1、第二节光合作用光能的捕获和转换第1课时叶绿体与光能的捕获新课标核心素养1.阐明“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的原理与方法。2.说出植物捕获光能的色素的种类和作用。3.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。4.说明光合作用以及对它的认识过程。1.生命观念认同叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应。2.科学探究通过对“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的操作，提升实验探究能力。知识点(一)解开光合作用之谜1.对光合作用的探索(连线)2同位素标记法(1)概念：利用同位素研究生物体内发生的反应历程，追踪物质的运行和变化规律。(2)特点同位素有的有放射性，有的没有放射性。用放射性同位素标记的
2、化合物在化学性质上不会改变。(1)恩格尔曼利用水绵和好氧细菌进行实验，证明光合作用的放氧部位是叶绿体()(2)萨克斯通过实验证明光照是光合作用的必要条件()(3)鲁宾和卡门的实验方法是同位素标记法，而卡尔文实验不是()1(生命观念)鲁宾和卡门实验的方法和思路是什么？提示：方法：同位素标记法。思路：用18O分别标记H2O和CO2，探究光合作用产生的O2来自于水。2(科学思维、科学探究)下图是恩格尔曼实验装置改装示意图。光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。提示：光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸收，水绵光合作用微弱，产生O
3、2较少，因此好氧细菌分布无显著变化。1图甲是叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是()A甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大B图乙所示的结构来自图甲中的C中的叶绿素在液泡中也有DATP的合成场所只有叶绿体解析：选B甲是叶绿体，主要通过大量的类囊体堆叠成基粒来增大膜面积；图甲中的是类囊体，图乙含有光合色素，光合色素分布在类囊体膜上，所以图乙所示结构来自图甲中的；中的色素是叶绿素和类胡萝卜素，与光合作用有关，液泡中的色素是花青素等，与光合作用没有关系；ATP的合成场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质。2把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，
4、然后用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射的部位。该实验证明了()A叶绿体能产生营养物质B光合作用产生淀粉C光合作用释放的O2来自水D叶绿体是光合作用的场所解析：选D好氧细菌集中在被光束照射的叶绿体上，说明叶绿体产生O2，即进行了光合作用，所以叶绿体是进行光合作用的场所。归纳提升1光合作用的探究历程实验者内容结论海尔蒙特研究植物的营养来源植物生长所需的养料主要来自水而不是土壤英格豪斯探究植物产生O2的条件植物只有在光下才能产生O2萨克斯检验叶片中有机物的成分叶片在光下能产生淀粉鲁宾、卡门光合作用中水的去处光合作用释放的O2都来自水卡尔文光合作用中碳元素的行踪
5、CO2被用于合成糖类等有机物名师提醒：(1)鲁宾、卡门和卡尔文实验的方法均为同位素标记法(也叫同位素示踪法)。(2)在光合作用的发现过程中，科学家们设计了对照实验，使结果和结论更加科学、准确。萨克斯：空白对照，自变量为光照(一半曝光与另一半遮光)，因变量为颜色变化。鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2中氧原子的种类。2恩格尔曼的实验知识点(二)叶绿体与光能的捕获1原理(1)提取原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。(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实验用品及作用(连线)3实验步骤(1)色素
6、的提取：(2)色素的分离：滤纸条上色素带有四条，如下图所示4叶绿体色素的吸收光谱色素主要吸收的光光谱出现峰值的波长叶绿素叶绿素a蓝紫光、红光红光区：663 nm蓝紫光区：429 nm叶绿素b红光区：645 nm蓝紫光区：453 nm类胡萝卜素胡萝卜素蓝紫光450 nm左右有两个相邻的峰值叶黄素(1)分离色素时，在层析液中溶解度越高，则在滤纸条上扩散的速度越慢()(2)研磨绿叶时，要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇()(3)色素分离后，在滤纸条上从上至下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b()(4)叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光和红光()1(科学思维)下图中甲代表新鲜菠菜叶的
7、光合色素纸层析结果。请判断乙图所示结果最有可能来自_(填“正常生长的柳树幼叶”或“秋冬季节的银杏落叶”)。理由是什么？提示：秋冬季节的银杏落叶秋冬季节气温较低，叶绿素合成酶的活性降低，并且低温造成叶绿素分解，而叶黄素和胡萝卜素比较稳定。2(科学探究)如图表示某同学做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的改进装置，据图分析：(1)实验时应将滤液滴在_(填“a”或“b”)处。(2)在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆，最大的圆圈含有_(填色素种类)，呈现_色；最小的圆圈含有_(填色素种类)，呈现_色。提示：(1)a(2)胡萝卜素橙黄叶绿素b黄绿1.右图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图，层析后得
