人教版必修1 第5章 第4節(jié) 第1課時　捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)、光合作用的探究歷程 學(xué)案.docx

第4節(jié)能量之源光與光合作用第1課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)、光合作用的探究歷程學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解“綠葉中色素的提取和分離”實驗的原理，掌握色素的種類和作用。2.闡明葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。3.了解科學(xué)家對光合作用的探究歷程。一、捕獲光能的色素1實驗：綠葉中色素的提取和分離(1)提取綠葉中的色素原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。步驟取材：稱取5 g新鮮綠葉 研磨：剪碎葉片，放入研缽中，加少許 二氧化硅和碳酸鈣，再加入10 ml無水乙醇，迅速、充分研磨 過濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾 收集：用小試管收集色素濾液，及時將試管口用棉塞塞嚴(2)分離綠葉中的色素原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。步驟制備濾紙條畫濾液細線分離綠葉中的色素：將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條(有濾液細線的一端朝下)輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口觀察并記錄結(jié)果：濾紙條上有4條色素帶歸納總結(jié)實驗中材料試劑及操作目的過程操作內(nèi)容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠使濾液中色素含量高試劑二氧化硅利于綠葉的充分研磨碳酸鈣防止研磨過程中色素被破壞無水乙醇溶解色素關(guān)鍵步驟研磨要迅速、充分提取較多色素、防止溶劑揮發(fā)盛濾液的試管口加棉塞防止溶劑揮發(fā)用單層尼龍紗布過濾而不用濾紙防止色素吸附在濾紙上分離色素試劑層析液分離色素關(guān)鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快濾液細線重復(fù)畫若干次，且要求細、直、齊使分離的色素帶清晰濾液細線不能觸及層析液防止色素溶解到層析液中2色素的種類及吸收光譜類胡蘿卜素主要吸收藍紫光葉綠素主要吸收藍紫光和紅光例1下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的操作，正確的是()a使用定性濾紙過濾研磨液b干燥的定性濾紙可用于分離綠葉中的色素c在畫出一條濾液細線后緊接著重復(fù)畫線一兩次d研磨葉片時，用體積分數(shù)為70%的乙醇溶解色素答案b解析在提取綠葉中的色素時，漏斗基部放一塊單層尼龍布進行過濾，a項錯誤；分離綠葉中的色素時，需用干燥的定性濾紙，b項正確；畫出一條濾液細線后需等濾液干后再畫一兩次，c項錯誤；研磨葉片時用無水乙醇(或體積分數(shù)為95%的乙醇，但要加入適量的無水碳酸鈉)溶解色素，d項錯誤。例2為研究高光強對移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用無水乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進行紙層析，如圖為濾紙層析的結(jié)果(、為色素條帶)。下列敘述不正確的是()a強光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低b類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強光照c色素、吸收光譜的吸收峰波長不同d畫濾液線時，濾液在點樣線上只能畫一次答案d解析由圖示可知，強光下，、表示的葉綠素色素帶變窄，說明葉綠素含量降低，a項正確；強光照條件下，類胡蘿卜素含量增加，說明類胡蘿卜素含量增加有利于植物抵御強光照，b項正確；是葉綠素a，是葉綠素b，都是主要吸收藍紫光和紅光，但吸收光譜的吸收峰波長不同，c項正確；畫濾液線時，先畫出一條濾液細線，待濾液干后，再重復(fù)畫一兩次，d項錯誤。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1葉綠體的結(jié)構(gòu)(1)1外膜和2內(nèi)膜使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與細胞質(zhì)基質(zhì)分開，保證了葉綠體相對獨立地進行代謝活動。(2)由3類囊體堆疊而成的4基粒，增大了膜面積。(3)3類囊體的薄膜上分布著能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的色素。