细胞呼吸叶绿体中色素的提取和分离光合作用生物固氮教学案Word格式文档下载.docx
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提取绿叶中的色素
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮中，提取绿叶中的色素。
（相似相溶）
SiO2：
使绿叶充分研磨，释放叶绿体中的色素。
CaCO3：
防止研磨时色素受到破坏。
分离绿叶中的色素
绿叶中的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。
以纸层析法将绿叶中的色素分离。
注意事项：
1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。
2.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。
在叶绿体色素的提取和分离实验中：
（1）研磨绿叶时为防止叶绿素被破坏而加入CaCO3的原理是中和细胞中的有机酸。
（2）定性滤纸进行干燥处理的目的是使层析液在滤纸条上均匀扩散。
（3）对滤纸剪去两角的目的是使层析液同时到达滤液细线。
（4）所画滤液细线越细越齐越好，这样可避免色素带部分重叠以取得较好的分离效果。
（5）层析装置加盖的目的是避免层析液挥发影响效果并引起中毒。
（6）滤纸条上色素带最宽的颜色是蓝绿色，相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b。
3.光合作用
3.1光合作用探究历程
1、1642年：
比利时——海尔蒙特的实验：
水分是建造植物体的唯一原料
2、1771年：
英——普里斯特利的实验：
绿色植物可以更新空气
3、1864年：
德——萨克斯的实验：
绿叶在光合作用中产生了淀粉
4、1880年：
美——恩吉尔曼的实验：
氧气是叶绿体产生的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
5、20世纪30年代：
美——鲁宾和卡门的实验：
光合作用的氧气全部来自水
3.2光合作用的概念及过程
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。
场所：
叶绿体；
色素：
基粒类囊体的薄膜上；
酶：
基粒类囊体的薄膜上和基质中；
条件：
光能；
光合原料：
CO2和H2O；
光合产物：
有机物和O2
化学反应式：
反应过程：
分析：
光反应为暗反映提供ATP和NADH，暗反应为光反应补充ADP和NADP+
3.3影响光合作用的因素：
外界因素：
1）光照强度2）CO23）温度4）矿质营养5）水分6）光合速率的日变化
内部因素1）不同部位2）不同生育期
光照强度：
在其他条件都适宜的情况下，在一定范围内，光合速率随光照强度提高而加快。
当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和现象。
开始达到光饱和现象的光照强度为光饱和点。
随着光照强度减弱，光合速率减慢，当减弱到一定的光照强度时，光和吸收的二氧化碳与呼吸释放二氧化碳的量几乎相等，此时的光照强度为光补偿点。
阴生植物的光饱和点与光补偿点一般都低于阳生植物。
光合作用的实质：
将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能储存在有机物中。
是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
光合作用的意义：
1.为地球上几乎所有的生物的生存提供了物质来源和能量来源
2.维持大气中氧和二氧化碳含量的相对稳定
3.对生物的进化具有重要作用
提高农作物光能利用率的措施：
1.增大光合作用面积2.延长光合作用时间
3.提高植物的的净光合强度
⑴光照强弱的控制⑵二氧化碳的供应⑶必需矿质元素的供应
（选修补充）光合作用的色素
光合作用中光反应和暗反应的比较
比较项目
光反应
暗反应
反应场所
叶绿体基粒
叶绿体基质
能量变化
光能——→电能
电能——→活跃化学能
活跃化学能——→稳定化学能
物质变化
H2O——→[H]＋O2
NADP+＋H+＋2e——→NADPH
ATP＋Pi——→ATP
CO2＋NADPH＋ATP———→
（CH2O）＋ADP＋Pi＋NADP+＋H2O
反应物
H2O、ADP、Pi、NADP+
CO2、ATP、NADPH
