1、第三单元 第二章 第三节 光能的捕获和利用,第1课时 光合作用的早期研究及叶绿体的结构,目标 导航,1.通过阅读资料，说出人们对光合作用的认识过程，了解光合作用的原料和产物。 2.结合图示，简述叶绿体的结构。 3.通过实验操作，学会提取和分离叶绿体色素，说出色素的种类和作用。,栏目索引,预习导学 挑战自我 点点落实,课堂讲义 重点难点 个个击破,对点练习 即时训练 体验成功,一、光合作用的早期研究(阅读P6162),1.光合作用的概念 植物通过 捕获和利用太阳能，把 和水合成 ，将光能转化为化学能储存在 等有机物中，并释放O2，这个过程就是光合作用。,答案,叶绿体,二氧化碳,有机物,葡萄糖,预
2、习导学 挑战自我 点点落实,答案,2.光合作用的早期研究,水,更新空气,光,答案,暗处几小时,淀粉,好氧细菌,叶绿体,叶绿体,水,答案,3.光合作用的意义 太阳是整个生命世界的能量源泉， 几乎为所有的生物提供了物质和能量，它是自然界最基本的 和 。,植物的光合作用,物质代谢,能量代谢,二、叶绿体的结构(阅读P6365),答案,(一)叶绿体 1.叶绿体的形态 高等植物细胞中叶绿体通常呈 ，数目较多。 2.叶绿体与白色体或有色体的相互转变 将叶绿体长时间置于暗处，叶绿体则转变成不含色素的 或只有类胡萝卜素的 ，但光照后又可恢复为具有 的叶绿体。,扁平的椭球形或球形,白色体,有色体,叶绿素,3.叶绿
3、体的亚显微结构,答案,类囊体,含酶和色素等,叶绿体基质,(二)叶绿体中的色素 1.实验原理 提取的原理：叶绿体中含有 和 两大类色素。它们不溶于水，而易溶于有 ，故可用 提取。 分离的原理：各种色素在层析液中的 不同，因而随层析液在滤纸上的 不同，因此可用 法分离色素。,答案,叶绿素,类胡萝卜素,机溶剂,丙酮等有机溶剂,溶解度,扩散速度,纸层析,2.实验步骤 (1)叶绿体色素的提取 取材：称取5 g 研磨：剪碎叶片，加少量 及 ，再加入2 mL ，迅速研磨 过滤：漏斗基部放一块 ，将滤液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 收集：用小试管收集色素滤液，及时将试,管口用 塞严， 保存备用,答案,新鲜绿叶,
4、石英砂,碳酸钙粉,丙酮,单层尼龙布,棉塞,避光,(2)叶绿体色素的分离,答案,制备滤 纸条,干燥滤纸 剪滤纸条：将滤纸剪成长与宽略小于试管长与宽的滤纸，并在一端 铅笔画线：在 处用铅笔画一条细的横线,剪去两个角,距离角一端1 cm,答案,画滤液 细线,用 吸取滤液 画线：沿铅笔线画出一条 的滤液细线 ，重复画细线数次,毛细吸管,细而直,风干后,答案,分离滤液 中的色素：,在烧杯中加入 的层析液，将滤纸条 的一端插入烧杯中，使 浸入层析液，但不能让层析液 滤液细线，然后迅速盖上 。, 观察结果：观察滤纸条上色素带的 和 ，风干后保存。,适量,带有色素,滤纸条下端,没及,培养皿,条数,颜色,答案,
5、3.叶绿体 中的色素,叶绿素,主要吸收,类胡萝卜素,主要吸收,叶绿素a,叶绿素b,红光和蓝紫光,叶黄素,胡萝卜素,蓝紫光,预习诊断,答案,2.判断正误： (1)叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。( ) (2)叶绿体是进行光合作用的场所。( ) (3)没有叶绿体的生物无法进行光合作用。( ) (4)植物细胞都有叶绿体，叶绿素分布于叶绿体的外膜和内膜上。( ) (5)叶绿体内有许多类囊体，极大地扩大了受光面积。( ) (6)与光合作用有关的酶分布于类囊体和基质中。( ),答案,(7)不同色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关。( ) (8)分离结束后，滤纸条上的颜色自上而下依次是黄绿
6、色、蓝绿色、黄色和橙黄色。( ) (9)叶绿素主要吸收蓝紫光和红光。( ) (10)叶绿体中的色素分布于类囊体上，且都吸收蓝紫光。( ),返回,答案,一、光合作用的探究历程及光合作用的过程,1.海尔蒙特实验 实验结论：使柳树增重的物质来自水。 (1)土壤减少的质量并非实验误差，而是土壤中被吸收的无机盐的质量。 (2)他忽略了空气的作用。 2.普里斯特利的实验,课堂讲义 重点难点 个个击破,(1)缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。 (2)没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。 (3)限于当时科学发展水平的限制，
7、没有明确植物更新气体的成分。,3.萨克斯的实验,(1)设置了对比实验，自变量为光照，因变量是是否产生了淀粉。 (2)实验的关键是饥饿处理，以使叶片中原有的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。 (3)本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。,5.恩吉尔曼实验设计的巧妙之处 (1)实验材料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；用好氧细菌可确定释放氧气的部位。 (2)没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。 (3)用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。 (4)进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验：明
