2019-2020学年人教版高中生物必修一教案:5.4.1 捕获光能的色素和结构、光合作用的探究历程
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1、第 4 节 能量之源光与光合作用第 1 课时 捕获光能的色素和结构、光合作用的探究历程一、捕获光能的色素1.实验:绿叶中色素的提取和分离(1)提取绿叶中的色素原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。步骤取材:称取 5 g 新鲜绿叶研磨:剪碎叶片,放入研钵中,加少许二氧化硅和碳酸钙,再加入 10 mL 无水乙醇,迅速、充分研磨过滤:漏斗基部放一块单层尼龙布,将研磨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,及时将试管口用棉塞塞严(2)分离绿叶中的色素原理:不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。步骤制备滤纸条Error!画滤液细线Erro
2、r!分离绿叶中的色素:将适量的层析液倒入试管中,将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中,随后用棉塞塞紧试管口观察并记录结果:滤纸条上出现 4 条色素带2.色素的种类及吸收光谱类胡萝卜素 主要吸收蓝紫光胡 萝 卜 素 橙 黄 色 叶 黄 素 黄 色 叶绿素 主要吸收蓝紫光和红光叶 绿 素 b 黄 绿 色 叶 绿 素 a 蓝 绿 色 归纳总结 实验中的材料试剂及操作目的过程 操作内容 操作目的材料 叶片要新鲜、深绿 使滤液中色素含量高二氧化硅 利于绿叶的充分研磨碳酸钙 防止研磨过程中色素被破坏试剂无水乙醇 溶解色素研磨要迅速、充分 提取较多色素、防止溶剂挥发盛滤液的试管口加棉塞 防止溶剂
3、挥发提取色素 关键步骤用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸 防止色素吸附在滤纸上试剂 层析液 分离色素滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快滤液细线重复画若干次,且要求细、直、齐使分离的色素带清晰分离色素关键步骤滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解到层析液中(1)分离色素时,在层析液中溶解度越高的,则在滤纸条上扩散的速度越慢( )(2)研磨绿叶时,要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇( )(3)色素分离后,在滤纸条上的从上而下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素 a和叶绿素 b( )(4)叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光和红光( )答案 (1) (2) (3) (4)1.很多植物
4、的叶片到秋天会变红,是什么原因造成的?提示 红叶不是叶绿体中的色素造成的,而是由液泡中的花色素造成的。2.温室或大棚种植蔬菜时,应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜?提示 应选择无色透明的玻璃、塑料薄膜更有利于植物光合作用。二、叶绿体的结构和功能1.叶绿体的结构(1)1外 膜 和 2内 膜 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类囊体堆叠而成的4基粒,增大了膜面积。(3)3类囊体的薄膜上分布着能够吸收、传递和转化光能的色素。(4)5叶绿体基质中还含有少量的 DNA 和 RNA。(5)与光合作用有关的酶
5、分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质 中。2.叶绿体的功能(1)功能:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。(2)叶绿体功能的实验验证实验者:德国科学家恩格尔曼。实验过程及现象Error! Error! 黑 暗 无 空 气实验结论:O 2 是由叶绿体在光照条件下释放出来的,叶绿体是光合作用的场所。归纳总结 恩格尔曼实验的巧妙之处(1)实验材料选择巧妙:实验材料选择水绵,水绵不但具有细而长的带状叶绿体,而且叶绿体在细胞中呈螺旋式分布,便于观察实验结果和设置对照。(2)排除干扰的方法巧妙:没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。(3)观 测 指 标 设 计 巧 妙 : 通 过 好 氧 细 菌 的
6、分 布 进 行 检 测 , 从 而 能 够 准 确 地 判 断 出 释 放 氧 气 的 部位 。(4)实验对照设计巧妙:用极细的光束点状投射,使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;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。(1)叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同( )(2)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内( )(3)光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中( )(4)植物细胞一定能进行光合作用( )(5)没有叶绿体的细胞一定不能进行光合作用( )答案 (1) (2) (3) (4) (5)三、光合作用的探究历程
7、时间及科学家 实验过程、方法和现象 实验结论 实验特点1771 年普利斯特利( 英国)密闭玻璃罩绿色植物点燃蜡烛蜡烛不熄灭;密闭玻璃罩绿色植物小鼠小鼠不易窒息死亡植物可以更新空气 缺少空白对照1779 年英格豪斯( 荷兰)做了 500 多次植物更新空气实验只有在光照下,且只有绿叶才能更新空气植物更新空气需要绿叶和阳光缺少空白对照1845 年梅耶(德国)根据能量转化与守恒定律推测植物进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来理论推理1864 年萨克斯(德国) 绿叶 Error! 在 暗 处 放 置 几 小 时 绿 色 叶 片 光 合 作 用产 生 淀 粉空 白 对 照 。自 变 量 : 是 否
