5.4.1-捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)、光合作用的探究歷程

1、5.4 能量之源—光與光合作用,重難點擊　1.實驗：綠葉中色素的提取和分離2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能3.光合作用的探究歷程,,一、實驗：綠葉中色素的提取和分離,1.提取綠葉中的色素(1)原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑 中。(2)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 ，再加入10

2、 mL無水乙醇，迅速、充分研磨.過濾：漏斗基部放一塊 ，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 ，及時將試管口用棉塞塞嚴.,,基礎(chǔ)梳理,無水乙醇,二氧化硅和碳酸鈣,單層尼龍布,色素濾液,2.分離綠葉中的色素(1)原理：不同色素在層析液中的 不同，溶解度 的隨層析液在

3、濾紙上擴散得快，反之則慢。因而色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分離開。,高,溶解度,(2)步驟,制備濾紙條,,剪去兩角：取長與寬略小于試管長與直徑的濾紙條，并在一端剪去兩角，目的使色素擴散均勻，防止色素帶不整齊鉛筆畫線：在距去角的一端1 cm處用鉛筆畫一條細線.（細直齊）,畫濾液細線,,取濾液：用毛細吸管吸取少量濾液畫線：沿鉛筆線均勻地畫出一條細線重復畫線：待濾液干后，重復畫細線1～2次（增加色素量）,分離綠葉中的色素：將適量的

4、層析液倒入試管中，將濾紙條輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口(不能讓濾液細線觸及層析液),觀察結(jié)果：濾紙條上色素帶有4條,(黃綠色) (藍綠色),主要吸收藍紫光和紅光,(橙黃色) (黃色),類胡蘿卜素,,葉綠素b,胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素a,主要吸收藍紫光,,葉綠素,,,,葉綠體中色素,1 4,3 4,溶解度,1.提取色素時，加入剪碎的葉片后還需要加入三種物質(zhì)，若A是二氧

5、化硅，B、C分別是什么？A、B、C各起什么作用？,下圖是提取和分離綠葉中色素的實驗步驟，請分析：,,問題探究,,答案,答案　A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸鈣，作用是防止研磨中色素被破壞；C是無水乙醇，作用是溶解色素。,2.某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，可能的原因有哪些？,答案,答案　研磨不充分，色素未能充分提取出來；稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液濃度?。晃醇犹妓徕}或加入過少，色素分子部分被破壞。,3.制備濾紙

6、條時，剪去兩角的作用是什么？畫濾液細線有什么要求？,答案,答案　使色素擴散均勻，防止色素帶不整齊；畫濾液細線的要求是細、齊、直，還要重復畫幾次。,4.色素分離時，關(guān)鍵應注意層析液不要沒及濾液細線，為什么？,答案　否則濾液細線會被層析液溶解，不能分離。,5.如圖是分離到的色素在濾紙條上的分布情況，那么：(1)含量最多和最少的色素分別是哪兩種？,答案,答案　葉綠素a和胡蘿卜素。,(2)在層析液中溶解度最高和最低的色素分別是哪兩種？,答案　

7、胡蘿卜素和葉綠素b。,(3)分子結(jié)構(gòu)最相似的是哪兩種色素？,答案　葉綠素a和葉綠素b。,研磨時加入二氧化硅是使研磨更充分；碳酸鈣可以防止研磨中色素被破壞；無水乙醇的作用是溶解色素；層析實驗成功的關(guān)鍵是濾液細線不能沒及層析液；從色素帶的寬度可知，色素含量依次為：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素；從色素帶的位置可知，在層析液中的溶解度依次為：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b。,知識整合,

8、,1.在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實驗結(jié)果依次應為（ ）,,拓展應用,A.①②③④ B.②④①③C.④②③① D.③②①④,答案,2.如圖表示某同學做“綠葉中色素的分離”實驗的改進裝置，據(jù)圖回答：(1)該實驗采用的方法是________法，應將提取到的濾液滴在a、b中

