(guān)物理性質(zhì)：【但肉眼不能直接看到吸收光譜】 顏色， 溶解特性（色素帶的位置反映其在層析液中的溶解度）。 ★粗略比較不同材料的葉綠素含量： 若一次實(shí)驗(yàn)，選用不同材料，如：不同植物的葉片，同一植物不同發(fā)育階段的葉片，不同季節(jié)的葉片等，提取并分離色素。 若要準(zhǔn)確測(cè)定葉綠素的絕對(duì)含量，則還需特定儀器。,,根據(jù)不同成分的移動(dòng)速度（溶解度）不同進(jìn)而分離的方法統(tǒng)稱為層析。 紙層析即用濾紙作載體，讓不同成分分離開(kāi)。,11,2.加入碳酸鈣的目的是什么？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之。 研磨時(shí)，液泡破裂，釋放出呈酸性的細(xì)胞液，H+會(huì)取代Mg2+，使葉綠素成為褐色的去鎂葉綠素。 ★加入碳酸鈣是為了調(diào)節(jié)pH,以保護(hù)葉綠素。 實(shí)驗(yàn)方法步驟：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟的基本范式】 (1) 取兩支試管并編號(hào)1、2，均加入2ml葉綠體色素提取液。 (2) 1號(hào)管作為對(duì)照組，2號(hào)管加入數(shù)滴5％HCl,搖勻，置于黑暗中。 (3) 觀察并比較溶液顏色變化，記錄結(jié)果。,3.過(guò)濾獲取色素濾液時(shí)，為什么用脫脂棉或單層尼龍布，而不用濾紙？ ①色素分子較大，不容易透過(guò)濾紙； ②濾紙吸附能力強(qiáng)，會(huì)降低色素濃度； ※葉綠體色素是脂溶性的，根據(jù)相似相溶原理，用脫脂棉可減少色素的流失。,12,4.收集的葉綠體色素濾液為什么要避光保存，且及時(shí)使用？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之。 避光保存并及時(shí)使用，是為了防止光對(duì)葉綠素的破壞作用（尤其是離開(kāi)葉綠體基粒片層后）。 ◆驗(yàn)證光對(duì)葉綠素的破壞作用 ，尤其是離開(kāi)基粒片層后 。 實(shí)驗(yàn)方法步驟： （1）制備葉綠體色素提取液和葉綠體懸浮液。 【制備葉綠體懸浮液：研磨新鮮葉片，加等滲溶液，用紗布過(guò)濾】 （2）取4支試管，編號(hào)1、2、3、4。第1、2號(hào)試管內(nèi)各加5ml葉綠體懸浮液； 第3、4號(hào)試管內(nèi)各加5ml葉綠體色素提取液。 （3）將第1、3號(hào)試管放在強(qiáng)直射光下，另兩支放在暗處。 （4）相同時(shí)間后對(duì)比觀察顏色變化。 【與2號(hào)管相比，1號(hào)管略退色；與4號(hào)管相比，3號(hào)管明顯退色】 （5）另取圓形濾紙層析分離的色譜一張，通過(guò)圓心裁成兩半，一半放在強(qiáng)直射光下，另一半放在暗處。相同時(shí)間后對(duì)比觀察色素帶顏色變化 【光下的葉綠素帶明顯褪色，暗處的則基本不變。類胡蘿卜素均基本不變】 【上述實(shí)驗(yàn)為“驗(yàn)證”，則常態(tài)下（有光）為對(duì)照組，放在暗處的是實(shí)驗(yàn)組。若改為“探究”，則實(shí)驗(yàn)變量“光”處理的為實(shí)驗(yàn)組，黑暗中的成為對(duì)照組?！?13,▲濾紙條上沒(méi)有色素帶的原因？ 提取液用的是極性溶劑； 濾液細(xì)線沒(méi)入層析液。 ▲色素帶只有2條的原因？ 材料是白化苗的葉 （無(wú)葉綠素，只有兩種類胡蘿卜素）； 層析時(shí)間過(guò)短（葉綠素未擴(kuò)散）; 濾液細(xì)線畫(huà)得太粗（后3條不易區(qū)分）。 ▲色素帶只有3條的原因？ 層析時(shí)間過(guò)短（葉綠素a、b未分開(kāi)）； 層析時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（兩條類胡蘿卜素帶在濾紙條頂端合并）； 濾液細(xì)線過(guò)粗，或?yàn)V液未干就重復(fù)劃濾液細(xì)線 （使葉綠素a、b不能分開(kāi)）。,5.各種異常結(jié)果可能的原因分析:,14,▲色素帶不整齊的原因？ 濾液細(xì)線不齊； 濾紙條沒(méi)有作干燥處理； （使濾紙條上水分分布不均勻） 濾紙條貼及大試管壁； 濾紙條的末端未剪去兩角； （使色素?cái)U(kuò)散起點(diǎn)不一致） 濾紙條沒(méi)有一次性放平穩(wěn)等。 ▲葉綠素帶綠色很淡的原因？ 實(shí)驗(yàn)材料本身的綠色不濃； 研磨不充分或未加入石英砂； 提取液加入太多，使濾液過(guò)??； 未分步加入提取液，使溶解的色素少； 未用脫脂棉過(guò)濾，而是用濾紙過(guò)濾； 沒(méi)有重復(fù)劃濾液細(xì)線或沒(méi)有待濾液干燥后就重復(fù)劃； ▲葉綠素帶顏色異常的原因？ 濾液放置過(guò)久而被氧化； 濾液置于光下較長(zhǎng)時(shí)間； 未加入CaCO3或加入的量過(guò)少（呈褐色的去鎂葉綠素）。,15,課堂練習(xí),在“葉綠體色素提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，要將色素提取液避光保存，因?yàn)楣鈱?duì)葉綠素有破壞作用。某同學(xué)認(rèn)為葉綠素在離開(kāi)葉綠體后更容易被光破壞。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以評(píng)價(jià)該同學(xué)的假設(shè)。 材料用具：新鮮菠菜，無(wú)水酒精，研缽，若干試管等全套物品。 （1）實(shí)驗(yàn)樣品準(zhǔn)備： 制備葉綠體色素提取液：研缽中加入的提取用的溶劑是無(wú)水乙醇；使研磨迅速、充分的試劑是石英砂（SiO2）；使葉綠素免受酸破壞的試劑是CaCO3。 制備葉綠體懸浮液：向盛有新鮮綠葉的研缽中加入（與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等滲的溶液/無(wú)水酒精/石油醚），適當(dāng)研磨后，用 （濾紙/脫脂棉/紗布）過(guò)濾，獲得葉綠體懸浮液。,16,（2）方法步驟： 取4支試管，編號(hào)1、2、3、4。第1、2號(hào)試管內(nèi)各加5ml葉綠體懸浮液；第3、4號(hào)試管內(nèi)各加5ml葉綠體色素提取液。 將第1、3號(hào)試管放在強(qiáng)直射光下，另兩支放在暗處。 相同時(shí)間后對(duì)比觀察顏色變化。 （3）支持該同學(xué)假設(shè)的結(jié)果應(yīng)該是：與2號(hào)管相比，1號(hào)管略退色；與4號(hào)管相比，3號(hào)管明顯退色。,17,