学年高一生物苏教版必修一课时作业421 光合作用的认识过程与光合色素Word格式文档下载.docx

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植物生长需要吸收CO2，同时释放出O2

1779年

荷兰

扬·

英

根豪斯

把带叶的枝条放入水里，这些叶在阳光下产生O2，在黑暗处并不产生O2

植物需要阳光才能制造出O2

1864年

德国

萨克斯

绿叶

曝光处变蓝，遮光处无颜色变化

确定叶片在光下能产生淀粉

1940年

美国

鲁宾和

卡门　

运用同位素标记法：

向小球藻提供含18O的水和含18O的CO2，追踪O2中氧的来源和糖类中氢的来源

证明光合作用释放的O2来自水，糖类中的氢来自水

20世纪

40年代

卡尔文

用14C标记的CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性

CO2被用于合成糖类等有机物

二、提取和分离叶绿体中的光合色素（阅读P73～74）

1.实验原理

无水乙醇能够溶解绿叶中的各种光合色素；

色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸条上的扩散速度有差异。

2.实验步骤

（1）提取色素：

称取5g新鲜菠菜叶，剪碎放入研钵，加入少许二氧化硅、碳酸钙、和5mL无水乙醇，迅速而充分地研磨。

将研磨液过滤到试管中，用棉塞塞紧试管口。

（2）制备滤纸条：

将略短于试管高度、宽1cm的滤纸条剪去一端的两个角，在距该段大约1cm处用铅笔画一条细线。

（3）画滤液细线：

用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细而直的滤液细线，吹干后重复画细线若干次。

（4）分离色素：

将画好滤液细线的滤纸条插入盛有3mL层析液的烧杯中，滤液细线不能触及层析液。

用培养皿覆盖烧杯。

（5）观察结果：

几分钟后取出滤纸条，观察滤纸条上的色素分布情况。

三、光合色素与光能的捕获（阅读P74）

1.恩吉尔曼的实验

（1）①生物材料：

丝状绿藻（水绵）和好氧细菌。

②实验现象：

在红光区和蓝光区集中了大部分的好氧细菌。

③实验结论：

叶绿素主要吸收红光和蓝光。

（2）可见光束看起来是白色的，通过三棱镜时会分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色连续光谱。

用透过三棱镜后的不同颜色的光照射临时装片中水绵的叶绿体，发现好氧性细菌聚集于红光区和蓝光区的叶绿体部位。

这说明叶绿体中的色素能有效的吸收和利用红光和蓝光。

2.叶绿体中的色素及作用

色素名称

颜色

功能

叶绿素a

蓝绿色

主要吸收和利用红光和蓝光

叶绿素b

黄绿色

胡萝卜素

橙黄色

主要吸收蓝紫光，还有保护叶绿素免受强光伤害的作用

叶黄素

黄色

一、解开光合作用之谜

1.普利斯特莱的实验

（1）实验过程及现象

密闭玻璃罩＋绿色植物＋小鼠―→不易窒息死亡

（2）实验分析

①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将小鼠单独置于玻璃罩内，作为空白对照。

②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。

③限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。

2.萨克斯的实验

黑暗中饥饿处理的绿叶

①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。

②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。

③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。

3.鲁宾和卡门的实验

（1）实验过程及结论

H

O＋CO2―→植物―→18O2；

H2O＋C18O2―→植物―→O2

光合作用释放的O2全部来自于水。

设置了对照实验，自变量是标记物质（H

O和C18O2），因变量是O2的放射性。

1.萨克斯实验跟鲁宾和卡门的实验对照设计方法相同吗？

答案　不相同。

萨克斯实验的对照方式为自身对照（一半曝光与另一半遮光）；

而鲁宾和卡门实验的对照方式为相互对照（通过标记不同的物质：

O和C18O2）。

2.借鉴普利斯特莱和萨克斯的实验方法，如何设计实验证明CO2是光合作用的必要条件？

答案　将绿色植物放在玻璃罩内，一组中加入盛有NaOH溶液的烧杯，一组加入盛有等量蒸馏水的烧杯。

暗处理一段时间后，再置于相同光照条件下，经碘蒸气处理，观察是否有蓝色出现。

3.根据上述探究历程总结光合作用的概念。

（1）场所：

叶绿体。

（2）能量来源：

光能。

（3）反应物：

二氧化碳和水。

（4）产物：

有机物和氧气。

（5）实质：

合成有机物，储存能量。

1.如图是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H

O和C18O2，然后按示意图做实验。

据图回答下列问题。

（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________和________，它们的相对分子质量比是________。

