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1、第第4节能量之源节能量之源光与光合作用光与光合作用课程标准说明光合作用以及对它的认识过程。活动建议：叶绿体色素的提取和分离。研究影响光合作用速率的环境因素。课标解读1.说出绿叶中色素的种类和作用。2说出叶绿体的结构和功能。3说明光合作用以及对它的认识过程。4尝试探究影响光合作用强度的环境因素。5说出光合作用原理的应用。6简述化能合成作用。第1课时捕获光能的色素捕获光能的色素 无水乙醇无水乙醇 溶解度溶解度 高高 (2)实验流程2.四种色素对光吸收的差异思维激活1 滤纸条上色素带的宽窄代表什么含义？提示色素的含量。色素含量多，色素带宽；反之，则窄。思维激活2 滤纸条上色素带的排序代表什么含义？提
2、示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。1绿叶中色素的提取和分离实验分析步骤步骤方法方法原因原因色素色素提取提取选取新鲜叶片：色素含量高选取新鲜叶片：色素含量高加入少许加入少许SiO2和和CaCO3：研磨充分和保护：研磨充分和保护色素色素加入无水乙醇：溶解、提取加入无水乙醇：溶解、提取色素色素将研磨液迅速倒入基部垫有单将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，滤液收集到试管中，及时用棉滤液收集到试管中，及时用棉塞塞紧试管口塞塞紧试管口试管口加棉塞：防止溶剂挥发，并充分溶解试管口加棉塞：防止溶剂挥发，并充分溶解色素色素分离色素分离色素剪去
3、两角：防止层析液在滤纸条的边缘处扩散得过快剪去两角：防止层析液在滤纸条的边缘处扩散得过快画滤液细线画滤液细线画得细、齐、直：使分离的色素带平整、不重叠画得细、齐、直：使分离的色素带平整、不重叠重复画：使分离的色素带清晰重复画：使分离的色素带清晰层析液不能没及滤液细线：防止色素溶于层析液中层析液不能没及滤液细线：防止色素溶于层析液中试管加塞是为了防止层析液挥发试管加塞是为了防止层析液挥发(因为丙酮、苯等因为丙酮、苯等有毒有毒)2.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
4、不吸收，只是吸收量较少。【巩固1】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()。A图加入研钵内的物质有无水乙醇、SiO2、CaCO3B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绿素b，扩散最快的是叶黄素解析层析结果是叶绿素a的色素带最宽，扩散最快的是胡萝卜素。答案D1结构叶绿体的结构和功能叶绿体的结构和功能 2功能叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。思维激活3 进行光合作用的细胞都含有叶绿体吗？提示不一定，如蓝藻。1恩格尔曼实验过程、现象及结论2恩格尔曼实验设计巧妙之处(1)实验材料选择水绵和好氧细菌：水
5、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：明确实验结果完全是由光照引起的等。【巩固2】如图为叶绿体亚显微结构简图，下列叙述中错误的是()。A均为选择透过性膜B与光合作用有关的色素分布在上C基粒是由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成D与光合作用有关的酶只分布在上解析分别表示外膜、内膜、基粒(囊状结构堆叠而成)、基质。与光合作用有关的色素分布在囊状结构(类囊体)的薄膜上，与光合作用有关的酶分布
6、在囊状薄膜上和叶绿体的基质中。答案D光合作用过程的探索历程光合作用过程的探索历程 CO2和和H2O 有机物有机物 O2 2光合作用的探究历程光合作用的探究历程1771年普利斯年普利斯特利特利小鼠与绿色植物放在同一个小鼠与绿色植物放在同一个玻璃罩内小鼠没有窒息而死玻璃罩内小鼠没有窒息而死植物可以更新植物可以更新 .1779年英格豪年英格豪斯斯500多次植物更新空气实验多次植物更新空气实验植物体只有绿叶在植物体只有绿叶在 下才能更新空气下才能更新空气1845年梅年梅耶耶根据能量转化和守恒定律根据能量转化和守恒定律光合作用把光合作用把 转化转化成成 储存起来储存起来1864年萨克斯年萨克斯绿叶绿叶
7、叶片一半叶片一半曝光、一半遮光曝光、一半遮光 处处理理颜色变化颜色变化(深蓝色出现深蓝色出现)植物叶片在光合作用中产生了植物叶片在光合作用中产生了 .空气空气光光光能光能化学能化学能暗处放置暗处放置碘蒸气碘蒸气淀粉淀粉1939年鲁年鲁宾和卡门宾和卡门光合作用释放的氧气全部来自于光合作用释放的氧气全部来自于 .20世纪世纪40年代卡尔年代卡尔文文用用14C标记标记CO2探明了探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的的途径，即途径，即卡尔文循环卡尔文循环.水水【巩固3】在光合作用的发现过程中，几位科学家做了几个著名的实验，关于这些实验设计在逻辑上的严密性和