反应产物
O2、ATP、NADPH
（CH2O）、ADP、Pi、NADP+、H2O
反应条件
需光
不需光
反应性质
光化学反应（快）
酶促反应（慢）
反应时间
有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）
3.4C3植物和C4植物
C3植物和C4植物光合作用的比较
C3植物
C4植物
叶肉细胞的叶绿体基粒
叶肉细胞的叶绿体基质
维管束鞘细胞的叶绿体基质
CO2固定
仅有C3途径
C4途径—→C3途径
C4植物与C3植物的鉴别方法
方法
原理
条件和过程
现象和指标
结论
生理学方法
在强光照、干旱、高温、低CO2时，C4植物能进行光合作用，C3植物不能。
密闭、强光照、干旱、高温
生长状况：
正常生长
或
枯萎死亡
正常生长：
枯萎死亡：
形态学方法
维管束鞘的结构差异
过叶脉横切，装片
①是否有两圈花细胞围成环状结构
②鞘细胞是否含叶绿体
是：
否：
化学方法
①合成淀粉的场所不同
②酒精溶解叶绿素
③淀粉遇面碘变蓝
叶片脱绿→加碘→过叶脉横切→制片→观察
出现蓝色：
①蓝色出现在维管束鞘细胞
②蓝色出现在叶肉细胞
出现①现象时：
出现②现象时：
C4植物中C4途径与C3途径的关系
注：
磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为PEP。
C4植物比C3植物光合作用强的原因
结构原因：
维管束鞘细胞的结构
以育不良，无花环型结构，无叶绿体。
光合作用在叶肉细胞进行，淀粉积累，影响光合效率。
发育良好，花环型，叶绿体大。
暗反应在此进行。
有利于产物运输，光合效率高。
生理原因：
PEP羧化酶
磷酸核酮糖羧化酶
只有磷酸核酮糖羧化酶。
磷酸核酮糖羧化酶与CO2亲和力弱，不能利用低CO2。
两种酶均有。
PEP羧化酶与CO2亲和力大，利用低CO2能力强。
光能利用率与光合作用效率的关系
影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系
4生物固氮
氮
循环
三类微生物在自然界氮循环中的作用
1、例题讲解
例1.用韭菜做“叶绿体色素的提取和分离实验”，下列不能用作提取剂的是
A．水B．丙酮C．酒精D．CCl4
答案：
A
例2.叶绿体中色素经层析后，出现在滤纸上扩散最宽的色素带是（），最窄的色素带是（），最整齐的色素带是（）
A．叶绿素aB．叶绿素bC．胡萝卜素D．叶黄素
ACC
例3．在进行叶绿素提取和分离的实验时不让层析液没及滤液细线的原因是
A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果
B．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散
C．色素会溶解在层析液中而使实验失败
D．滤纸上的几种色素会混合起来不分散
C
例4．某同学在做提取叶绿体中色素的实验时，收集到的色素提取液为淡绿色。
分析产生该结果的可能原因是
①研磨不充分，色素未能充分提取出来②丙酮加入量太多，稀释了色素提取液③丙酮加得太少，色素未提取出来④未加CaCO2粉末，部分色素已被破坏
A．①②④B．①③④C．③④D．①②
例5．在圆形滤纸的中央点上，对叶绿体的色素进行色素层析，会得到近似同心的四个色素环，排列在最里圈的色素呈
A．橙黄色B．蓝绿色C．黄绿色D．黄色
例6.将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：
（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 mg。
（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是 mg。
（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少） 。
（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，
你认为可采取的措施是:
024.5减少 ①延长光照时间；
②降低夜间温度；
③增加CO2浓度。
例7.下图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。
酶1、酶2和酶3依次分别存在于（ ）
A．线粒体、线粒体和细胞质基质
B．线粒体、细胞质基质和线粒体
C．细胞质基质、线粒体和细胞质基质
