第四节 能量之源——光与光合作用

【学习目标】

【学习重点】

1、实验：绿叶中色素的提取和分离 2、光合作用的过程

【学习内容】

一、实验：绿叶中色素的提取和分离

1、实验原理:

（1）绿叶中的各种色素能溶解在 （如无水乙醇或丙酮）中。

（2）绿叶中的色素在层析液中的 不同； _______ 的色素分子随层析液在滤纸上扩散的快，反之则扩散的慢。因而不同的色素可以在滤纸上扩散开来，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。

2、实验过程:

（1）提取绿叶中的色素: 剪碎 加药品 研磨 过滤

①在研磨绿叶过程中加入二氧化硅，是为了 ，否则叶绿体中的色素就不可能被充分提取出来。

②叶绿体内的液体是偏碱性的，在研磨过程中破坏了细胞的结构，细胞液中的有机酸释放出来，很容易破坏叶绿素分子。为了防止破坏叶绿素分子，在研磨过程中要加入 。

③为什么要迅速研磨？为什么要用棉塞将试管口塞严？

（2）制备滤纸条: 剪去一端的两角,在距剪角一端1cm处用铅笔画一条线

制备滤纸条时，要将滤纸条的一端 ，这样可以使色素在滤纸条上 ，便于观察实验结果。

（3）画滤液细线: 细、直、齐、色浓。

用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画2—3次。

（4）分离绿叶中的色素: 将滤纸条有滤液细线的一端朝下，略微倾斜靠着烧杯内壁，轻轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。

注意: 将滤纸条插入层析液时，一定不能让滤纸条的滤液细线触及（或没入）层析液，否则，滤液细线中的_______________将溶解在层析液中，使实验失败。

(5)观察和记录

滤纸条上有_____条不同的色带，其排序从上到下依次是：___________、____________、____________、_____________，最宽的是__________，最窄的是_____________，溶解度最高的是__________，溶解度最低的是_________。

动手实践：请画一个精美的色素层析结果图：（标明四个色素带宽度、间距、名称、颜色）

拓展思考：如何制得四个同心色素环？

二、捕获光能的色素

1、绿叶中的色素

2、叶绿素a和叶绿素b主要吸收_______光和_______光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收_________光。

思考讨论：

（1）为什么大多数叶片是绿色的？

（2）为什么叶片秋天会变成黄色的？

（3）温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？

（4）绿光中的能量能否用于光合作用？

三、叶绿体的结构

1、叶绿体的亚显微结构

2、叶绿体有_____层生物膜，有______层磷脂分子，内部有许多由圆饼状的__________堆叠而成的_________,吸收光能的四种色素分布在______________上。

3、_______是进行光合作用的场所，类囊体上分布着吸收光能的___________，还有光合作用所必需的_____。

四、光合作用的定义

光合作用是指绿色植物通过__________，利用_______，把__________和_______转化成储存着能量的___________，并且释放出__________的过程。

五、光合作用的探究历程

1、1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实______可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。当时有人重复其实验，却得到相反的结论。

2、1779年，荷兰科学家英格豪斯通过实验发现：普利斯特利的实验只有在__________下才能成功，植物体只有_______才能更新污浊的空气。

3、1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律指出，植物在进行光合作用时，把_________转化成了___________储存起来。

4、1864年，德国植物学家萨克斯的实验成功证明光合作用的产物除氧气外还有________。

5、1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用______________法进行实验，证明光合作用释放的氧气来自________。

6、20世纪40年代，美国科学家卡尔文放射性同位素标记_________，供________进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了__________________在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为____________________。

六、光合作用的过程

1. 参考课本103页图5-15，完成下表：

2．配平光合作用的总反应式，并用箭头标出反应物中各元素的去向：

3．根据光合作用过程的图解分析，当环境条件突然变化时，各物质的含量是怎样变化的？

七、光合作用原理的应用

1．光照强度的影响：

思考：在生产中，如何利用光照原理来提高作物的产量？

2．CO2浓度的影响

思考：在生产中，如何利用CO2原理来提高作物的产量？

3.多因子对光合速率的影响

P点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高

Q点：横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法

思考与讨论：还有哪些因素能够影响光合作用的速率？

八、化能合成作用

1. 细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造_________，这种合成作用叫化能合成作用。

2. 自养生物：主要包括绿色植物和化能合成细菌，它们可以利用阳光、空气中的二氧化碳、水以及土壤中的无机盐等，通过光合作用、化能合成作用等生物过程制造有机物，并且储存能量的生物。

3. 异养生物：指的是那些只能将外界环境中现成的有机物作为能量和碳的来源，将这些有机物摄入体内，转变成自身的组成物质，并且储存能量的生物。如：营腐生活和寄生生活的真菌，大多数种类的细菌，人，动物类。

【课堂检测】

1 、从绿叶中提取色素，选取的最佳叶片应是（ ）

A. 肥嫩多汁的叶片 B. 革质叶片

C. 刚刚长出来的小嫩叶 D. 鲜嫩，颜色浓绿的叶片

2 、绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是（ ）

A. 色素提取液中的不同色素已经分层

B. 阳光的照射使各种色素能彼此分开

C. 色素在层析液中的溶解度不同

D. 丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度不同

3、在绿叶中色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其目的是（ ）

A. 防止叶绿素被破坏

B. 使叶片充分研磨

C. 使各种色素充分溶解在无水乙醇中

D. 使叶绿素溶解在无水乙醇中

4、将一株植物培养在H218O中并进行光照，过一段时间后18O存在于（ ）

A．光合作用生成的水中

B．仅在周围的水蒸气中

C．仅在植物释放的氧气中

D．植物释放的氧气和周围的水蒸气中

5、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是 （ ）

A．H2O、CO2、ADP B．CO2、NADPH、ATP

C．H2O、CO2、ATP D．NADPH、H2O、ADP

6、下图是利用小球藻进行光合作用时的实验示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量比是 （ ）

A．1∶2 B．2∶1 C．8∶9 D．9∶8

7、生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是 （ ）

8、 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是 ( )

A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降

C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降

【知识拓展】

一般来说，正常叶片的叶绿体中有两大类光合色素，其中叶绿素和类胡萝卜的分子比例为三比一，叶绿素a和叶绿素b也约三比一，叶黄素和胡萝卜的比为二比一。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，占优势，所以正常叶子总是呈现绿色。秋天、条件不正常或叶衰老时，由于叶绿素较易被破坏或先降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。　　

至于红叶，不是叶片中叶绿体的色素造成的，而是由细胞液泡中的花色素引起的。因秋天温度降低，植物体内积累较多糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花色素储存于液泡中。而花色素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变，具体而言是，pH=7~8 时呈淡紫色；pH<3时，呈红色；pH>11则呈蓝色。由于秋天时液泡中花色素增多，且细胞液pH值又偏酸性，因此叶子就变红了。

不仅如此，花色素的颜色也会随环境中存在的不同的金属离子而改变，所以同一种花色素在不同的花中，或是同一种花由于种植的土壤不同，都能显出不同的颜色。

2019高中生物必修一54能量之源光与光合作用（学案）无答案语文