9、的___處，向培養(yǎng)皿中倒入________，棉線燈芯下端應 中。,紙層析,a,層析液,浸入層析液,(2)實驗結(jié)果得到四個不同顏色的同心圓(如圖)，則1、2、3、4四條帶依次表示 、 、 、

10、 。若采用的實驗材料是秋季的黃葉，四個圓中顏色明顯變淺的是 。,葉黃素,葉綠素a,葉綠素b,3和4,胡蘿卜素,,二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,1.葉綠體的結(jié)構(gòu)(1)[1] 和[2] 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] 堆疊而成[4

11、] ，增大了膜面積。(3)[3] 的薄膜上分布著能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的色素。(4)[5] 中還含有少量的DNA和RNA。(5)與光合作用有關(guān)的酶分布在 和 中。2.葉綠體的功能：葉綠體是綠色植物進行 的場所。,內(nèi)膜

12、,外膜,,基礎(chǔ)梳理,類囊體,基粒,類囊體,葉綠體基質(zhì),類囊體的薄膜,葉綠體基質(zhì),光合作用,下圖是恩格爾曼探究葉綠體功能的實驗示意圖，據(jù)圖思考：甲　　　　　　　乙1.該實驗選擇水綿和好氧細菌作為實驗材料，有什么優(yōu)點？,,問題探究,,答案,答案　水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。,2.甲組是在黑暗環(huán)境中用極細的光束點狀投射葉綠體，好氧細菌的分布是怎樣的？說明什么？3.乙組是完全暴露在

13、光照下，好氧細菌分布于葉綠體所有的受光部位，這組實驗的設(shè)計目的是什么？ 4.兩組實驗都要求在隔絕空氣的條件下進行，為什么？,答案,答案　 好氧細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中。說明氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來的。,甲　　　　　乙,答案　和甲組進行對照，明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。,答案　排除空氣中的氧氣對實驗結(jié)果的干擾。,(1)實驗材料選擇水綿和好氧細菌：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可確定釋放氧氣多

14、的部位。(2)沒有空氣的黑暗環(huán)境：排除了氧氣和光的干擾。(3)用極細的光束點狀投射：葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。(4)進行黑暗(局部光照)和曝光對照實驗：明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。,知識整合,解析　葉綠體由內(nèi)外雙層膜、類囊體和基質(zhì)三部分構(gòu)成。類囊體是一種扁平的囊狀結(jié)構(gòu)，在類囊體薄膜上，有進行光合作用必需的色素和酶。許多類囊體堆疊成基粒，基粒之間充滿著基質(zhì)，其中含有與光合作用有關(guān)的酶。,,3.下面有

15、關(guān)葉綠體的敘述中，正確的是A.葉綠體的色素分布在類囊體薄膜上B.葉綠體的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C.光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D.光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上,,拓展應用,答案,解析,,4.為探究葉綠體吸收光能后是否有氧氣產(chǎn)生，某學者設(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，應該加三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光

16、譜B.臨時裝片應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,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；為了防止空氣對實驗結(jié)果的影響，應該排除空氣；好氧細菌的分布密疏，表示了氧氣產(chǎn)生的多少；水綿的帶狀葉綠體便于觀察，有利于設(shè)置對照實驗。,答案,解析,,三、光合作用的探索歷程,光照,,基礎(chǔ)梳理,光能,化學能,葉綠體

17、,水,卡爾文,1.下圖是薩克斯的實驗，請分析：(1)把綠葉先在暗處放置24小時的目的是什么？（饑餓處理） (2)該實驗是如何形成對照的？,,問題探究,,答案,答案　消耗掉葉片中原有的淀粉，防止干擾實驗結(jié)果。,答案　綠葉一半遮光，一半曝光，形成了對照。,(3)為什么要用酒精脫色后再用碘液處理？(4) 本實驗的結(jié)論是什么？,答案,答案　避免葉片顏色對實驗結(jié)果的干擾。,答案　光合作用的產(chǎn)物中有淀粉。,2.如圖是魯

