版高中生物 第三章 细胞的代谢 第五节 光合作用 第1课时学案 浙科版必修1.docx

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版高中生物第三章细胞的代谢第五节光合作用第1课时学案浙科版必修1

第1课时　光合作用概述　叶绿素和其他色素

知识内容

学考要求

选考要求

光合作用的概念、阶段、场所和产物

b

b

色素的种类、颜色和吸收光谱

a

a

活动：

光合色素的提取和分离

b

b

学习导航

（1）概述光合作用的基本内容。

（2）通过活动“光合色素的提取与分离”，说出叶绿体中色素的提取和分离方法及其性质。

方式一　玉米中有时会出现白化苗，上图中是白化苗和正常玉米苗的比较，白化苗由于不能进行光合作用，待种子中的营养成分消耗完后就会死亡，这说明光合作用离不开色素。

那么，绿叶中与光合作用有关的色素和结构有哪些呢？

它们有什么特点和功能呢？

方式二　“万物生长靠太阳”，太阳光是地球上所有生物生存的最终能量来源。

太阳光的利用离不开绿色植物，正是绿色植物将光能进行了一系列的转化，最终形成有机物供给其他生物利用，而利用光能就离不开叶绿体中的色素。

一、光合作用概述

1．自养生物和异养生物

（1）自养生物：

以二氧化碳和水为原料，通过叶绿体，利用光能合成糖类等有机物质，为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量的一类生物。

如植物、藻类和某些细菌。

（2）异养生物：

直接或间接依靠自养生物的光合产物生活的生物。

如人、动物、真菌和大部分细菌。

2．光合作用

（1）概念

（2）光合作用的场所——叶绿体的结构和功能

①外膜，②内膜，③基粒（由类囊体构成），④基质。

（3）光合作用的总方程式：

6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O＋6O2。

（4）光合作用中光反应与碳反应的关系图解

归纳总结

1．叶绿体的结构和功能

（1）[①]外膜和[②]内膜使其内部结构与细胞溶胶分开，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[④]基粒，增大了受光面积。

（3）[③]类囊体的光合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）叶绿体的功能：

在类囊体膜（光合膜）和叶绿体基质中分布着与光合作用有关的酶，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

2．光合作用过程模型

例1　下列说法正确的是（　　）

A．能合成有机物的生物就是自养生物

B．与光合作用有关的酶分布于叶绿体的类囊体和基质中

C．光合作用是细胞呼吸的逆反应

D．植物细胞都有叶绿体，叶绿素分布于叶绿体的外膜和内膜上

答案　B

解析　异养生物也能把小分子有机物合成大分子有机物，因此能把无机物合成有机物的生物才是自养生物；光合作用是多个反应的总和，不是细胞呼吸的逆反应；不是所有的植物细胞都有叶绿体，叶绿体中的叶绿素分布于叶绿体的类囊体膜上；与光合作用有关的酶分布于叶绿体的类囊体和基质中，B正确。

思维启迪　

（1）大多数生物活细胞所需能量最终来源于太阳光能。

（2）光合作用和细胞呼吸的场所不同，都是分许多步骤进行的，不是完全相反的过程。

（3）线粒体内膜是向内腔折叠形成“嵴”来扩大膜面积；叶绿体是形成了类囊体来扩大膜面积。

（4）光合作用释放的氧气全部来源于水。

例2　如图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是（　　）

A．1具有选择透性

B．吸收光能的色素分布在2上

C．与光合作用有关的酶只分布在3中

D．叶绿体具有双层膜

答案　C

解析　叶绿体是由双层膜构成的，它们具有选择透性；吸收光能的色素分布在类囊体膜上；与光合作用有关的酶分布在基粒上和基质中。

二、叶绿素和其他色素

1．叶绿体中的色素

（1）分布：

在类囊体的膜上（叶绿体基粒上）。

（2）种类

2．色素颜色与光的关系：

其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

3．色素的功能：

吸收、传递和转化光能。

4．色素与叶片的颜色

（1）生长旺盛时，叶片颜色为绿色，类胡萝卜素的颜色常被叶绿素掩盖。

（2）深秋时，叶片变黄色，原因是气候变冷，叶绿素的合成速度变慢或停止，类胡萝卜素的颜色显露出来。

归纳记忆　叶绿体中的色素与吸收光谱

（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吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。