8、有 光 照 ;因变量:叶片颜色变化1941 年鲁宾、卡门(美国)向植物提供Error!光合作用释放的O2 来自水相互对照。自变量:标记物;因变量:释放的 O2是否含 18O20 世纪40 年代卡尔文( 美国)用 14C 标记的 14CO2,供小球藻进行光合作用,而后追踪检测其放射性探明了 CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径同位素标记法(1)普利斯特利发现植物可以更新空气,他还发现植物只有在光下才能更新空气( )(2)证明光合作用产生淀粉和氧气的科学家是荷兰科学家英格豪斯( )答案 (1) (2) 1.萨克斯的实验中先把绿叶在暗处放置的目的是什么?如何形成对照?提示 消 耗 掉 叶
9、 片 中 原 有 的 淀 粉 , 防 止 干 扰 实 验 结 果 。 绿 叶 一 半 遮 光 , 一 半 曝 光 , 形 成 了对 照 。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?提示 图中 A、B 物质是氧气,均来自反应物中的水。A、B 分别为 O2、 18O2,二者的相对分子质量之比为 323689。1.(2018沈阳高一检测)如图是对菠菜叶片叶绿体色素分离的结果示意图。下列相关分析正确的是( )A.a 的操作目的是方便层析液的吸附B.b 选用铅笔细线能够促进色素的层析C.如果 c、d 带宽减小一定是忘记添加碳酸钙D.色素 f 在层析
10、液中的溶解度最大答案 D解析 图中 a 的操作即剪去滤纸条的两角,其目的是防止层析液在滤纸条两边扩散过快,导致得到的色素带不整齐,A 错误;b 选用铅笔细线能够使得滤液细线画得细而直,得到的色素带比较整齐,便于观察,B 错误;c 、d 带对应的色素分别为叶绿素 b、叶绿素 a,二者带宽减小说明滤液中叶绿素含量减少,原因可能是忘记添加碳酸钙,也可能是材料不新鲜,叶绿素含量少,C 错误;色素 f 是胡萝卜素,在层析液中的溶解度最大,扩散最快,位于滤纸条的最上方,D 正确。2.如图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少) ,则甲、乙两图分别是( )A.类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱
11、 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、胡萝卜素的吸收光谱答案 B解析 由图可知,甲图的吸收光谱主要在蓝紫光区和红光区,应为叶绿素的吸收光谱;乙图的吸收光谱主要在蓝紫光区,应为类胡萝卜素的吸收光谱。3.(2018龙岩高一检测)如图甲是叶绿体结构模式图,图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是( )A.图甲生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大B.图乙所示的结构来自图甲中的C.中的叶绿素在液泡中也有D.ATP 的合成场所只有叶绿体答案 B解析 图甲是叶绿体,主要通过大量的类囊体堆叠成基粒来增大膜面积,A 错误;图甲中的是类囊体,图乙含有光合色
12、素,光合色素分布在类囊体薄膜上,所以图乙所示结构来自图甲中的,B 正确;中的色素是叶绿素和类胡萝卜素,与光合作用有关,液泡中的色素是花青素等,和光合作用没有关系,C 错误;ATP 的合成场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质,D 错误。4.美国科学家鲁宾和卡门用 18O 分别标记 H2O 和 CO2 中的氧,证明了光合作用 ( )A.制造了有机物B.利用了根系吸收的水分C.释放的氧气全部来自 H2OD.释放的氧气全部来自 CO2答案 C解析 美国科学家鲁宾和卡门通过同位素 18O 分别标记 H2O 和 CO2,发现只有标记 H2O 的一组产生了 18O2,两组对照说明光合作用释放的氧气全部来自水。5
13、.(2018荆州中学检测)下图表示叶绿体中色素的提取和分离实验的部分材料和用具,据图回答下列问题:(1)图中步骤加入研钵内的物质:A_10 mL,作用是_;B_ 少许,作用是使研磨充分;C_ 少许,作用是_。(2)图中步骤将研磨液倒入漏斗中,漏斗基部放有_ 。(3)图中步骤滤纸条剪去两角的目的是_,画滤液细线的要求是_。(4)图中步骤中关键应注意_;加盖的目的是_;色素带最宽的是_,扩散速度最快的是_。答 案 (1)无 水 乙 醇 溶 解 色 素 二 氧 化 硅 碳 酸 钙 防 止 色 素 被 破 坏 (2)单 层 尼 龙 布 (3)防 止两侧色素扩散过快使色素带不整齐 细、齐、直 (4)层析
14、液不要触及滤液细线 防止层析液挥发 叶绿素 a 胡萝卜素解析 (2)过滤研磨液时,漏斗基部不能用滤纸,因为色素可吸附在滤纸上。一般用单层尼龙布过滤。(3)滤纸条剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)层析时的关键是不能让层析液触及滤液细线,否则滤液细线会被层析液溶解而不能被分离。四种色素溶于层析液中,因溶解度的差异,造成在滤纸条上扩散速度不同,从而达到分离的目的。由于层析液有毒,而且容易挥发,所以要加盖。色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的,含量越多,色素带越宽,一般植物叶片中叶绿素 a 含量最多,所以叶绿素 a 的色素带最宽。扩散速度最快的是胡萝卜素。题组
15、一 叶绿体中的色素1.(2018四川成都七中高一上月考) 下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述,正确的是( )A.滤纸条上未见色素带,可能的原因是滤液细线触及层析液B.依据色素可以溶于有机溶剂中,可以分离色素C.研磨过程中需要加入碳酸钙,目的是研磨充分D.滤纸条上出现的四条色素带中最窄的一条呈蓝绿色答案 A解析 若滤液细线触及层析液,则色素会溶解到层析液中,导致滤纸条上无色素带,A 正确;分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同,B 错误;研磨过程中需要加入碳酸钙,目的是防止色素被破坏,C 错误;四条色素带中最窄的是胡萝卜素,呈橙黄色,D 错误。2.(2018江苏宿州期末考试)在 “绿叶
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- 2019 2020 学年 人教版 高中生物 必修 教案 5.4 捕获 光能 色素 结构 光合作用 探究 历程
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