人教版高中生物必修1第5章 第4节《能量之源光与光合作用》word学案Word文件下载.docx

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（1）进行绿叶中色素的提取和分离。

（2）探究绿叶中含有几种色素。

3．实验材料用具

材料

仪器

药品

新鲜的绿色叶片（如菠菜叶片）

干燥的定性滤纸、研钵、玻璃、漏斗、尼龙布、毛细吸管、试管、量筒、药匙等

无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙

　　4.实验操作及分析

步骤

实验操作

实验分析

提取色素

①二氧化硅：

有利于研磨得充分。

②碳酸钙：

中和有机酸，防止研磨中色素被破坏。

③乙醇：

溶解、提取色素。

④选取新鲜叶片：

色素含量高

将研磨液迅速倒入基部有单层尼龙布的漏斗中，过滤到试管里，并及时塞紧试管

①单层尼龙布：

过滤杂质（如二氧化硅、叶脉）。

②塞紧试管：

防止乙醇挥发

制备滤纸条

①干燥滤纸：

吸收滤液的能力强。

②剪去两角：

防止两边色素扩散快，色素带不整齐

画滤液线

用毛细吸管吸滤液并沿铅笔线均匀画细直线，干后重复画一两次

①画细直线：

防止色素重叠、影响分离效果。

②重复画：

积累更多色素，使分离后的色素带明显

分离色素

①层析液不能触及滤液细线：

防止色素溶解于层析液中。

②烧杯上盖培养皿盖：

防止层析液的挥发

（1）选材时应③加入的SiO2和CaCO3一定要少，否则滤液浑浊，杂质多，颜色浅，实验效果差。

（3）制备滤纸条需注意的问题

①剪取干燥的定性滤纸，双手尽量不要接触纸面，手要干净、干燥（可以套上塑料袋），以免污染滤纸。

②制备滤纸条时，要在画滤液细线的一端剪去两角。

这是由于层析时，边缘扩散快，中间扩散慢，剪去两角可使层析液同时到达滤液细线，从而使每条色素带呈一条直线。

③画滤液细线时，为了层析时起点相同以避免色素带重叠，要求细而直；

同时，要等干燥后，重复1～2次以增加色素含量，增强实验效果。

5．实验现象

滤纸条上分离出四条色素带，从上至下的颜色依次为橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，宽度大小顺序为蓝绿色>

黄绿色>

黄色>

橙黄色，如图541所示。

注意选取鲜嫩、色浓绿、少浆汁的叶片，如菠菜叶、棉花叶等。

（2）提取色素时应注意的问题

①菠菜叶应剪碎，而且去除叶脉，有利于研磨。

②研磨要迅速充分。

叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。

充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。

此外迅速研磨也可防止乙醇挥发并充分溶解色素。

6．结果分析

（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含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。

（3）色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快溶解度越大。

（4）相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。

（5）色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b比叶黄素稍宽。

（1）观察结果及分析

经层析后在滤纸条上出现四条色素带。

通过色素带的分布、宽窄程度、色素颜色可以分析出色素的种类、含量和溶解度大小。

（2）分离色素的另一种方法——圆形滤纸层析

用圆形滤纸进行层析实验时，应在圆心处点样，滤液在圆形滤纸上的扩散原理与在滤纸条上是一样的，看到的结果是4个同心圆，最外面的是胡萝卜素，接下依次是叶黄素、叶绿素a、叶绿素b（如图542所示）。

教材第97～98页参考答案

问题探讨

1．用这种方法可以提高光合作用强度。

因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。

不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。

2．因为叶绿素对绿光吸收量少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。

实验

1．滤纸条上有4条不同颜色的色带。

从上往下依次为：

胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。

其中叶绿素a的色带最宽。

这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样。

2．滤纸上的滤液细线如果触及层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤线上扩散开来，实验就会失败。

【例1】　图543是叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和用具。

据图回答下面的问题。

（1）图中步骤①加入研钵内的物质：

A________10mL，作用是________；

B________少许，作用是研磨得充分；

C________少许，作用是____________________。

（2）图中步骤②将糨糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有________。

（3）图中步骤③剪去两角的作用是________，画滤液细线的要求是________。

（4）图中步骤④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________。

解析：

（1）研磨时需要加入三种物质：

10mL无水乙醇，作用是溶解色素；

二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎；

细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素中的镁被氢取代，破坏叶绿素，研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸。

