教师:通过这个实验,我们可以发现光谱区出现了什么变化?
学生:蓝紫光光谱区变暗,其他变化不大。
教师:说明什么结论?
学生:类胡萝卜素主要吸蓝紫光。
教师:正确。
教师显示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱图。
教师:人们用更加精密的仪器测定得知,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。
(补充显示板书:类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光)
3.叶绿体的结构
教师:现在我们已经知道绿叶中含有4种色素,那么,这些色素分布在细胞中的哪些部位呢?直到1865年,德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用的功能时,发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中,而是集中在一个个更小的结构里,后来人们称之为叶绿体。1880年德国科学家恩格尔曼用水绵作实验材料进行光合作用的实验,发现了叶绿体是光合作用的场所。那么,叶绿体的结构如何,它又有哪些结构特点是与作为光合作用场所相适应 的呢?
(显示板书:2.捕获光能的结构——叶绿体)
教师显示叶绿体立体结构示意图。
教师:首先让我们回忆一下,哪些细胞才含有叶绿体?
学生:绿色植物的叶肉细胞。
教师:除了绿色植物的叶肉细胞,还存在于哪些细胞之中?
学生:植物幼嫩的茎也有叶绿体。
教师:对啦。
(显示板书:①分布:主要在绿色植物的叶肉细胞)
教师:叶绿体的形状又是怎样的?
学生:一般呈扁平的椭球形或球形。
教师:对。而且叶绿体可以根据光照的强弱来改变自己的形状,如外界光照较强,叶绿体则以侧面接受光照,如果外界光照较弱时则以正面接受光照。这样的特点有什么好处?
学生:保证接受到充分的光照,又可避免被较强的光照灼伤。
教师:回答得很好。
(显示板书:②形态:一般呈扁平的椭球形或球形)
教师:现在同学们仔细观察叶绿体的立体结构示意图,说说它由哪些结构组成?
学生:包括外膜、内膜、基粒和基质4部分。
教师:很好。叶绿体的外表有双层膜,双层膜是一种透明膜,膜是透明的,有什么好处?
学生:有利于光线的透过且被色素吸收。
教师:叶绿体内部有许多基粒,基粒与基粒之间充满了基质。每个基粒都是由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成,这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素,就分布在类囊体的薄膜上。
(显示板书:见下)
教师:每个基粒都含有2个以上的类囊体,多者可达100个以上。据计算,1 g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟达60 m2左右。同学们思考一下,叶绿体内有如此多的基粒和类囊体,有什么作用?
学生:极大地扩展了受光面积。
教师:没错。叶绿体中除含有吸收光能的4种色素外,还应该含有哪种物质?
学生:酶。
教师:为什么?
学生:因为光合作用是一系列复杂化学反应的过程,光合作用的顺利进行需要酶的参与。
教师:既然光合作用需要酶的参与,那么哪个外界因素肯定会影响到光合作用的效率?
学生:温度。
教师:如何影响?
学生:适当提高温度有利于提高光合作用效率,降温则会使光合作用效率降低。
教师:综上所述,我们可以得出叶绿体的功能是什么?
学生:光合作用的场所。
教师:非常好。
(显示板书:④功能:光合作用的场所)
教师:最后同学们能不能总结一下叶绿体作为光合作用场所,在结构与功能上有什么相适应的特点?
学生:叶绿体的双层膜是透明的,有利于光照的透过;叶绿体内部巨大膜表面上,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需的酶。
教师:同学们归纳得很好。在初一的《生物学》(人教版,七年级上册)中我们已经知道,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。那么,对于光合作用的过程是如何被人们一步步所揭示的呢?绿色植物又是如何通过光合作用把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的呢?我们下一节课继续学习。
[教师精讲]
1.关于《绿叶中色素的提取与分离》实验
滤纸条上有4条不同颜色的色带,从上往下依次是:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色),这说明绿叶中的色素有4种。叶绿体中色素是光合作用的物质基础,色素吸收光能则是光合作用的动力。原核生物(自养型,如蓝藻等)没有叶绿体的结构,但这些生物细胞中同样含有能进行光合作用的色素。
2.关于色素吸收光谱特点
太阳辐射中含有紫外光(150~400 nm)、可见光(400~760 nm)和红外光(760~ 3 000 nm)。植物光合作用中所能利用的光主要是可见光中的红光、橙光和蓝紫光,其中对红橙光吸收最多,这些光称为生理有效光。射到叶片上的可见光中的绿光大部分被反射或透射掉,很少被吸收利用,所以绿光被称为生理无效光。因此,在农业生产中,有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜,或在温室中悬挂发红色或蓝色光的灯,可以有效地提高蔬菜产量,道理就在这里。
3.叶绿体结构分析
在分析绿叶中色素的种类和吸收光谱的特性后,再进一步分析叶绿体的成分和结构特点与光合作用的关系。如叶绿体的双层膜是透明的,有利于光照的透过;叶绿体中的每个基粒由2~100个类囊体组成,可增大叶绿体内的膜表面,扩大色素的附着面,有利于提高光能的利用效率;叶绿体内的类囊体上和基质中含有多种与光合作用有关的酶,有利于光合反应高效地进行等。使学生理解生物的结构与功能相统一的特点。
[评价反馈]
1.从叶绿体中提取色素,选取下列哪一种叶片效果最好
A.厚硬似革质的绿色叶片
B.衰老、黄绿色的叶片
C.新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片
D.多浆汁或有特殊气味的绿色叶片
2.在叶绿体色素的提取实验中,研磨绿叶时要加入丙酮,其目的是
A.防止叶绿素被破坏
B.使叶片充分磨碎
C.使各种色素充分溶解在丙酮里
D.为了使叶绿素溶解在丙酮里
3.在圆形滤纸的中央点上粘叶绿体的色素滤液,进行色素分析,会得到近似同心环状的四个色素圈,排在外圈的色素呈
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