光合色素與光能的捕獲課件

1、第一課時　光合色素與光能的捕獲,1．知識(1)知道光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。(2)通過實驗了解并認識光合色素的種類和作用。(3)深入了解植物的葉片呈綠色的原因。2．能力(1)培養(yǎng)學生通過閱讀和分析資料逐步得出結(jié)論的能力。(2)鍛煉學生設(shè)計和動手操作的能力。,3．情感態(tài)度與價值觀(1)在了解光合作用發(fā)現(xiàn)的過程中理解科學家的艱辛。同時更受到科學家的科學態(tài)度和科學方法的熏陶和教育。(2)在實驗基礎(chǔ)上激發(fā)學生學習的興趣，培養(yǎng)合作精神。

2、,1．解開光合作用之謎,注意：用同位素標記法，可以研究某種元素在生物體內(nèi)的變化過程。課本中介紹了用18O來追蹤氧元素在光合作用過程中的變化，從而證實光合作用過程釋放的氧全部來自水，而不是來自二氧化碳。同理，用同位素14C標記二氧化碳，可以證實光合作用過程中產(chǎn)生的糖類中的碳來自二氧化碳。,【例1】　下圖是科學家魯賓和卡門用同位素標記進行光合作用實驗的示意圖：,(1)A物質(zhì)是________，來源于________；B物質(zhì)是________

3、；來源于________。A與B的相對分子質(zhì)量之比為________。(2)魯賓和卡門的研究具有何種生物學意義？________________________________________________________________________。(3)若甲圖中供給12 mol的C18O2，能產(chǎn)生________mol18O2。(4)如果用圖乙來驗證光合作用放出的氧氣是在光下進行的，則還需要設(shè)計對照實驗，請用語言描述對

4、照實驗。,解析：魯賓和卡門用同位素分別標記C18O2和HO，得到的A物質(zhì)是沒有放射性的O2，而B物質(zhì)是具有放射性的18O2，因此其結(jié)論是氧氣來自于水的分解。由于O2的相對分子質(zhì)量是32，而18O2的相對分子質(zhì)量是36。所以，A∶B＝32∶36，即8∶9。因為18O2來自于HO的分解，而不來自于C18O2的分解。本題主要考查的是光合作用過程中各元素的變化情況。同時還延伸有實驗設(shè)計的對照原則等知識。要求學生要會應用所學的理論知識。光合作用產(chǎn)

5、生的氧來自于反應物中的水，這個反應是在光反應中發(fā)生的，同時還產(chǎn)生ATP和[H]，為暗反應三碳化合物的還原提供必要的條件。,答案：(1)O2　H2O　18O2　HO　8∶9　(2)證明光合作用釋放的氧氣來自于水　(3)0　(4)對照實驗的設(shè)計中除了不給予光照外，其余條件均與乙相同。,變式遷移 1　如圖表示德國科學家薩克斯的實驗，在葉片照光24小時后，經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部分呈棕色，而不被錫箔覆蓋的部分呈藍色。本實驗說

6、明(　　),①光合作用需要CO2②光合作用需要光③光合作用需要葉綠素④光合作用放出氧⑤光合作用制造淀粉A．①②　　　　　　　B．③⑤C．②⑤ D．①③,解析：設(shè)置對照實驗應遵循單因子變量原則，即對照組和實驗組相比，一般只改變一個實驗變量，通過設(shè)計對照組，使實驗所得的結(jié)果更加可靠。本實驗對照組和實驗組的可變實驗因素是光照，有錫箔覆蓋處接受不到光照，而無錫箔覆蓋處能接受到光照，因此，該實驗充分證明了光合作用

7、需要光。由此變量帶來了實驗結(jié)果的不同，遇碘液變藍色是淀粉的特性，因此該實驗還證明了光合作用能制造淀粉。答案：C,高等植物葉綠體中的色素有兩大類：葉綠素和類胡蘿卜素。葉綠素吸收光的能力極強。如果把葉綠素溶液放在光源與分光鏡之間，就可以看到光譜中有些波長的光線被吸收了，因此，在光譜上就出現(xiàn)了黑線或暗帶，這種光譜叫做吸收光譜。葉綠素吸收光譜的最強吸收區(qū)有兩個：一個在波長為640 nm～660 nm的紅光部分，另一個在波長為430 nm～4

8、50 nm的藍紫光部分。此外，在光譜的橙光、黃光和綠光部分只有不明顯的吸收帶，其中尤其對于綠光的吸收最少。由于葉綠素吸收綠光最少，所以葉綠素的溶液呈現(xiàn)綠色。,葉綠素a與葉綠素b的吸收光譜很相似，但也略有不同。首先，葉綠素a在紅光部分的吸收帶寬些，在藍紫光部分的窄些；而葉綠素b在紅光部分的吸收帶窄些，在藍紫光部分的寬些。其次，與葉綠素b相比較，葉綠素a在紅光部分的吸收帶偏向長光波方面，而在藍紫光部分則偏向短光波方面。,葉綠體中的類胡蘿卜素