例3　如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素（　　）

A．叶绿素、类胡萝卜素B．类胡萝卜素、叶绿素

C．叶黄素、叶绿素aD．叶绿素a、叶绿素b

答案　A

解析　叶绿素能吸收短波的蓝紫光和长波的红光，类胡萝卜素主要吸收短波的蓝紫光。

例4　下列关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（　　）

A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中

B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收

C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用

D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的

答案　C

解析　叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。

三、光合色素的提取与分离

1．原理

（1）提取原理：

绿叶中的光合色素能溶解在有机溶剂95%的乙醇中。

（2）分离原理：

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。

2．实验流程

提取色素：

新鲜叶片烘干粉碎后，取2g放入研钵中加入少量SiO2、CaCO3和2～3mL95%的乙醇→放入研钵→研磨→过滤→收集到试管内并塞紧管口

↓

制备滤纸条

↓

画滤液细线

↓

色素分离

观察结果：

滤纸条上色素带有四条

实验点拨　

1．实验中的注意事项及操作目的

项目

操作过程

操作目的

提取色素

选取新鲜绿色的叶片

使滤液中色素含量高

将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎成干粉，研磨时加入2～3mL95%的乙醇

溶解叶片中的色素

研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙

研磨充分和保护叶绿素

迅速充分研磨

防止溶剂挥发并充分溶解色素

盛放滤液的小试管口加棉塞

防止色素分子被氧化

分离色素

滤纸条预先干燥处理

使层析液在滤纸条上的扩散速度快

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

滤液细线要细、齐、直

使分离的色素带平齐，不重叠

滤液细线干燥后重复画3～4次

使分离的色素带清晰便于观察

滤液细线不能触及层析液

防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中

2.滤纸条上色素的分布和对光的吸收

例5　（2018·浙江学军中学模拟）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。

下列叙述正确的是（　　）

A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深

B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成

C．四种色素在层析液中溶解度大小是I<Ⅱ<Ⅲ<Ⅳ

D．色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间

答案　B

解析　根据题图来看：

强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，A错误、B正确；四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，C错误；色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液中，D错误。

例6　（2018·绍兴模拟）如图是利用新鲜菠菜叶进行“光合色素的提取和分离”活动时得到的结果，出现该实验结果的原因可能是（　　）

A．用70%乙醇作为提取液

B．研磨时未加SiO2

C．研磨时未加CaCO3

D．分离时层析液液面高于滤液细线

答案　C

解析　提取叶绿体中的色素用的是无水乙醇，如果70%乙醇作为提取液，则各种色素的含量都会减少，可是图示胡萝卜素和叶黄素含量都不低，A错误；如果研磨时未加SiO2，那么各种色素的含量都会减少，与图示不符，B错误；图示叶绿素a和叶绿素b含量相对较少，产生此结果最可能是研磨时未加入CaCO3，导致部分叶绿素被破坏，C正确；若分离时层析液液面高于滤液细线，色素就会溶解在层析液中，就不会得到色素带，D错误。

易错警示　绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析

（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析

①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。

②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少。

③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。

④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。

（2）滤纸条色素带重叠：

滤液细线画的过粗。

（3）滤纸条看不见色素带

①忘记画滤液细线。

②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。

1．关于下列生物的叙述，正确的是（　　）

A．自养生物都是真核生物

B．异养生物都是动物

C．能进行细胞呼吸的生物是异养生物

D．能进行光合作用的生物是自养生物

答案　D

解析　自养生物不都是真核生物，如蓝细菌；异养生物不都是动物，如酵母菌；自养生物和异养生物都能进行细胞呼吸；能进行光合作用的生物是自养生物。

2．下列关于叶绿体基粒的说法中，正确的一组是（　　）

①每个叶绿体基粒含有几个到几十个类囊体　②基粒的膜上有进行光合作用的色素　③基粒附着在内膜的突起——嵴上　④光合作用有关的酶全都分布在基粒上

A．①②B．③④C．①③D．②④

答案　A

解析　叶绿体中的基粒是由几个或几十个类囊体堆叠形成的结构；光合作用有关的酶不仅分布在基粒上，而且还分布在叶绿体基质中。

3．关于叶绿素提取的叙述，错误的是（　　）

A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料

B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏

C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素

D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分

答案　C

解析　叶绿体中的四种色素包括胡萝卜素，均溶于无水乙醇，C项错误；菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入SiO2（石英砂）可使叶片研磨更充分；加入少许CaCO3避免叶绿素被破坏。

4．在“光合色素的提取与分离”实验中，正确的操作顺序应该是（　　）

A．进行纸层析——制取滤液——在滤纸条上画线——将实验材料研磨

B．制取滤液——进行纸层析——在滤纸条上画线——取滤液——再画线

C．将实验材料剪碎、研磨——在滤纸条上画线——制取滤液——进行纸层析

D．将实验材料剪碎、研磨——制取滤液——在滤纸条上画线——进行纸层析

答案　D

解析　首先应是提取色素，排除A项；制备滤液时，需要先将实验材料剪碎、研磨，故答案为D。

5．下面是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。

据图回答：

（1）图中步骤①加入研钵内的物质为：

A10mL，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②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有。

（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中加盖的目的是；色素带最宽的是，扩散速度最快的是。

答案　

（1）95%的乙醇　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）防止色素带扩散不整齐　细、齐、直　（4）防止层析液挥发　叶绿素a　胡萝卜素

解析　

（1）研磨时需要加入3种物质：

10mL95%的乙醇，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以便充分研磨；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少