D．细胞质基质、细胞质基质和线粒体
解析：
有氧呼吸过程可分为三个阶段。
第一阶段是葡萄糖氧化分解生成丙酮酸，进行的场所是细胞质基质，是在酶1的作用下完成的；
第二、三阶段是丙酮酸在线粒体内彻底分解，生成CO2和H2O，是在酶2的作用下进行的。
在缺氧的条件下，葡萄糖氧化分解为乳酸，该过程在细胞质基质中进行，所以酶3存在于细胞质基质中。
例8．根据下面光合作用图解，判断下列说法不正确的是（ ）
A．⑥过程发生于叶绿体基质中
B．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、（CH2O）
D.①产生的[H]和①不仅用于还原C3化合物，还可用于矿质离子吸收等
光反应中生成的ATP专用于暗反应还原C3化合物之需，不能用于其它生命活动。
D
例9．为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质和全部叶绿体。
然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照。
问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程（ ）
叶绿体是植物进行光合作用的场所。
光合作用光反应过程中，H2O光解，ATP形成（光合磷酸化）及光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能储存在ATP和[H]中都是在类囊体薄膜上进行的。
膜上有进行光反应所需要的各种色素和酶，故B对，A错。
C中缺少色素和酶，D中缺少所需的酶。
B
例10．下面是有关光合作用的问题。
（1）图1表示的反应过程进行的场所是________。
（2）请据图1回答：
①在有光条件下，停止供给CO2时，二磷酸核酮糖的浓度变化如图2的________；
磷酸甘油酸的浓度变化如图2的________。
②在CO2存在条件下，将植物从暗处移到明处后，磷酸甘油醛的浓度变化如图2的________。
（3）图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。
图4表示该植物在不同温度（
和
）下，某一光强度时氧气释放量和时间的关系，请据图回答：
①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，则它们分别是在光强度为________和________千勒克司下的测定值。
②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量／呼吸消耗的O2量）为0.8，在25℃条件下，1小时内呼吸作用放出的CO2量为________毫升。
③若该植物的呼吸商为0.8，在25℃．4千勒克司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外，每小时还应从外界吸收CO2_______毫升。
④在4千勒克司光强度下，25℃时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15℃时的________倍，这主要是因为________。
【答案】
（1）叶绿体基质
（2）①DC②B（3）①42.5②16③54④1.4温度影响光合作用中酶的活性（暗反应的酶活性）
2、课堂练习
1真核细胞进行有氧呼吸时，丙酮酸分解成CO2和H2O的反应发生在
A核糖体B内质网C线粒体D高尔基体
2在有氧呼吸的全过程中，能产生氢的是
A第一阶段B第一和第二阶段C第三阶段D第二和第三阶段
3参与有氧呼吸的氧用18O标记，结果最先发现含18O的物质是
ACO2B丙酮酸C水D乳酸
4无氧呼吸和有氧呼吸的相同点是
①都能产生ATP②都需要氧气③中间产物都有丙酮酸④有机物都能彻底氧化分解⑤都需要酶
A①②⑤B①③⑤C①③④D①④⑤
5酵母菌进行有氧呼吸和酒精发酵都分解葡萄糖。
如果两种呼吸作用产生等量的CO2，则两种呼吸作用消耗葡萄糖之比是（）。
A1∶2B1∶3C1∶4D1∶6
6人体进行无氧呼吸的场所是
A肺泡B肌肉C线粒体D细胞质基质
7．提取高等植物叶绿体中的色素，在研磨时加入少量CaCO3的作用是
A．调节PH值，加速叶绿素溶解B．使叶片研磨充分
C．调节PH值，保护叶绿素不被破坏D．促使4种色素的分开
8．纸层析法分离叶绿体色素，扩散速度最慢与最快的依次是
A．胡萝卜素，叶绿素bB．叶黄素，胡萝卜素
C．叶绿素a，胡萝卜素D．叶绿素b，胡萝卜素