8、意义，不正确的是()。A普利斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡证明了绿色植物在光照条件下吸收CO2，放出O2，从而更新了空气B萨克斯把绿色叶片部分曝光，遮光部分是作为对照处理证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉C恩格尔曼用水绵和好氧细菌以极细光束照射，曝光是作为对照处理证明了氧气由叶绿体释放出来，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所D鲁宾和卡门用同位素分别标记CO2和H2O，供绿色植物利用，分析各自放出的氧证明光合作用释放的氧气全部来自H2O解析绿色植物在光下能吸收CO2放出O2，这是简单生物学事实，本题若有先入为主的“经验知识”，则会产生无答案的错误，这是由于普利斯特利
9、当时的年代，他的实验只能证明绿色植物在光照下更新了空气，至于究竟更新了何种成分，当时并不清楚。答案A绿叶中色素的提取和分离及色的吸收光谱绿叶中色素的提取和分离及色的吸收光谱错因分析错选A项的原因主要有以下两个方面：(1)对题干关键词“色素带呈暗色”的原因不理解。色带带呈暗色是因为色素将光吸收，在4种色素中，只有叶绿素a和叶绿素b能吸收红光，因此呈暗色。(2)对色素分离的结果掌握不牢固，混淆了滤纸条上四条色素带的种类，误认为是叶绿素a和叶绿素b。正确解答选C。叶绿素a和叶绿素b吸收红光和蓝紫光，图中是叶绿素a，是叶绿素b。【例2】用18O标记的H2O灌溉某株植物，短时间内18O不可能出现在()。
10、A植物周围的氧气中B植物周围的水蒸气中C细胞质的水中D叶肉细胞生成的糖类中思维导图：光合作用的探究历程实验分析光合作用的探究历程实验分析 深度剖析用18O标记的H2O灌溉植物，植物可通过根毛区细胞把HO吸入细胞中，HO大部分通过蒸腾作用散失到周围空气中，小部分被光解成18O2散失到空气中。答案D规律方法光合作用和细胞呼吸过程中氧的转移情况分析(1)反应式分析：(2)分析时应注意的问题：若是“短时间内”，一般只考虑光合作用和细胞呼吸中的其中一个；若是“若干时间”、“足够长时间”则应同时考虑光合作用和细胞呼吸两个过程；经过足够长的时间，光合作用中的任何一种含氧的化合物和细胞呼吸中任何一种含氧的化合
11、物都会被标记。技法必备用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以说明化学反应的详细过程。可用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。同位素标记法同位素标记法 能力展示右图是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HO和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。(1)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
12、_和_，它们的相对分子质量比是_。(3)这个实验说明了_。解析通过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HO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。答案(1)H2OC18O2HOCO2光能和小球藻(2)O218O289(3)光合作用产生的氧气中的氧全部来自水2叶绿体中有多种色素，可以用纸层析法将它们分离。如图为纸层析结果示意图，其中是()。A叶绿素aB叶
13、绿素bC叶黄素D胡萝卜素解析叶绿素b在层析液中的溶解度最小，所以扩散得最慢。答案B3某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是()。A光吸收差异显著，色素带缺第2条B光吸收差异不显著，色素带缺第2条C光吸收差异显著，色素带缺第3第D光吸收差异不显著，色素带缺第3条解析胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以缺少叶黄素时对红光的吸收差异不显著；叶绿体中色素层析后色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以本题正确答案为B。答案B4德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)
14、数小时后，再把叶片的一部分遮光，一部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘蒸气处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是()。本实验未设对照组有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光能将CO2转变成了淀粉A只有 B只有C只有 D全部解析叶片曝光部分和未曝光部分形成对照；实验能证明产生了淀粉，但不能证明能将CO2转变成淀粉。答案A5根据“绿叶中色素的提取和分离”实验回答下列问题。(1)分别在甲、乙、丙三个研钵中加入2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。试回答下面的问题。处理处理甲甲乙乙丙丙二氧化硅二氧化硅(少量少量)碳酸钙碳酸钙(少量少量)无水乙醇无水乙醇(10 mL)蒸馏水蒸馏水(10 mL)甲处理得到的溶液颜色是_，原因是_。乙 处 理 得 到 的 溶 液 颜 色 是 _， 原 因 是_。丙处理得到的溶液颜色是_，原因是_。(2)实验中画滤液细线的要求是_。(3)层析时关键应注意_、加盖的目的是_。课堂小结课堂小结