8、到不同的色素带，在暗室内用红光照射四条色素带，可以看到较暗的是()ABC D解析：选C叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此，用红光照射时，较暗的色素带即为能吸收红光的色素带，为。2关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，错误的是()A可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素B叶绿体中色素能够分离的原因是各种色素在层析液中的溶解度不同C研钵中加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶后直接用杵棒进行研磨，不用作任何处理D滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠解析：选C无水乙醇是有机溶剂，能够提取叶绿体中的色素；叶绿体中的各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的在滤纸
9、上扩散较快，所以层析液能使不同色素分离开来；在色素提取过程中，研磨时除加入碳酸钙和二氧化硅外，还要加入5 mL无水乙醇；滤液细线若画不直，则有可能出现色素的交叉而使滤纸条上不易区分出4条色素带。归纳提升1 提取色素的关键项目内容目的材料叶片要新鲜、深绿使滤液中色素含量高试剂二氧化硅有助于充分研磨碳酸钙防止研磨过程中叶绿素被破坏无水乙醇溶解色素关键步骤研磨要迅速、充分防止溶剂挥发、提取较多色素盛滤液的试管口加棉塞防止溶剂挥发2.分离色素的关键项目内容目的试剂层析液分离色素关键步骤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滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐使分离的色素带清晰、整齐滤液细
10、线不能触及层析液防止色素溶解到容器内的层析液中3.滤纸条上色素的分布和对光的吸收4提取和分离叶绿体中的光合色素实验异常现象的分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析：未加二氧化硅，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇，使得滤液浓度太低。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：画滤液细线时，未等前一次滤液线干就接着画，使得滤液细线画得过粗。(3)色素带不整齐的原因分析：画滤液细线时，没有做到画的细线细且直，使色素带重叠。滤纸条一端的两角剪得不对称。(4)滤纸条上看不见色素带：忘记画滤液细线。滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素
11、全部溶解到层析液中。加的层析液为水。(5)只看到上面两条色素带：未加碳酸钙，叶绿素a、叶绿素b被破坏。所使用的叶片为“黄叶”。学习小结 1在植物光合作用的发现历程中，萨克斯的成就是()A植物能够吸收CO2，同时放出O2B叶片在光下能够产生淀粉C光合作用释放的氧气来自水D追踪到光合作用中碳元素的行踪解析：选B萨克斯通过实验证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉；英格豪斯通过实验证明植物在阳光下才能制造O2；鲁宾和卡门通过实验证明光合作用释放的O2来自水；卡尔文通过实验追踪到光合作用中碳元素的行踪。2如图表示德国科学家萨克斯做的实验，将绿叶在暗处放置一段时间后，用锡箔覆盖一部分叶片，置于阳光下，一段时
12、间后，经脱色、漂洗并用碘蒸气处理，结果被锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验证明()光合作用需要CO2光合作用需要光光合作用需要叶绿素光合作用放出O2光合作用制造淀粉A BC D解析：选C光照一段时间后，叶片曝光的部分进行光合作用，经脱色、漂洗后用碘蒸气处理变蓝，说明有淀粉生成，正确。有锡箔覆盖的部分，用碘蒸气处理不变蓝，说明光合作用需要光，没有光就不能进行光合作用，正确。3关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的操作，正确的是()A使用定性滤纸过滤研磨液B干燥的定性滤纸可用于分离绿叶中的色素C在画出一条滤液细线后紧接着重复画线一两次D研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇
13、溶解色素解析：选B在提取绿叶中的色素时，漏斗基部放一块单层尼龙布进行过滤，A错误；分离绿叶中的色素时，需用干燥的定性滤纸，B正确；画出一条滤液细线后需等滤液干后再画一两次，C错误；研磨叶片时用无水乙醇(或体积分数为95%的乙醇，但要加入适量的无水碳酸钠)溶解色素，D错误。4如图为新鲜菠菜叶中4种色素的相对含量及在滤纸条上的分离情况。下列有关说法不正确的是()A4种色素在层析液中溶解度最高的是丁B4种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中C4种色素在层析液中溶解度最高的是甲D发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙解析：选C本题以柱状图为载体，考查色素的提取和分离实验，解答本题的关键是理解色素的提取和分离
14、实验的原理。据图可知，甲、乙、丙、丁分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，层析液中溶解度最高的是丁，A正确，C错误；4种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中，故可用无水乙醇提取色素，B正确；发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是叶绿素a(乙)和叶绿素b(甲)，D正确。5.如图为用分光光度计测定的绿色叶片中两类色素吸收不同波长光的曲线图，可判定A和B可能分别为()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a D叶绿素a、叶绿素b解析：选A据图分析，色素A主要吸收红光和蓝紫光，则色素A可表示叶绿素；色素B主要吸收蓝紫光，则色素B可代表类胡萝卜素，只有A项符合题意。6如图是恩格尔曼利用水绵及好氧细菌(图中的小点)做的实验(ag代表不同光的波长)。根据此图，下列说法错误的是()A光合作用最强的波长区段为bcB好氧细菌的聚集是因为有氧气的存在C该实验可证明水绵叶绿体色素对不同波长的光吸收量不同D波长ac区域对应的水绵含叶绿素最多解析：选D好氧细菌分布越多的地方，光合作用越强。在波长ac区域细菌分布比较集中是因为光合色素主要吸收该区域波长的光进行光合作用。