18、賓和卡門利用小球藻進行光合作用實驗的示意圖，圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之比是多少？,答案,答案　8∶9。,解析　圖中A、B物質(zhì)是氧氣，均來自于反應物中的水。A、B分別為 O2、18O2，二者的相對分子質(zhì)量之比為32∶36＝8∶9。,解析,設(shè)計對照實驗時，關(guān)鍵是控制好自變量和無關(guān)變量。薩克斯實驗中綠葉一半遮光，一半曝光，形成了對照，用酒精脫色后再用碘液處理可以避免葉片顏色對實驗結(jié)果的干擾。,知識整合,解析　恩格爾曼的實驗能夠證明氧氣

19、是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是進行光合作用的場所，但不能定量分析光合作用生成的氧氣量。,,5.歷經(jīng)一個多世紀，經(jīng)過許多科學家的實驗，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物，在下面幾個著名實驗中，相關(guān)敘述不正確的是A.普利斯特利的實驗證明了植物可以更新空氣B.薩克斯的實驗也可證明光是光合作用的必要條件C.恩格爾曼的實驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D.魯賓和卡門的實驗中，用18O分別標記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)

20、 生的氧氣來自于H2O而不是CO2,,拓展應用,答案,解析,課堂小結(jié),胡蘿卜素,外膜,基質(zhì),葉黃素,內(nèi)膜,基粒,,當堂檢測,1.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,解析,2,3,4,5,1,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

21、細線要畫得細、齊、直、均勻，不讓層析液觸及濾液細線，這些都是為了保證同種色素隨層析液擴散時速度一致，色素帶整齊明顯。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)。,,,,,2.下列有關(guān)葉綠體的說法正確的是A.葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同B.葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上，酶都分布在基質(zhì)中C.葉綠體的功能不受細胞核調(diào)控D.線粒體產(chǎn)生的CO2被葉綠體利用至少需要穿過4層磷脂雙分子層,√,答案,解析,2,3,4,

22、5,1,解析　葉綠體內(nèi)的類囊體堆疊形成基粒，擴大了細胞內(nèi)的膜面積，這與線粒體不同。葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上；酶在類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中都有分布。葉綠體的功能受細胞核和葉綠體本身的調(diào)控。線粒體產(chǎn)生的CO2被同一細胞的葉綠體利用時，穿過的膜層數(shù)最少，只需要穿過2層線粒體膜和2層葉綠體膜共4層磷脂雙分子層。,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，請判定A和B分別為何種色素A.葉綠素、類胡蘿卜素B.類

23、胡蘿卜素、葉綠素C.葉黃素、葉綠素aD.葉綠素a、葉綠素b,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。,√,答案,解析,2,3,4,5,1,4.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A.Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量B.④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量C.②中水的質(zhì)量大于④中水的質(zhì)量D.試管①的質(zhì)量大于

24、試管②的質(zhì)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的質(zhì)量大于Y3；④中小球藻含有(CH O)的有機物，而①中小球藻含有(CH2O)的有機物，故④中小球藻質(zhì)量大于①中的；④和②中的水都為H O，且含量相同，因此質(zhì)量相等；在試管①和②原有質(zhì)量相等的情況下，②中釋放出的是18O2，而①中釋放出的是O2，故剩余質(zhì)量①大于②。,5.德國科學家恩格爾曼利用一種綠藻(這

25、種綠藻具有呈螺旋狀的葉綠體)，研究光對光合作用的效應。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____。,2,3,4,5,1,答案,細菌集中在葉綠體周圍,O2,解析　白光的光質(zhì)較為均勻，好氧細菌主要分布在能進行光合作用產(chǎn)生O2的葉綠體周

26、圍。,解析,(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的酶分別分布在_______________、_______________________。,2,3,4,5,1,答案,葉綠體,類囊體上和葉綠體基質(zhì)中,類囊體的薄膜上,解析　通過螺旋狀的葉綠體與好氧細菌的關(guān)系可以看出進行光合作用的位置在葉綠體上，色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，而酶有的分布在類囊體上，有的分布在葉綠體的基質(zhì)中。,解析,(3)恩格爾曼進