1、第1课时 捕获光能的色素和结构、光合作用的探究历程,第5章 第4节 能量之源光与光合作用,目标导读 1.通过动手实验，理解“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理，掌握色素的种类和作用。 2.结合教材P99图511，阐明叶绿体的结构和功能。 3.通过阅读科学家对光合作用的探究历程，了解人们对光合作用认识的过程。 重难点击 绿叶中色素的提取和分离。,课堂导入 方式一 玉米中有时会出现白化苗，右图中是白化苗 和正常玉米苗的比较，白化苗由于不能进行光合作用， 待种子中的营养成分消耗完后就会死亡，这说明光合 作用离不开色素的作用。那么，绿叶中与光合作用有 关的色素和结构有哪些呢？它们有什么特点和功能呢？
2、方式二 “万物生长靠太阳”，太阳光是地球上所有生物生存的最终能量来源。太阳光的利用离不开绿色植物，正是绿色植物将光能进行了一系列的转化，最终形成有机物供给其他生物利用，而利用光能就离不开叶绿体中的色素。,一、实验：绿叶中色素的提取和分离,二、叶绿体的结构和功能,内容索引,当堂检测,三、光合作用的探究历程,一、实验：绿叶中色素的提取和分离,1.提取绿叶中的色素 (1)原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中。 (2)步骤 取材：称取5 g新鲜绿叶 研磨：剪碎叶片，放入研钵中，加少许 ，再加入10 mL无水乙醇，迅速、充分研磨 ,基础梳理,无水乙醇,二氧化硅和碳酸钙,过滤：漏斗基部放一块 ，将研磨
3、液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 收集：用小试管收集 ，及时将试管口用棉塞塞严 2.分离绿叶中的色素 (1)原理：不同色素在层析液中的 不同，溶解度 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。,高,溶解度,单层尼龙布,色素滤液,取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液 画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线 重复画线：待滤液干后，重复画细线12次,制备滤纸条,剪滤纸条：将定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与直径的滤纸条，并在一端剪去两角 铅笔画线：在距去角的一端1 cm处用铅笔画一条细的横线,画滤液细线,(2)步骤,(黄绿色)(蓝绿色),主要吸收蓝紫光和红光,(橙黄色)(黄色
4、),类胡萝卜素,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口(不能让滤液细线触及层析液) 观察结果：滤纸条上色素带有4条 3.四种色素对光吸收的差异,主要吸收蓝紫光,叶绿素,1.提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，B、C分别是什么？A、B、C各起什么作用？,下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤，请分析：,问题探究,答案,答案 A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸钙，作用是防止研磨中色素被破坏；C是无水乙醇，作用是溶解色素。,2.某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪
5、些？,答案,答案 研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。,3.制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？画滤液细线有什么要求？,答案,答案 防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。,4.色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？,答案 否则滤液细线会被层析液溶解，不能分离。,5.如图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况，那么： (1)含量最多和最少的色素分别是哪两种？,答案,答案 叶绿素a和胡萝卜素。,(2)在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种？,答案 胡萝卜素和叶绿素b。
6、,(3)分子结构最相似的是哪两种色素？,答案 叶绿素a和叶绿素b。,研磨时加入二氧化硅是使研磨更充分；碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏；无水乙醇的作用是溶解色素。层析实验成功的关键是滤液细线不能没及层析液。从色素带的宽度可知，色素含量依次为：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。从色素带的位置可知，在层析液中的溶解度依次为：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。,知识整合,1.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)，,拓展应用,解析 色素提取中，SiO2可使研磨充分，CaCO3可保护叶绿素免受破坏，无水乙醇用于溶解色素，色素
7、不溶于蒸馏水。因此，甲同学不能提取出色素；乙同学操作符合要求，提取的色素多；丙同学在提取色素时，因未加入CaCO3，叶绿素会部分被破坏而导致含量减少，色素带变窄，而类胡萝卜素受影响较小，色素带几乎无变化；丁同学因未加入SiO2而导致提取不充分，分离时各色素带都变窄。,其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 A. B. C. D.,答案,解析,2.如图表示某同学做“绿叶中色素的分离”实验的改进装置，据图回答：(1)该实验采用的方法是_法，应将提取到的滤液滴在a、b中的_处，向培养皿中倒入_，棉线灯芯下端应_中。,答案,纸层析,a,层析液,浸入层析液,(2)实验结果得到四个不同颜色的同心圆(如
8、图)，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_。,答案,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,3和4,二、叶绿体的结构和功能,1.叶绿体的结构 (1)1 和2 使其内部结构与细胞质基质 分开，保证了叶绿体相对独立地进行代谢活动。 (2)由3 堆叠而成4 ，增大了膜面积。 (3)3 的薄膜上分布着能够吸收、传递和转化光能的色素。 (4)5 中还含有少量的DNA和RNA。 (5)与光合作用有关的酶分布在 和 中。 2.叶绿体的功能：叶绿体是绿色植物进行 的场所。,内膜,外膜,基础梳理,类囊体,基粒,类囊体,叶绿体基质,类囊体的薄膜,叶绿
9、体基质,光合作用,下图是恩格尔曼探究叶绿体功能的实验示意图，据图思考：甲 乙 1.该实验选择水绵和好氧细菌作为实验材料，有什么优点？,问题探究,答案,答案 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多的部位。,2.甲组是在黑暗环境中用极细的光束点状投射叶绿体，好氧细菌的分布是怎样的？说明什么？3.乙组是完全暴露在光照下，好氧细菌分布 于叶绿体所有的受光部位，这组实验的设计目的是什么？ 4.两组实验都要求在隔绝空气的条件下进行，为什么？,答案,答案 好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的。,甲 乙,答案 和甲组进行对照，明确实验结果完
