5.4.1-捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)、光合作用的探究歷程

1、5.4 能量之源—光與光合作用,重難點(diǎn)擊　1.實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能3.光合作用的探究歷程,,一、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離,1.提取綠葉中的色素(1)原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑 中。(2)步驟：取材：稱取5 g新鮮綠葉.研磨：剪碎葉片，放入研缽中，加少許 ，再加入10

2、 mL無(wú)水乙醇，迅速、充分研磨.過(guò)濾：漏斗基部放一塊 ，將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾.收集：用小試管收集 ，及時(shí)將試管口用棉塞塞嚴(yán).,,基礎(chǔ)梳理,無(wú)水乙醇,二氧化硅和碳酸鈣,單層尼龍布,色素濾液,2.分離綠葉中的色素(1)原理：不同色素在層析液中的 不同，溶解度 的隨層析液在

3、濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。因而色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開。,高,溶解度,(2)步驟,制備濾紙條,,剪去兩角：取長(zhǎng)與寬略小于試管長(zhǎng)與直徑的濾紙條，并在一端剪去兩角，目的使色素?cái)U(kuò)散均勻，防止色素帶不整齊鉛筆畫線：在距去角的一端1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)線.（細(xì)直齊）,畫濾液細(xì)線,,取濾液：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液畫線：沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線重復(fù)畫線：待濾液干后，重復(fù)畫細(xì)線1～2次（增加色素量）,分離綠葉中的色素：將適量的

4、層析液倒入試管中，將濾紙條輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口(不能讓濾液細(xì)線觸及層析液),觀察結(jié)果：濾紙條上色素帶有4條,(黃綠色) (藍(lán)綠色),主要吸收藍(lán)紫光和紅光,(橙黃色) (黃色),類胡蘿卜素,,葉綠素b,胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素a,主要吸收藍(lán)紫光,,葉綠素,,,,葉綠體中色素,1 4,3 4,溶解度,1.提取色素時(shí)，加入剪碎的葉片后還需要加入三種物質(zhì)，若A是二氧

5、化硅，B、C分別是什么？A、B、C各起什么作用？,下圖是提取和分離綠葉中色素的實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)分析：,,問(wèn)題探究,,答案,答案　A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸鈣，作用是防止研磨中色素被破壞；C是無(wú)水乙醇，作用是溶解色素。,2.某實(shí)驗(yàn)小組得到的色素提取液顏色過(guò)淺，可能的原因有哪些？,答案,答案　研磨不充分，色素未能充分提取出來(lái)；稱取綠葉過(guò)少或加入無(wú)水乙醇過(guò)多，色素溶液濃度小；未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子部分被破壞。,3.制備濾紙

6、條時(shí)，剪去兩角的作用是什么？畫濾液細(xì)線有什么要求？,答案,答案　使色素?cái)U(kuò)散均勻，防止色素帶不整齊；畫濾液細(xì)線的要求是細(xì)、齊、直，還要重復(fù)畫幾次。,4.色素分離時(shí)，關(guān)鍵應(yīng)注意層析液不要沒及濾液細(xì)線，為什么？,答案　否則濾液細(xì)線會(huì)被層析液溶解，不能分離。,5.如圖是分離到的色素在濾紙條上的分布情況，那么：(1)含量最多和最少的色素分別是哪兩種？,答案,答案　葉綠素a和胡蘿卜素。,(2)在層析液中溶解度最高和最低的色素分別是哪兩種？,答案　

7、胡蘿卜素和葉綠素b。,(3)分子結(jié)構(gòu)最相似的是哪兩種色素？,答案　葉綠素a和葉綠素b。,研磨時(shí)加入二氧化硅是使研磨更充分；碳酸鈣可以防止研磨中色素被破壞；無(wú)水乙醇的作用是溶解色素；層析實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是濾液細(xì)線不能沒及層析液；從色素帶的寬度可知，色素含量依次為：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素；從色素帶的位置可知，在層析液中的溶解度依次為：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b。,知識(shí)整合,

8、,1.在做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對(duì)相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為（ ）,,拓展應(yīng)用,A.①②③④ B.②④①③C.④②③① D.③②①④,答案,2.如圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的分離”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置，據(jù)圖回答：(1)該實(shí)驗(yàn)采用的方法是________法，應(yīng)將提取到的濾液滴在a、b中

9、的___處，向培養(yǎng)皿中倒入________，棉線燈芯下端應(yīng) 中。,紙層析,a,層析液,浸入層析液,(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到四個(gè)不同顏色的同心圓(如圖)，則1、2、3、4四條帶依次表示 、 、 、

10、 。若采用的實(shí)驗(yàn)材料是秋季的黃葉，四個(gè)圓中顏色明顯變淺的是 。,葉黃素,葉綠素a,葉綠素b,3和4,胡蘿卜素,,二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,1.葉綠體的結(jié)構(gòu)(1)[1] 和[2] 使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開，保證了葉綠體相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行代謝活動(dòng)。(2)由[3] 堆疊而成[4

