人教新课标高中生物必修一教师备课参考（能量之源——光与光合作用第1课时）.doc

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●备课资料
1.实验替代药品
（1）提取液除用丙酮外，还可以在加入2～3 mL丙酮后，再加入2 mL石油醚（这样可以提高类胡萝卜素的提取效果）。经过充分研磨、过滤、静置后，滤液分为两层，滤液中的色素浓缩了近一倍。
（2）层析液还可以采用以下的配方：
①20份汽油、2份丙酮、2份石油醚、1份苯。将滤纸条直接用该层析液进行层析，就可以得到比较理想的效果。
②9份体积分数为95%的酒精和1份苯混合。
③汽油或四氯化碳加少许无水硫酸钠。
④体积分数为95%的酒精或93号汽油。
2.叶绿体中色素的提取和分离实验中的几个关键问题
（1）取材要新鲜，以便使滤液中含有较多的色素；
（2）研磨要迅速、充分，防止丙酮挥发，同时可以得到色素浓度较大的滤液；
（3）画滤液细线要细、直，防止色素带重叠；
（4）画滤液细线要重复2～3次，以便色素带清晰；
（5）滤液细线勿浸入层析液，防止色素溶解在层析液中；
（6）层析时，烧杯要加盖，避免苯等有毒物质挥发出来污染空气；
（7）实验结束，要用肥皂洗手，因为实验中可能接触了苯等有毒物质；
（8）滤纸条要避光保存，防止褪色。
3.光质与光合作用产物
不同波长的光对光合作用产物的合成有不同的影响，如红光有利于碳水化合物的合成，而蓝光则促进蛋白质、脂类物质的合成。所以在农业生产上，用浅蓝色薄膜育秧能提高秧苗质量（蛋白质含量提高）。
4.光质与植物生长
红光具有促进器官伸长的作用，蓝光被类胡萝卜素吸收后，进而使叶绿体移动，并沿侧壁分布，避开直射光，接受散射光。蓝光还能使器官向光一侧的生长素被破坏，造成背光一侧生长素相对分布较多，因而器官（茎）向光弯曲生长。
青光、蓝紫光和紫外光通过抑制生长素形成，破坏生长素或抑制生长素的活性，从而抑制植物的伸长生长。
5.叶绿体的形态与结构
在高等植物中叶绿体像双凸或平凸透镜，长径5～10 μm，短径2～4 μm，厚2～ 3 μm。高等植物的叶肉细胞一般含50～200个叶绿体，可占细胞质的40%，叶绿体的数目因物种细胞类型、生态环境、生理状态而有所不同。
在藻类中叶绿体形状多样，有网状、带状、裂片状和星形等等，而且体积巨大，可达 100 μm。
叶绿体由叶绿体外被（chloroplastenvelope）、类囊体（thylakoiD）和基质（stroma）3部分组成，叶绿体含有3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜和3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔。
（1）外被
叶绿体外被由双层膜组成，膜间为10～20 nm的膜间隙。外膜的渗透性大，如核苷、无机磷、蔗糖等许多细胞质中的营养分子可自由进入膜间隙。
内膜对通过物质的选择性很强，CO2、O2、Pi、H2O、磷酸甘油酸、丙糖磷酸、双羧酸和双羧酸氨基酸可以透过内膜，ADP、ATP已糖磷酸，葡萄糖及果糖等透过内膜较慢。蔗糖、C5糖双磷酸酯，C糖磷酸酯，NADP＋及焦磷酸不能透过内膜，需要特殊的转运体（translator）才能通过内膜。
（2）类囊体
是单层膜围成的扁平小囊，沿叶绿体的长轴平行排列。膜上含有光合色素和电子传递链组分，又称光合膜。