9、也含有兩種色素，即胡蘿卜素和葉黃素。葉綠素和類胡蘿卜素不能溶解于水，但能溶解于有機溶劑中。胡蘿卜素的化學組成是C40H56，葉黃素的化學組成是C40H56O2。這就是說，葉黃素比胡蘿卜素多兩個氧原子。胡蘿卜素和葉黃素的吸收光譜與葉綠素的不同。見圖：,葉綠素的吸收光譜上：葉綠素a　下：葉綠素b,類胡蘿卜素的吸收光譜上：胡蘿卜素　下：葉黃素圖上的數(shù)字表示光的波長，單位是納米,【例2】　把葉綠體色素溶液放在自然光源和三棱鏡之間，從鏡的

10、另一側(cè)觀察，連續(xù)光譜中變暗的主要區(qū)域是(　　)A．紅光和藍紫光區(qū)域 B．黃光和藍紫光區(qū)域C．綠光和紅光區(qū) D．黃光和綠光區(qū),解析：葉綠體色素吸收可見太陽光用于光合作用，可見太陽光被三棱鏡分色，可以分成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色，下圖甲、乙分別表示葉綠素和類胡蘿卜素這兩類色素對可見太陽光的吸收情況，從圖中我們可以看出，葉綠素對可見太陽光有兩個吸收高峰，而類胡蘿卜素只有一個吸收高峰，紅光和藍紫光區(qū)被吸收，故變暗。

11、答案：A,變式遷移 2　對綠色植物光合作用最有效的一組光是(　　)A．紅光和黃綠光 B．黃光和藍紫光C．紅光和橙光 D．紅光和藍紫光解析：綠色植物葉綠體中的色素分為葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，葉綠素主要吸收可見太陽光的紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，也就是說紅光和藍紫光對光合作用最有用。答案：D,1．實驗原理(1)葉綠體中的色素能溶解在有機溶劑丙酮中，用丙酮可以把色素從生物組織中提取出來。(2)色素

12、在層析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得慢，因而可將不同色素分離開。,2．實驗流程,特別提醒：①材料和用具選擇：綠葉一定要新鮮，顏色深(既不過老，也不能過嫩)。干燥的定性濾紙，不要用臟手或汗手直接觸摸(手上可套上塑料袋)。毛細吸管可用細線取代。②提取濾液時，稱取2 g去掉葉柄和大葉脈的綠葉，加入的石英砂和碳酸鈣一定要少，否則濾液渾濁，雜質(zhì)多，顏色淺，實驗效果差。

13、③層析液的量一定要少，不能觸及濾液細線，否則色素會直接擴散到層析液中去。,【例3】　分別在A、B、C三個研缽中加2 g剪碎的新鮮菠菜葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色(或褐色)、幾乎無色。注：“＋”表示加；“－”表示不加,試回答：(1)A處理得到的溶液顏色是________，原因是_________________________________________________

14、_______________________。(2)B處理得到的溶液顏色是________，原因是________________________________________________________________________。(3)C處理得到的溶液顏色是________，原因是_____________________________________________________________________

15、___。,解析：解答本題的關(guān)鍵是知道SiO2、CaCO3、酒精在此實驗中的作用，SiO2可使研磨充分，CaCO3可以保護葉綠素。答案：(1)黃綠色　部分葉綠素受到破壞　(2)幾乎無色　葉綠素不溶于水　(3)深綠色　大量葉綠素溶于乙醇中,變式遷移 3　提取和分離葉綠體中的色素時：(1)在研磨過程中，加入少量石英砂的作用是________。(2)研磨使細胞結(jié)構(gòu)破壞，細胞液(具微酸性)將可能使葉綠素分子變成去鎂葉綠素而呈現(xiàn)黃褐色，為防止

16、出現(xiàn)這一現(xiàn)象，應在研磨時加入少量________。(3)加入5毫升丙酮的作用是________，能否用無水乙醇代替丙酮？________。,(4)濾紙條上的細線，要求畫得細而直，目的是保證層析后分離的色素帶________________，重復畫濾液細線若干次是為了________，便于觀察分析。(5)層析裝置要加蓋的目的是______________________________________________________

17、__________________。,解析：本題對葉綠體中色素的提取和分離進行了考查，具體情況分析如下：,答案：(1)使研磨充分　(2)碳酸鈣　(3)溶解各種色素　可以　(4)不致互相重疊　增加色素含量，使色素帶清晰　(5)防止層析液揮發(fā)，預防中毒,恩吉爾曼實驗和色素1．恩吉爾曼實驗設(shè)計上的巧妙之處(1)選用絲狀綠藻作為實驗材料。絲狀綠藻不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細胞中，便于觀察和分析研究。(2)將臨時