（3）这个实验说明了____________________________________________________。

问题导析

（1）通过图示可知提供给第一组的物质是H2O和C18O2，提供给第二组的是H

O和CO2。

（2）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，使光合作用释放出的氧却为a和b两种。

（3）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32∶36＝8∶9。

答案　

（1）H2O　C18O2　H

O　CO2　光能和小球藻　

（2）O2　18O2　8∶9

（3）光合作用产生的氧气中的氧全部来自水

一题多变

下图表示较强光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.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量

C.②中水的质量大于④中水的质量

D.试管①的质量大于试管②的质量

答案　C

解析　Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3；

④中小球藻中含有（CH

O）的有机物，而①中小球藻含有（CH2O）的有机物，故④中小球藻质量大于①中的；

④和②中的水都为H

O，且含量相同，因此质量相等；

在试管①和②原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余重量①大于②。

二、提取和分离叶绿体中的光合色素

1.实验目的

（1）尝试用过滤方法提取叶绿体中的色素和用纸层析法分离提取到的色素。

（2）分析实验结果，探究叶绿体中有几种色素，以及各自所呈现的颜色。

2.实验原理

（1）叶绿体中的色素是有机物，不溶于水，易溶于无水乙醇等有机溶剂中，所以用无水乙醇等能提取色素。

（2）层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。

叶绿体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，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。

所以用纸层析法来分离四种色素。

3.实验材料：

幼嫩、鲜绿的菠菜叶。

4.实验注意事项及原因

步骤

方　法

原　因

色素

提取

1选取新鲜叶片：

色素含量高

②加入少许二氧化硅和碳酸钙：

作用分别是研磨充分、保护色素

2加入5mL无水乙醇：

溶解、提取色素

分离

剪去两角：

防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快

画滤液细线

画得细、齐、直：

防止色素带重叠

1层析液不能触及滤液细线：

防止色素溶于层析液中

2烧杯加盖：

防止层析液挥发

5.实验结果

1.滤纸条上色素带的宽窄和排序分别代表什么含义？

答案　宽窄代表色素的含量：

色素含量高，色素带宽；

反之则窄。

排序代表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。

2.某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？

答案　

（1）研磨不充分，色素未能充分提取出来。

（2）称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。

（3）未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

3.下图表示某同学做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的改进装置，思考回答下列问题：

（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（如图2），则1、2、3、4四条带依次表示哪种色素？

答案　1、2、3、4四条带依次表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。

（3）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哪几个？

答案　3和4。

2.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①加入研钵内的物质有无水乙醇、SiO2、CaCO3

B.将糨糊状研磨液倒入②中，漏斗基部应放一块单层尼龙布

C.③画滤液细线的要求是细、齐、直

D.④层析结果色素带最宽的是叶绿素b，扩散最快的是叶黄素

（1）CaCO3的作用是防止色素遭到破坏、SiO2是使研磨充分、无水乙醇用来溶解提取叶绿体中的色素，因为绿叶中的色素能溶解在无水乙醇里。

（2）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　D

判断正误：

（1）色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。

（　　）

（2）色素带的宽窄与色素的含量有关，色素带越宽说明此种色素的含量越多。

（3）色素带的扩散速度与溶解度有关，扩散速度越慢说明此种色素的溶解度越高。

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×

三、光能的捕获

1.恩吉尔曼实验过程、现象及结论

2.色素的种类和作用

吸收光谱：

叶绿素a和叶绿素b在蓝光和红光部分吸收峰很高；

胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，它们还具有保护叶绿素免受强光伤害的作用。

1.恩吉尔曼的实验设计巧妙之处

（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。

2.如遇连阴雨，温室内给植物人工补充哪些单色光有利？

大棚薄膜用什么颜色的最好？

答案　红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此补充这两种光最有利。

大棚薄膜最好用无色透明的，因为可以允许所有单色光透过。

3.1880年，德国科学家恩吉尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。

他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况。

他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。

这个实验的结论是（　　）

A.细菌对不同的光反应不一，细菌集中的地方，细菌光合