9．在叶绿体中色素的提取和分离实验过程中，加入丙酮的作用是
A．充分研磨B．防止色素被氧化破坏C．提取色素D．破坏叶绿体
10.离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是
A.C3化合物增多、C5化合物减少
B.C3化合物增多、C5化合物增多
C.C3化合物减少、C5化合物增多
D.C3化合物减少、C5化合物减少
11．将空气中的氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。
下列能实现人工固氮的是
A．闪电B．电解饱和食盐水车间
C．根瘤D．合成氨车间
12．将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表示），测定结果如右图。
下列相关叙述，正确的是
A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移
B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移
D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
12．下列关于光合作用说法不正确的是
A．光反应在叶绿体内的囊状薄膜上进行，暗反应在叶绿体内的基质中进行
B．光反应是把光能转化为电能，暗反应是把电能转化为化学能
C．我们今天使用的煤、石油等化石燃料源自于光合作用的产物
D．玉米叶片中参与光合作用的细胞是叶肉细胞和维管束鞘细胞
非选择题
1.回答下列Ⅰ、Ⅱ小题
Ⅰ.玉米和小麦在适宜条件下光照一段时间后，将叶横切片用碘液染色，在显微镜下观察这两种植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞，结果发现玉米叶片的维管束鞘细胞被染色，小麦叶片的_______被染成，被染色的原因是。
由此可知，玉米属于_______植物，小麦属于______植物。
当用碘液对某一植物照光后的叶横切片染色时，却发现被染色的叶片同时出现上述玉米和小麦叶片的染色结果。
据这个实验现象可推知：
从光合作用角度来说，该植物具有________植物的特点，其光合作用固定CO2形成的最初化合物有__种，即__________。
【答案】Ⅰ（11分）叶肉细胞蓝色光合作用积累的淀粉与碘液反应变成蓝色C4C3C3与C42三碳化合物和四碳化合物
2．回答下列Ⅰ、Ⅱ小题：
Ⅰ.下图表示光照强度对A、B两种C3植物光合作用强度的影响。
据图回答：
（1）A、B两种植物光合作用过程中对光能利用的差异是_________________________。
（2）在农业生产中，与B植物相比，A植物应种植在______________条件下。
（1）在低于P光照强度下B植物光能利用率比A植物高，在高于P光照强度下A植物光能利用率比B植物高。
（2）较强光照
3．为研究“圆褐固氮菌对某种植物枝条生根作用的影响”，设计相关实验，结果如下图。
试管内基质为灭菌的珍珠岩（起固定、通气和吸水作用）。
请据图回答：
（1）为了排除其他微生物对实验结果的影响，配制的灭菌培养液在成分上应具备的主要特点是。
（2）A中枝条的下端切口处（有/无）生长素，A与C对比说明。
（3）上述实验综合分析表明，圆褐固氮菌能促进该植物枝条生根。
为进一步探究“圆褐固氮菌是否分泌了促生根物质”，请完成下列实验：
①用灭菌培养液培养圆褐固氮菌。
②将培养物过滤，得到菌体和无菌滤过液。
③实验分两组：
甲组试管中加入基质和灭菌水；
乙组取若干试管，加入相同基质，再分别加入。
④分别插入同类枝条，培养并观察。
结果分析：
如果，则表明圆褐固氮菌分泌了促生根物质。
（1）不含氮源
（2）有只有适宜浓度的生长素才能促进该植物枝条生根
（3）③不同稀释浓度的等量滤过液④甲组枝条不生根，乙组部分枝条生根
4．在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请回答以下问题：
（1）叶绿体中合成ATP的能量来源是，合成的ATP用于，释放的氧气的来源是，CO2除来自大气外还来源于。
（2）线粒体中合成ATP的能量来源是。
合成的ATP用于。
吸收的氧气除来自大气外还来源于。
（3）将提取的完整线粒体和叶绿体悬浮液，分别加入盛有丙酮酸溶液和NaHCO3溶液的两支大小相同的试管中，给予充足光照，都会产生气泡：
请问这两种气泡成分是否一样?