许多类囊体像圆盘一样叠在一起，称为基粒，组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体，构成内膜系统的基粒片层（granalamella）。基粒直径约0.25～0.8 μm，由10～100个类囊体组成。每个叶绿体中约有40～60个基粒。
贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠的类囊体称为基质类囊体，它们形成了内膜系统的基质片层（stromalamella）。
由于相邻基粒经网管状或扁平状基质类囊体相连接，全部类囊体实质上是一个相互贯通的封闭系统。类囊体作为单独一个封闭膜囊的原始概念已失去原来的意义，它所表示的仅仅是叶绿体切面的平面形态。
类囊体膜的主要成分是蛋白质和脂类（60∶40），脂类中的脂肪酸主要是不饱和脂肪酸（约87%），具有较高的流动性。光能向化学能的转化是在类囊体上进行的，因此类囊体膜亦称光合膜，类囊体膜的内在蛋白主要有细胞色素b6/f复合体、质体醌（PQ）、质体蓝素（PC）、铁氧化还原蛋白、黄素蛋白、光系统Ⅰ、光系统Ⅱ复合物等。
（3）基质
是内膜与类囊体之间的空间，主要成分包括：
①碳同化相关的酶类：如RuBP羧化酶占基质可溶性蛋白总量的60%。
②叶绿体DNA、蛋白质合成体系：如，ctDNA、各类RNA、核糖体等。
③一些颗粒成分：如淀粉粒、质体小球和植物铁蛋白等。
6.叶绿体的半自主性
线粒体与叶绿体都是细胞内进行能量转换的场所，两者在结构上具有一定的相似性。 ①均由两层膜包被而成，且内外膜的性质、结构有显著的差异。②均为半自主性细胞器，具有自身的DNA和蛋白质合成体系。因此绿色植物的细胞内存在3个遗传系统。
叶绿体DNA由Ris和Plaut在1962年最早发现于衣藻叶绿体。
ctDNA呈环状，长40～60 μm，基因组的大小因植物而异，一般约200 kb～2 500 kb。数目的多少与植物的发育阶段有关，如菠菜幼苗叶肉细胞中，每个细胞含有20个叶绿体，每个叶绿体含DNA分子200个，但到接近成熟的叶肉细胞中有叶绿体150个，每个叶绿体含30个DNA分子。
和线粒体一样，叶绿体只能合成自身需要的部分蛋白质，其余的是在细胞质激离的核糖体上合成的，必须运送到叶绿体，才能发挥叶绿体应有的功能。已知由ctDNA编码的RNA和多肽有：叶绿体核糖体中4种rRNA（20S、16S、4.5S及5S），20种（烟草）或31种（地钱）tRNA，约90多种多肽。
由于叶绿体在形态、结构、化学组成、遗传体系等方面与蓝细菌相似，人们推测叶绿体可能也起源于内共生的方式，是寄生在细胞内的蓝藻演化而来的。
7.叶绿体的增殖
在个体发育中叶绿体由原质体发育而来，原质体存在于根和芽的分生组织中，由双层被膜包围，含有DNA，一些小泡和淀粉颗粒的结构，但不含片层结构，小泡是由质体双层膜的内膜内折形成的。
在有光条件原质体的小泡数目增加并相互融合形成片层，多个片层平行排列成行，在某些区域增殖，形成基粒，变成绿色原质体发育成叶绿体。
在黑暗生长时，原质体小泡融合速度减慢，并转变为排列成网格小管的三维晶格结构，称为原片层，这种质体称为黄色体。黄色体在有光的情况下原片层弥散形成类囊体，进一步发育出基粒，变为叶绿体。
叶绿体能靠分裂而增殖，各分裂是靠中部缢缩而实现的，在发育7天的幼叶基部2～ 2.5 cm处很容易看到幼龄叶绿体呈哑铃形状，而菠菜幼叶含叶绿体少，含ctDNA多，老叶含叶绿体多，每个叶绿体含ctDNA少的现象也可以看出叶绿体是以分裂的方式增殖的。
成熟叶绿体正常情况下一般不再分裂或很少分裂。

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