8、确实验结果完全是由光照引起的等。,答案,1.根据上述探究历程总结光合作用的有关要点 (1)场所： ；(2)能量来源： ；(3)反应物： ；(4)产物： ；(5)实质：合成 ，储存 。,思维激活,2.萨克斯的实验跟鲁宾和卡门的实验中对照设计方法相同吗？并说明理由。,叶绿体,光能,二氧化碳和水,有机物和氧气,有机物,能量,答案,1.下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是( ),应用示例,问题导析,C,A.Y2的质量大于Y3的质量 B.中小球藻的质量大于中小球藻的质量 C.中水的质量大于中水的质量 D.试管的质量
9、大于试管的质量,答案,Y1Y4都代表 ，Y1和Y3是O2，Y2和Y4是 ，因此Y2的质量 Y3；中小球藻中含有( )的有机物，而中小球藻含有(CH2O)的有机物，故中小球藻质量 中的；和中的水都为 ，且含量 ，因此质量相等；在试管和原有质量相等的情况下，中释放出的是18O2，而中释放出的是O2，故剩余重量 。,问题导析,返回上页,O2,18O2,大于,大于,相同,大于,下图是20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。他们用氧的同位素(18O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为 和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。,一题多变,解析答案,(1
10、)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是_和_；向第二组提供的物质是_和_；向两组共同提供的是_。 (2)图中a和b分别代表_和_，它们的相对分子质量比是_。 (3)这个实验说明了_。,解析答案,解析 通过题图示可清晰看到提供给第一组的物质是H2O和C18O2；提供给第二组的是 和CO2。向两组共同提供的是光能、小球藻。虽然向每组提供的水和二氧化碳都含有氧，但通过同位素的不同标记以及实验的有意安排，使光合作用释放出的氧却为a和b两种。两位科学家的实验结果是a为O2，而b为18O2。O2和18O2的相对分子质量比是323689。,(2)O2 18O2 89 (3)光合作用产生的氧气中的
11、氧全部来自于水,二、叶绿体,1.白色体、有色体及叶绿体的比较与相互转化 (1)比较,(2)叶绿体与其他质体可以相互转化,2.绿叶中色素的提取和分离实验分析 (1)实验材料和试剂 叶片要新鲜、颜色要深绿，这样的叶片含有很多的色素。 试剂及作用,(2)实验操作中的关键步骤 研磨要迅速、充分，研磨充分会使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。 滤液细线要求：细、直、齐，含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一两次。 滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。,(3)层析纸上色素的分布和对光的吸收,3.绿叶中的色素对光的吸收特点 (1)绿叶中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外
12、光等不吸收。 (2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。,答案,1.所有的植物细胞都能进行光合作用吗？为什么？,思维激活,答案 不是，只有含有叶绿体的植物细胞，才能进行光合作用，一般为植物的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞。因为叶绿体是植物进行光合作用的场所。,2.滤纸条上色素带的宽窄和排序分别代表什么含义？,答案 宽窄代表色素的含量：色素含量高，色素带宽；反之则窄。排序代表色素在层析液中的溶解度：溶解度高，位于上层；反之，位于下层。,答案,3.某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？,答案 (1)研磨不充分，色素未能充分
13、提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入丙酮过多，色素溶液浓度小。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。,4.如遇连阴雨，温室内给植物人工补充哪些单色光有利？大棚薄膜用什么颜色的最好？,答案 红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此可以补充这两种光最有利。大棚薄膜最好用无色透明的，因为可以允许所有色光透过。,答案,2.如图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具，下列叙述错误的是( ),应用示例,问题导析,D,A.图加入研钵内的物质有丙酮、石英砂、CaCO3 B.将浆糊状研磨液倒入中，漏斗基部应放一块单层尼龙布 C.画滤液细线的要求是细、齐、直 D.层析结果色素带最宽的是叶