请解释原因。
（4）假如将上述两支试管移入黑暗的环境中，保持温度不变，两支试管产生气泡的量分别有什么变化?
为什么?
【答案】
（1）光能，CO2的还原，水的分解，呼吸作用；
（2）有机物的分解，生命活动，光合作用；
（3）不一样。
因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸，产生了CO2，而叶绿体利用HCO3－进行光合作用产生O2；
（4）前者基本不变，后者逐渐减少直至停止。
因为光是光合作用的必需条件，而在温度恒定时，呼吸作用基本稳定。
三、课堂小结:
四、家庭作业：
1．右图表示在适宜的温度、水分和CO2条件下，两种植物光合作用强度的变化情况。
2、下列说法错误的是
A、当光照强度增加到一定程度时，光合作用强度不再增加，即达到饱和
B、C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和
C、C4植物比C3植物光能利用率高
D、水稻是阴生植物，玉米是阳生植物
3．在光照下，供给玉米离体叶片少量的14CO2，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO2形成的C3化合物和C4化合物中，14C含量变化示意图正确的是
4．下列关于C3植物和C4植物代谢和结构特点的描述，正确的是
A．CO2都是先与五碳化合物结合，形成三碳化合物
B．CO2都是先与三碳化合物结合，形成四碳化合物
C．C3植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞部具有叶绿体
D．C4植物维管束鞘细胞中叶绿体没有基粒
5．夏季中午强烈的阳光会导致植物气孔关闭。
此时．下列植物中光合作用强度最高的是
A、高粱B、水稻C、大豆D、小麦
6．下列能鉴别野牛草是否为C4植物的简便方法是
A、制作叶表皮临时装片，观察气孔大小B、制作叶横切临时装片，观察叶脉结构
C、分离、测定叶片中各种色素的含量D、用碘液测定叶片中淀粉的含量
7．在相同光照和温度条件下，空气中CO2含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如右图所示。
理论上某种C3植物能更有效地利用CO2，使光合产量高于m点的选项是
A.若a点在a2，b点在b2时B.若a点在a1，b点在b1时
C.若a点在a2，b点在b1时D.若a点在a1，b点在b2时
8．下列关于固氮菌的叙述，错误的是
A．一种根瘤菌能侵入所有种类的豆科植物B．豆科植物与其根瘤内的根瘤菌互利共生
C．土壤中的根瘤菌不能固氮D．具有根瘤的豆科植物能以氮气为氮源
9．下列有关生物固氮的描述错误的是
A．豆科植物的根瘤是发生固氮作用的部位 B．土壤中独立生活的根瘤菌也能固氮
C．不同的根瘤菌只能侵入特定种类的豆科植物 D．根瘤菌通过固氮作用形成氨
10．叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的
A．内膜上 B．基质中 C．囊状结构薄膜上D．各部位上
11．绿色植物在暗室中不能
A生长B呼吸C合成叶绿素D吸收矿质元素
12.在下列有关光合作用的叙述中,正确的是
A.水的分解发生在叶绿体片层结构的薄膜上
B.光反应和暗反应中都有许多酶参与
C.温度降到0℃,仍有植物能进行光合作用
D.NADP在暗反应中起还原作用,并将能量转移到糖类分子中
13．回答有关光合作用的问题。
下图表示当影响光合作用的因素X、Y和Z变化时，光合作用合成量和光强度的关系。
（1）图中X1、X2、X3的差异是由于某种原因______________影响了光合作用的___________所导致。
要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加为X1，最常采取的简便而有效的措施是_______________________。
（2）图中Y1、Y2、Y3的差异是由于_____________影响了光合作用的________所致。
（3）图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中________反应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长和现蕾开花期的曲线依次是__________________。
（1）二氧化碳和温度暗反应施放干冰，增加二氧化碳浓度（或燃烧柴草）或适当升温
（2）光波长（或光质）光反应（3）光反应和暗反应Z
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