(4)5葉綠體基質(zhì)中還含有少量的dna和rna。(5)與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體的薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。2葉綠體的功能(1)功能：葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。(2)葉綠體功能的實驗驗證實驗者：德國科學(xué)家恩格爾曼。實驗過程及現(xiàn)象 實驗結(jié)論：o2是由葉綠體在光照條件下釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。歸納總結(jié)恩格爾曼實驗的巧妙之處(1)實驗材料選擇巧妙：實驗材料選擇水綿，水綿不但具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體在細胞中呈螺旋式分布，便于觀察實驗結(jié)果和設(shè)置對照。(2)排除干擾的方法巧妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。(3)觀測指標(biāo)設(shè)計巧妙：通過好氧細菌的分布進行檢測，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。(4)實驗對照設(shè)計巧妙：用極細的光束點狀投射，使葉綠體上可分為獲得光照和無光照的部位，相當(dāng)于一組對照實驗；進行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的對照實驗。明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。例3如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述不正確的是()a1具有選擇透過性b吸收光能的色素分布在2上c與光合作用有關(guān)的酶只分布在3中d葉綠體具有雙層膜答案c解析葉綠體具有雙層膜；葉綠體的雙層膜具有選擇透過性；吸收光能的色素分布在類囊體薄膜上；與光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體的基粒上和基質(zhì)中。例4為探究葉綠體吸收光能后是否有氧氣產(chǎn)生，某學(xué)者設(shè)計了以下實驗：制作載有水綿和好氧細菌的臨時裝片，用極細光束照射水綿，同時放在顯微鏡下觀察。下列關(guān)于該實驗的分析，不正確的是()a在光束照射到水綿之前，應(yīng)該加三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜b臨時裝片應(yīng)放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中c好氧細菌起指示作用d水綿的帶狀葉綠體有利于設(shè)置對照實驗答案a解析本實驗的目的是驗證葉綠體在光照下能夠產(chǎn)生氧氣，而與光照的顏色種類沒有關(guān)系，不需要用三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜；為了防止環(huán)境中的氧氣和光線對實驗結(jié)果的影響，應(yīng)將臨時裝片放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中；好氧細菌的分布表明了產(chǎn)生氧氣的部位，因此好氧細菌起到了指示作用；水綿的帶狀葉綠體便于觀察，有利于設(shè)置對照實驗。三、光合作用的探究歷程時間及科學(xué)家實驗過程、方法和現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗特點1771年普利斯特利(英國)密閉玻璃罩綠色植物點燃蠟燭蠟燭不熄滅；密閉玻璃罩綠色植物小鼠小鼠不易窒息死亡植物可以更新空氣缺少空白對照1779年英格豪斯(荷蘭)做了500多次植物更新空氣實驗只有在光照下，且只有綠葉才能更新空氣植物更新空氣需要綠葉和陽光缺少空白對照1845年梅耶(德國)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律推測植物進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來理論推理1864年薩克斯(德國)綠葉綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉空白對照。自變量：是否有光照；因變量：葉片顏色變化1941年魯賓、卡門(美國)向植物提供光合作用釋放的o2來自水相互對照。自變量：標(biāo)記物；因變量：釋放的o2是否含18o20世紀40年代卡爾文(美國)用14c標(biāo)記的14co2，供小球藻進行光合作用，而后追蹤檢測其放射性探明了co2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑同位素標(biāo)記法例5某植物葉片不同部位的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48 h后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如圖所示。