18、裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧氣的影響，從而確保實驗能夠正常地進行。,(3)選用極細的光束照射，并且用好氧細菌進行檢測，從而能夠準確地判斷出絲狀綠藻細胞中釋放氧氣的部位。(4)進行黑暗(局部光照)和曝光的對照實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。,2．色素(1)影響色素形成的因素①光是影響葉綠素形成的主要因素。②溫度通過影響酶的活性來影響色素的形成。③礦質(zhì)元素作為色素的組成成分來影響其形成。(2)

19、色素的含量及光吸收①含量多少依次為：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素。②光吸收：葉綠素a和b主要吸收藍紫光和紅光；葉黃素和胡蘿卜素主要吸收藍紫光。,【例4】　如圖為水綿結(jié)構(gòu)模式圖。恩吉爾曼進行光合作用實驗時，把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用白光束對水綿細胞的不同部位(如a處)做點狀投射，發(fā)現(xiàn)水中的好氧細菌明顯聚集在葉綠體被光投射處；若將裝片完全暴露在光下，好氧細菌則分布在葉綠體所有

20、受光部位的周圍。此實驗證明了(　　),A．氧氣是由水分解來的B．葉綠體是光合作用的場所C．光合作用能產(chǎn)生淀粉D．光合作用需以二氧化碳作原料解析：在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，用白光束對水綿的不同部位做點狀投射，好氧細菌聚集在被照葉綠體部位，其他部位不聚集，說明被光照的葉綠體產(chǎn)生O2；完全暴露在光下，好氧細菌又分布在葉綠體所有受光部位，這又進一步說明葉綠體受光照產(chǎn)生O2，而非葉綠體的受光部位不分布，排除了好氧細菌的趨光性。答案：B,變

21、式遷移 4　分析實驗：1864年，薩克斯的實驗中為什么事先把綠葉放在暗處幾小時？該實驗結(jié)果能說明什么？該實驗有何巧妙之處？,答案：綠葉放在暗處幾小時，目的是消耗葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)；采用碘液(碘蒸氣)檢測，曝光一半變藍，遮光的一半沒有變藍，由此可以得出結(jié)論：植物光合作用中有淀粉的生成，且光合作用需要光照。本實驗的巧妙之處在于巧妙設(shè)計對照實驗：在同一葉片上，一半遮光，一半曝光。同一葉片，光合作用的能力、得到的水量、葉綠體的多少等因素都是相同的

22、，只有“光照”一個因素不同，因此可以科學地說明實驗結(jié)果的不同(是否變藍，是否有淀粉生成)是由于這個唯一不同的因素造成的。,葉綠體和葉綠素是一回事嗎？葉綠體是植物細胞中的一種質(zhì)體，主要存在于植物細胞的葉肉細胞和幼嫩皮層細胞內(nèi)，是植物進行光合作用的細胞器，它是由雙層膜構(gòu)成的，它含有葉綠素、葉黃素和胡蘿卜素，還含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和少量的DNA與RNA。葉綠素是分布在葉綠體的類囊體結(jié)構(gòu)薄膜上的一種色素，它包括葉綠素a和葉綠素b，它的作用主要是吸

23、收可見光中的紅光和藍紫光用于進行光合作用。因此對葉綠體和葉綠素的正確理解是：葉綠體是光合作用的細胞器，葉綠素存在于葉綠體中，吸收可見光作為光合作用的動力。,1．提取和分離葉綠體中色素的正確順序是(　　)A．剪碎綠葉→研磨→過濾→濾液畫線→紙層析B．剪碎綠葉→研磨→加SiO2、CaCO3→過濾→濾液畫線→紙層析C．剪碎綠葉→研磨→過濾→鉛筆畫線→濾液畫線→紙層析D．剪碎綠葉→研磨→濾液畫線→鉛筆畫線→過濾→紙層析答案：C,2．

24、葉綠體中色素的提取和分離實驗主要證明了(　　)A．色素分布在葉綠體中片層結(jié)構(gòu)薄膜上B．葉綠素含量是類胡蘿卜素的4倍C．葉綠體中色素的種類和各種色素的顏色D．四種色素的擴散速度不同答案：C,3．現(xiàn)選用紅、黃、黑、綠四種顏色的玻璃罩，在其中放入大小和生命活力相同的同種植物(如圖)，并密封。均放在自然光下照射，相同時間內(nèi)，玻璃罩內(nèi)積累有機物最多的是哪種顏色(　　)A．紅色 B．黃色C．黑色 D．綠色,解析：