14、绿素b，扩散最快的是叶黄素,答案,(1)CaCO3的作用是 、石英砂是使 、丙酮是用来溶解提取叶绿体中的 ，因为绿叶中的色素能溶解在丙酮里。 (2)层析结果是 的色素带最宽，扩散最快的是 。,问题导析,返回上页,防止叶绿素遭到破坏,研磨充分,色素,叶绿素a,胡萝卜素,答案,若实验中，滤纸条换成滤纸片，实验结果得到四个不同颜色的同心圆(如图)。,一题多变,则1、2、3、4四条带依次表示_、_、_、_。若采用的实验材料是秋季的黄叶，四个圆中颜色明显变浅的是_。,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,3和4,课堂小结,返回,答案,光,淀粉,叶绿体,水,基粒,提 取,分 离,1.历经一个多世纪，经过许
15、多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是( ) A.普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气 B.萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件 C.恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D.鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生 的氧气来自于H2O而不是CO2,对点练习,1,2,3,4,C,解析答案,5,解析 恩吉尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，而不能定量分析光合作用生成的氧气量。,解析答案,1,2,3,4,5,2.下列有关叶绿体的叙述中，错误的是( ) A
16、.叶绿体中的色素分为两大类 B.叶绿体的基质中和基粒上分布有叶绿素 C.光合作用的全过程都是在叶绿体内完成的 D.叶绿体具有双层膜并含有少量核酸,解析 叶绿体是绿色植物进行光合作用全过程的场所。具有内、外双层膜结构，并含有少量的DNA和RNA。在叶绿体基粒类囊体的薄膜上含有叶绿素和类胡萝卜素。在基质中不含有色素，但含有与光合作用的暗反应有关的酶。,B,3.在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“”表示使用，“”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为( ),解析答案,1,2,3,4,5,A. B. C. D.,解析 由于甲在
17、提取过程中没用丙酮提取，而色素不溶于水，因此得到的提取液中不含有色素，得到的结果对应；乙的操作正常，得到的结果对应；丙在研磨过程中没有加入CaCO3，部分色素分子被破坏，对应的结果为；丁在研磨过程中没有加入石英砂，使研磨不充分，提取的色素含量较少，对应的结果为。 答案 B,1,2,3,4,5,4.如图表示叶绿体中色素的吸收光谱。甲、乙两图分别是( ),1,2,3,4,5,解析答案,A.类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱 B.叶绿素、类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、类胡萝卜素的吸收光谱,解析 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，在光谱上有两个吸收区域；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，
18、在光谱上只有一个吸收区域，据此可做出正确判断。 答案 B,1,2,3,4,5,5.美国科学家恩吉尔曼以水绵为实验材料，把载有水绵和能运动的好氧细菌的临时装片，放在一定的环境中进行如下实验： A.把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，发现细菌只向叶绿体被光束照射的部位集中。如图A所示。 B.把临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体的周围。如图B所示。,1,2,3,4,5,分析回答问题： (1)细菌聚集在叶绿体周围是因为光合作用能释放_。 (2)该实验证明了光合作用的场所是_。其中，_上分布有许多吸收光能的_分子，还有多种进行光合作用所必需的酶分布在_中。 (3)后来恩吉尔曼对实验加以改进，将可见光经三棱镜后照到临时装片上，结果发现在_光区域细菌特别多。,返回,1,2,3,4,5,答案,O2,叶绿体,基粒类囊体的薄膜,色素,基质、基粒,红光和蓝紫,