在日光下照光一段時間，去除錫箔紙，用碘液染色法處理葉片，觀察到葉片有的部位出現(xiàn)藍色，有的沒有出現(xiàn)藍色。其中，沒有出現(xiàn)藍色的部位是()aa、b和d ba、c和ecc、d和e b、c和e答案b解析a處黃白色，沒有光合色素，c、e處遮光，因此a、c、e都不能合成淀粉。例6人們對光合作用的認識和探究經(jīng)歷了漫長的歷程。關(guān)于光合作用探究歷程的敘述，不正確的是()a薩克斯將葉片在暗處放置幾小時，然后一半遮光，一半曝光處理，得出光合作用需要光照才能進行的結(jié)論b恩格爾曼以好氧細菌和水綿為實驗材料進行實驗，得出氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來的結(jié)論c梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，指出植物在進行光合作用時把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來d魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法，證明光合作用釋放的氧氣來自水答案a解析薩克斯進行的葉片遮光和曝光實驗證明了葉片在光下能產(chǎn)生淀粉，故a項錯誤；恩格爾曼的水綿實驗證明了氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來的，葉綠體是進行光合作用的場所，故b項正確；梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來，故c項正確；魯賓和卡門用氧的同位素18o分別標(biāo)記h2o和co2，有力地證明了光合作用釋放的氧氣來自水。1下列敘述，正確的打“”，錯誤的打“”。(1)分離色素時，在層析液中溶解度越高的，則在濾紙條上擴散的速度越慢()(2)研磨綠葉時，要加入二氧化硅、碳酸鈣和無水乙醇()(3)色素分離后，在濾紙條上的從上而下的四條色帶分別是葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b()(4)葉綠素和類胡蘿卜素都主要吸收藍紫光和紅光()(5)葉綠體是通過基粒中的類囊體薄膜擴大生物膜面積的()(6)葉綠體是光合作用的場所，藍藻雖然沒有葉綠體但也可以進行光合作用()(7)沒有葉綠體的植物細胞不能進行光合作用()(8)普利斯特利發(fā)現(xiàn)植物可以更新空氣，他還發(fā)現(xiàn)植物只有在光下才能更新空氣()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，要使色素帶清晰又整齊，下列哪項措施與之無關(guān)()a定性濾紙要干燥b剪去濾紙條一端的兩角c濾液細線要畫得細、齊、直、均勻d蓋上培養(yǎng)皿蓋答案d解析使色素帶清晰整齊的措施有定性濾紙要干燥，剪去濾紙條一端的兩角，畫濾液細線要畫得細、齊、直、均勻，不讓層析液觸及濾液細線，這些措施都能保證同種色素隨層析液擴散時速度一致，使色素帶整齊清晰；蓋上培養(yǎng)皿蓋是為了防止層析液揮發(fā)，與色素帶清晰、整齊無關(guān)。3如圖為用分光光度計測定葉片中兩類色素吸收不同波長光波的曲線圖，色素a和b分別是()a葉綠素、類胡蘿卜素b類胡蘿卜素、葉綠素c葉黃素、葉綠素ad葉綠素a、葉綠素b答案a解析葉綠素能吸收短波的藍紫光和長波的紅光，類胡蘿卜素主要吸收短波的藍紫光。4下圖表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下相關(guān)比較不正確的是()ay2的質(zhì)量大于y3的質(zhì)量b中小球藻的質(zhì)量大于中小球藻的質(zhì)量c中水的質(zhì)量大于中水的質(zhì)量d試管的質(zhì)量大于試管的質(zhì)量答案c解析分析題圖可知，y1和y3是o2，y2和y4是18o2，因此y2的質(zhì)量大于y3；中小球藻合成的有機物中含18o，而中小球藻合成的有機物中含o，故中小球藻質(zhì)量大于中小球藻的質(zhì)量；和中的水都為h218o，且含量相同，因此質(zhì)量相等；在試管和原有質(zhì)量相等的情況下，中釋放出的是18o2，而中釋放出的是o2，故剩余質(zhì)量大于。5德國科學(xué)家恩格爾曼利用一種綠藻(這種綠藻具有呈螺旋狀的葉綠體)，研究光對光合作用的效應(yīng)。他將該種綠藻放在一張載有好氧細菌懸浮液的玻片上，這些細菌會移往氧濃度高的區(qū)域。他觀察細菌在不同光照下的分布情況，結(jié)果如圖所示：(1)描述b情況下細菌的分布情況如何？_，如此分布是因為光合作用釋放_。(2)該實驗證實了光合作用的場所是_，吸收光能的色素和催化反應(yīng)的酶分別分布在_、_。(3)恩格爾曼進行裝置c的實驗，其目的是什么？_，在_區(qū)域的細菌特別多。答案(1)細菌集中在葉綠體