10、全是由光照引起的。,答案 排除空气中的氧气对实验结果的干扰。,(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多的部位。 (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：叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。 (4)进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验：明确实验结果完全是由光照引起的。,知识整合,解析 叶绿体由内外双层膜、类囊体和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的囊状结构，在类囊体薄膜上，有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体堆叠成基粒，基粒之间充满着基质，其中含有与光合作用有关的酶。,3.下面有关叶
11、绿体的叙述中，正确的是 A.叶绿体的色素分布在类囊体薄膜上 B.叶绿体的色素分布在外膜和内膜上 C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中 D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上,拓展应用,答案,解析,4.为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和好氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，不正确的是 A.在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱 B.临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中 C.好氧细菌起指示作用 D.水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验,解析 本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生氧气，而与光
12、照的颜色种类没有关系，不需要用三棱镜将混合光分解成连续光谱；为了防止空气对实验结果的影响，应该排除空气；好氧细菌的分布密疏，表示了氧气产生 的多少；水绵的带状叶绿体便于观察，有利于设置对照实验。,答案,解析,三、光合作用的探究历程,光照,基础梳理,光能,化学能,叶绿体,水,卡尔文,1.下图是萨克斯的实验，请分析：(1)把绿叶先在暗处放置24小时的目的是什么？ (2)该实验是如何形成对照的？,问题探究,答案,答案 消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。,答案 绿叶一半遮光，一半曝光，形成了对照。,(3)为什么要用酒精脱色后再用碘液处理？(4) 本实验的结论是什么？,答案,答案 避免叶片颜色对
13、实验结果的干扰。,答案 光合作用的产物中有淀粉。,2.如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多少？,答案,答案 89。,解析 图中A、B物质是氧气，均来自于反应物中的水。A、B分别为 O2、18O2，二者的相对分子质量之比为323689。,解析,设计对照实验时，关键是控制好自变量和无关变量。萨克斯实验中绿叶一半遮光，一半曝光，形成了对照，用酒精脱色后再用碘液处理可以避免叶片颜色对实验结果的干扰。,知识整合,解析 恩格尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的氧气量。,5.历经一个多世纪，经过许多
14、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.普利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.恩格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,拓展应用,答案,解析,课堂小结,胡 萝 卜 素,外 膜,基 质,叶 黄 素,内 膜,基 粒,当堂检测,1.在绿叶中色素的提取和分离实验中，要使色素带清晰又整齐，下列哪项措施与之无关 A.定性滤纸要干燥 B.剪去滤纸条一端的两角 C.滤液细线要画得细
15、、齐、直、均匀 D.盖上培养皿盖,答案,解析,2,3,4,5,1,解析 使色素带清晰整齐的措施有定性滤纸要干燥，剪去滤纸条一端的两角，画滤液细线要画得细、齐、直、均匀，不让层析液触及滤液细线，这些都是为了保证同种色素随层析液扩散时速度一致，色素带整齐明显。盖上培养皿盖是为了防止层析液挥发，与色素带清晰、整齐无关。,2.下列有关叶绿体的说法正确的是 A.叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同 B.叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上，酶都分布在基质中 C.叶绿体的功能不受细胞核调控 D.线粒体产生的CO2被叶绿体利用至少需要穿过4层磷脂双分子层,答案,解析,2,3,4,5,1,解析 叶绿体内的类囊体堆
16、叠形成基粒，扩大了细胞内的膜面积，这与线粒体不同。叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上；酶在类囊体薄膜和叶绿体基质中都有分布。叶绿体的功能受细胞核和叶绿体本身的调控。线粒体产生的CO2被同一细胞的叶绿体利用时，穿过的膜层数最少，只需要穿过2层线粒体膜和2层叶绿体膜共4层磷脂双分子层。,3.如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素 A.叶绿素、类胡萝卜素 B.类胡萝卜素、叶绿素 C.叶黄素、叶绿素a D.叶绿素a、叶绿素b,解析 叶绿素能吸收短波的蓝紫光和长波的红光，类胡萝卜素主要吸收短波的蓝紫光。,答案,解析,2,3,4,5,1,4.下图表示较强光
17、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.试管的质量大于试管的质量,答案,2,3,4,5,1,解析,2,3,4,5,1,解析 Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3；中小球藻含有(CH O)的有机物，而中小球藻含有(CH2O)的有机物，故中小球藻质量大于中的；和中的水都为H O，且含量相同，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，故剩余质量大于。,5.德国
18、科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这 种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体)，研究光 对光合作用的效应。他将该种绿藻放在 一张载有好氧细菌悬浮液的玻片上，这 些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如图所示： (1)描述B情况下细菌的分布情况如何？_，如此分布是因为光合作用释放_。,2,3,4,5,1,答案,细菌集中在叶绿体周围,O2,解析 白光的光质较为均匀，好氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。,解析,(2)该实验证实了光合作用的场所是_，吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在_、_。,2,3,4,5,1,答案,叶绿体,类囊体上和叶绿体基质中,类囊体的薄膜上,解析 通过螺旋状的叶绿体与好氧细菌的关系可以看出进行光合作用的位置在叶绿体上，色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体的基质中。,解析,(3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是什么？_ _，在_区域的细菌特别多。,2,3,4,5,1,答案,找出不同颜色的光对,红光和蓝光,解析 在C实验中的自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光区域的好氧细菌远远多于绿光区域。,解析,光合作用的影响,本课结束,