11、] ，增大了膜面積。(3)[3] 的薄膜上分布著能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的色素。(4)[5] 中還含有少量的DNA和RNA。(5)與光合作用有關(guān)的酶分布在 和 中。2.葉綠體的功能：葉綠體是綠色植物進(jìn)行 的場(chǎng)所。,內(nèi)膜

12、,外膜,,基礎(chǔ)梳理,類囊體,基粒,類囊體,葉綠體基質(zhì),類囊體的薄膜,葉綠體基質(zhì),光合作用,下圖是恩格爾曼探究葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)示意圖，據(jù)圖思考：甲　　　　　　　乙1.該實(shí)驗(yàn)選擇水綿和好氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料，有什么優(yōu)點(diǎn)？,,問(wèn)題探究,,答案,答案　水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。,2.甲組是在黑暗環(huán)境中用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射葉綠體，好氧細(xì)菌的分布是怎樣的？說(shuō)明什么？3.乙組是完全暴露在

13、光照下，好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有的受光部位，這組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的是什么？ 4.兩組實(shí)驗(yàn)都要求在隔絕空氣的條件下進(jìn)行，為什么？,答案,答案　 好氧細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中。說(shuō)明氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來(lái)的。,甲　　　　　乙,答案　和甲組進(jìn)行對(duì)照，明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。,答案　排除空氣中的氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。,(1)實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多

14、的部位。(2)沒有空氣的黑暗環(huán)境：排除了氧氣和光的干擾。(3)用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射：葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。(4)進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光對(duì)照實(shí)驗(yàn)：明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。,知識(shí)整合,解析　葉綠體由內(nèi)外雙層膜、類囊體和基質(zhì)三部分構(gòu)成。類囊體是一種扁平的囊狀結(jié)構(gòu)，在類囊體薄膜上，有進(jìn)行光合作用必需的色素和酶。許多類囊體堆疊成基粒，基粒之間充滿著基質(zhì)，其中含有與光合作用有關(guān)的酶。,,3.下面有

15、關(guān)葉綠體的敘述中，正確的是A.葉綠體的色素分布在類囊體薄膜上B.葉綠體的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C.光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D.光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上,,拓展應(yīng)用,答案,解析,,4.為探究葉綠體吸收光能后是否有氧氣產(chǎn)生，某學(xué)者設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：制作載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片，用極細(xì)光束照射水綿，同時(shí)放在顯微鏡下觀察。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析，不正確的是A.在光束照射到水綿之前，應(yīng)該加三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光

16、譜B.臨時(shí)裝片應(yīng)放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中C.好氧細(xì)菌起指示作用D.水綿的帶狀葉綠體有利于設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),解析　本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證葉綠體在光照下能夠產(chǎn)生氧氣，而與光照的顏色種類沒有關(guān)系，不需要用三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜；為了防止空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，應(yīng)該排除空氣；好氧細(xì)菌的分布密疏，表示了氧氣產(chǎn)生的多少；水綿的帶狀葉綠體便于觀察，有利于設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)。,答案,解析,,三、光合作用的探索歷程,光照,,基礎(chǔ)梳理,光能,化學(xué)能,葉綠體

17、,水,卡爾文,1.下圖是薩克斯的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析：(1)把綠葉先在暗處放置24小時(shí)的目的是什么？（饑餓處理） (2)該實(shí)驗(yàn)是如何形成對(duì)照的？,,問(wèn)題探究,,答案,答案　消耗掉葉片中原有的淀粉，防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。,答案　綠葉一半遮光，一半曝光，形成了對(duì)照。,(3)為什么要用酒精脫色后再用碘液處理？(4) 本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？,答案,答案　避免葉片顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。,答案　光合作用的產(chǎn)物中有淀粉。,2.如圖是魯

18、賓和卡門利用小球藻進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)的示意圖，圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量之比是多少？,答案,答案　8∶9。,解析　圖中A、B物質(zhì)是氧氣，均來(lái)自于反應(yīng)物中的水。A、B分別為 O2、18O2，二者的相對(duì)分子質(zhì)量之比為32∶36＝8∶9。,解析,設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)鍵是控制好自變量和無(wú)關(guān)變量。薩克斯實(shí)驗(yàn)中綠葉一半遮光，一半曝光，形成了對(duì)照，用酒精脫色后再用碘液處理可以避免葉片顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。,知識(shí)整合,解析　恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明氧氣

19、是由葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，但不能定量分析光合作用生成的氧氣量。,,5.歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)，經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所、條件、原料和產(chǎn)物，在下面幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述不正確的是A.普利斯特利的實(shí)驗(yàn)證明了植物可以更新空氣B.薩克斯的實(shí)驗(yàn)也可證明光是光合作用的必要條件C.恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D.魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)中，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)