（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。

一般用一层尼龙布过滤。

（3）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）层析时不能让层析液触及滤液线，否则滤液线会被层析液溶解，不能分离。

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，而且可以挥发，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色素带最宽。

扩散速度最快的是胡萝卜素，在色素带的最上层。

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）防止色素带不整齐　细、齐、直　（4）层析液不要触及滤液细线　防止层析液挥发　叶绿素a　胡萝卜素

点拨：

本题重点考查实验操作及注意事项，熟练掌握各步操作细节是成功完成实验的前提。

色素的作用及叶绿体的结构

1．叶绿体中的色素

（1）色素与吸收光谱，如图544所示。

（2）不同颜色温室大棚的光合效率

①无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合率最高。

②叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。

（1）叶绿体中的色素只吸收可见光，而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，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。

（3）叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。

2．叶绿体

（1）分布：

叶绿体主要分布在绿色植物的叶肉细胞中。

（2）形态：

扁平的椭球形或球形。

（3）结构图（见图545）。

①双层膜：

内膜、外膜，包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构。

②基粒：

每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，扩大了内部膜的表面积，这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素和光合作用有关的酶就分布在类囊体的薄膜上。

③基质：

基粒与基粒之间充满了基质，基质中含有与光合作用有关的酶。

（4）功能：

叶绿体是光合作用的场所。

（5）叶绿体功能的实验验证

①原理：

光合作用产生氧气，而好氧细菌分布在氧气充足的地方。

所以，可以用好氧细菌的分布来显示光合作用进行的场所。

②实验过程及现象

③实验结论

a．叶绿体是进行光合作用的场所。

b．氧气是由叶绿体释放的。

恩格尔曼实验的巧妙之处

（1）实验材料的选择：

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多的部位。

（2）先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验前环境中光线和氧气的干扰，确保实验的准确性。

（3）用极细光束照射，叶绿体可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；

然后用完全曝光的水绵与之作对照，从而再次证明了实验结果完全是光照引起的，氧气是由叶绿体释放出来的。

教材第100页参考答案

资料分析

1．氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

2．实验材料选择水绵和好氧细菌。

用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；

没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；

用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；

临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等．

3．叶绿体是进行光合作用的场所。

【例2】　叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。

下列关于叶绿体色素的叙述中正确的有（　　）

A．植物细胞都有叶绿体，叶绿体普遍分布在植物个体的所有细胞中

B．叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色

C．同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积

D．叶绿体中的色素只吸收红光和蓝紫光进行光合作用

不是所有的植物细胞都有叶绿体，一般地讲，叶绿体分布在绿色植物的绿色部分，主要存在于叶肉细胞中；

叶绿体中的色素分为两大类：

叶绿素和类胡萝卜素。

其中，叶绿素又包括蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b；

类胡萝卜素包括橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素；

叶绿体的内膜光滑，其内部的基粒和类囊体一方面扩大了膜面积，供色素和酶分布，另一方面扩大了受光面积；

而线粒体的内膜上含有许多与有氧呼吸有关的酶；

叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，并非不吸收其他颜色的光，只不过吸收量较少。

B

（1）原核生物没有叶绿体，但是某些生物细胞中含有能进行光合作用的色素，能进行光合作用。

所以能进行光合作用的生物不一定有叶绿体。

（2）叶绿体在细胞内不是静止的，会改变方向，有利于接受光照，在弱光时，正面正对光源，强光时，侧面正对光源。

（3）植物的某些部位没有叶绿体（如地下的根细胞中），除了叶外，有些部位也有叶绿体（如植物的幼茎等）。

光合作用的探究历程

（1）同位素标记法的实验应用

①使用范围：

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，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。

②标记某元素，追踪其转移途径，如用18O标记H

O，光合作用只产生18O2，再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O而不是来自于CO2。

③标记特征化合物，探究生理过程，以研究生物学原理。

如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。

（2）对照实验中的对照方法

①空白对照：

如“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”，实验组中加唾液，对照组中加等量的清水。

②自身对照：

如“植物细胞的质壁分离与复原实验”。

实验中对同一实验对象的两次对照：

复原后与质壁分离状态。

③相互对照：

例如“温度对唾液淀粉酶活性的影响实验”中，80℃、60℃、37℃、0℃四个温度梯度组之间相互对照，得出淀粉糊消化程度最高组的温度。

再如，光合作用实验中用18O标记H

O和C18O2，检验产物氧气中是否有18O即为相互对照。

教材第101～103页参考答案

旁栏思考题

持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。

无光时，植物不