25、光合色素吸收最多的是紅橙光和藍紫光。答案：A,4．在進行“葉綠體中色素的提取和分離”實驗時，不能讓層析液沒及濾液細線的原因是(　　)A．濾紙條上幾種色素會擴散不均勻而影響結(jié)果B．濾紙條上濾液細線會變粗而使色素太分散C．色素會溶解在層析液中而使結(jié)果不明顯D．濾紙條上幾種色素會混合起來解析：層析液中含有溶解色素的有機溶劑。答案：C,5．在色素的提取和分離實驗中，要使色素帶清晰又整齊，下列哪項措施與之無關(guān)？(　　)A

26、．定性濾紙要干燥B．剪去濾紙條一端兩角C．濾液細線畫細、齊、均勻D．蓋上培養(yǎng)皿蓋解析：蓋上培養(yǎng)皿蓋是防止層析液揮發(fā)答案：D,6．某同學在做葉綠體中色素提取時，改用下列處理：①綠葉放在盛有清水的燒杯中靜置2小時；②綠葉放在盛水的燒杯中，煮沸10分鐘；③綠葉放在研缽中研磨，然后放在盛酒精的燒杯中。三只燒杯中液體會變綠的有________，原因是_________________。答案：②③?、谥兄蠓泻蟮木G葉細胞的細胞膜和葉綠體膜

27、都變成了全透性膜，葉綠素擴散到水中；③中研磨破壞了細胞膜和葉綠體膜，葉綠素溶解在盛有酒精的燒杯中,1．對光合作用每一個發(fā)現(xiàn)階段的認識、歸納是本節(jié)的重點和難點。2．光合作用發(fā)現(xiàn)的整個過程中的每一個階段都是一個重要的知識點，每一個階段都是逐步發(fā)展的，要引導學生仔細體會，再歸納總結(jié)。3．體會和學習科學家的持之以恒的探索精神更應是本節(jié)的重要內(nèi)容。,4．分工合作，完成實驗并能得出結(jié)論是本節(jié)課的重、難點。5．在了解光合色素種類的基礎(chǔ)上知道各色

28、素的顏色、含量和作用是解決一些自然現(xiàn)象所必備的。,1．在光合作用實驗里，如果所用的水中有0.20%的水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物進行光合作用釋放的氧氣中，含18O的比例為(　　)A．0.44% B．0.20%C．0.64% D．0.88%解析：考查光合作用過程中元素的轉(zhuǎn)移。光合作用釋放的O2全部來自參加光合作用的水，與參與光合作用的二氧化碳無關(guān)。答案：B

29、,2．在做植物光合作用實驗的暗室內(nèi)，為了盡可能地降低植物光合作用的強度，最好安裝(　　)A．紅光燈 B．綠光燈C．白熾燈 D．藍光燈解析：不同波長的光對植物光合作用的影響不同，葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光，因此在紅光和藍紫光照射下，光合作用最強，葉綠體中的色素吸收的綠光最少，光合作用最弱。白熾燈光中各種波段的光都有，其光合作用的強度比綠光高。答案：B,3．用三棱鏡可使陽光折射成一條色譜帶如圖。請回答：,

30、(1)將一瓶綠藻放在A處，B、C、D變暗的是________段。(2)將這瓶綠藻放在B、C、D的________段位置上，就會嚴重影響它的生長。,解析：陽光是復色光，通過三棱鏡后會發(fā)生色散，形成由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各色組成的光帶；綠藻葉綠體中含有葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光；將一瓶綠藻放在A處，會使陽光中紅光和藍紫光明顯減弱，故再經(jīng)三棱鏡折射成的色譜帶上B段(含紅光帶)和D段(含藍紫

31、光帶)將變暗；如將這瓶綠藻放在C段(含綠光帶)位置上，由于葉綠素等色素對綠光吸收最弱，故獲得光能最少，光合作用減弱，將會嚴重影響它的生長。答案：(1)BD　(2)C,葉綠體的色素葉綠體中有四種色素，這四種色素又分為葉綠素和類胡蘿卜素兩大類。葉綠體中葉綠素的吸收光譜,葉綠體中各種色素的功能是吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能。葉綠體的各種色素能選擇性的吸收光，具有特殊的吸收光譜。普通的可見光，并不是單色的光線。如果在太陽光和光屏之間放

32、一塊三棱鏡，太陽光就被分成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等單色光，這是太陽光的連續(xù)光譜。如果在陽光入射縫隙和分光鏡之間，放上一小試管葉綠素溶液，可見上述光譜中的單色光，已有一部分被吸收而出現(xiàn)一些暗帶。這就是葉綠素溶液的吸收光譜(上圖)。,由圖中可以看出，葉綠素最強的吸收帶有兩條：一條位于紅光部分，另一條位于藍光部分，葉綠素a和葉綠素b的吸收光譜略有不同，葉綠素a的吸收高峰位于430 nm和660 nm，葉綠素b的吸收高峰位于435 nm和6