20、 生的氧氣來(lái)自于H2O而不是CO2,,拓展應(yīng)用,答案,解析,課堂小結(jié),胡蘿卜素,外膜,基質(zhì),葉黃素,內(nèi)膜,基粒,,當(dāng)堂檢測(cè),1.在綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，要使色素帶清晰又整齊，下列哪項(xiàng)措施與之無(wú)關(guān)A.定性濾紙要干燥B.剪去濾紙條一端的兩角C.濾液細(xì)線要畫得細(xì)、齊、直、均勻D.蓋上培養(yǎng)皿蓋,√,答案,解析,2,3,4,5,1,解析　使色素帶清晰整齊的措施有定性濾紙要干燥，剪去濾紙條一端的兩角，畫濾液

21、細(xì)線要畫得細(xì)、齊、直、均勻，不讓層析液觸及濾液細(xì)線，這些都是為了保證同種色素隨層析液擴(kuò)散時(shí)速度一致，色素帶整齊明顯。蓋上培養(yǎng)皿蓋是為了防止層析液揮發(fā)，與色素帶清晰、整齊無(wú)關(guān)。,,,,,2.下列有關(guān)葉綠體的說(shuō)法正確的是A.葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同B.葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上，酶都分布在基質(zhì)中C.葉綠體的功能不受細(xì)胞核調(diào)控D.線粒體產(chǎn)生的CO2被葉綠體利用至少需要穿過(guò)4層磷脂雙分子層,√,答案,解析,2,3,4,

22、5,1,解析　葉綠體內(nèi)的類囊體堆疊形成基粒，擴(kuò)大了細(xì)胞內(nèi)的膜面積，這與線粒體不同。葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上；酶在類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中都有分布。葉綠體的功能受細(xì)胞核和葉綠體本身的調(diào)控。線粒體產(chǎn)生的CO2被同一細(xì)胞的葉綠體利用時(shí)，穿過(guò)的膜層數(shù)最少，只需要穿過(guò)2層線粒體膜和2層葉綠體膜共4層磷脂雙分子層。,3.如圖為用分光光度計(jì)測(cè)定葉片中兩類色素吸收不同波長(zhǎng)光波的曲線圖，請(qǐng)判定A和B分別為何種色素A.葉綠素、類胡蘿卜素B.類

23、胡蘿卜素、葉綠素C.葉黃素、葉綠素aD.葉綠素a、葉綠素b,解析　葉綠素能吸收短波的藍(lán)紫光和長(zhǎng)波的紅光，類胡蘿卜素主要吸收短波的藍(lán)紫光。,√,答案,解析,2,3,4,5,1,4.下圖表示較強(qiáng)光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)示意圖。一段時(shí)間后，以下相關(guān)比較不正確的是A.Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量B.④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量C.②中水的質(zhì)量大于④中水的質(zhì)量D.試管①的質(zhì)量大于

24、試管②的質(zhì)量,√,答案,2,3,4,5,1,,,解析,2,3,4,5,1,解析　Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的質(zhì)量大于Y3；④中小球藻含有(CH O)的有機(jī)物，而①中小球藻含有(CH2O)的有機(jī)物，故④中小球藻質(zhì)量大于①中的；④和②中的水都為H O，且含量相同，因此質(zhì)量相等；在試管①和②原有質(zhì)量相等的情況下，②中釋放出的是18O2，而①中釋放出的是O2，故剩余質(zhì)量①大于②。,5.德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼利用一種綠藻(這

25、種綠藻具有呈螺旋狀的葉綠體)，研究光對(duì)光合作用的效應(yīng)。他將該種綠藻放在一張載有好氧細(xì)菌懸浮液的玻片上，這些細(xì)菌會(huì)移往氧濃度高的區(qū)域。他觀察細(xì)菌在不同光照下的分布情況，結(jié)果如圖所示：(1)描述B情況下細(xì)菌的分布情況如何？_____________________，如此分布是因?yàn)楣夂献饔冕尫臺(tái)___。,2,3,4,5,1,答案,細(xì)菌集中在葉綠體周圍,O2,解析　白光的光質(zhì)較為均勻，好氧細(xì)菌主要分布在能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2的葉綠體周

26、圍。,解析,(2)該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光合作用的場(chǎng)所是_______，吸收光能的色素和催化反應(yīng)的酶分別分布在_______________、_______________________。,2,3,4,5,1,答案,葉綠體,類囊體上和葉綠體基質(zhì)中,類囊體的薄膜上,解析　通過(guò)螺旋狀的葉綠體與好氧細(xì)菌的關(guān)系可以看出進(jìn)行光合作用的位置在葉綠體上，色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，而酶有的分布在類囊體上，有的分布在葉綠體的基質(zhì)中。,解析,(3)恩格爾曼進(jìn)