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1、第4节 能量之源光与光合作用,一 捕获光能的色素和结构,1知识与技能 (1)说出绿叶中色素的种类和作用。 (2)说出叶绿体的结构和功能。 2过程与方法 (1)自主与合作学习：利用各种媒体调查和收集资料，学会鉴别、选择、运用和分享信息。 (2)训练表达能力：尝试将你所获得的信息表达出来。,学习目标,3情感态度与价值观 通过光合作用发现史的学习，使学生受到科学家们崇高的精神境界的熏陶，并养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。,一、实验：绿叶中色素的提取和分离 1实验原理 (1)提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_中。 (2)分离：各种色素在层析液中的_不同，_高的随层析液在滤纸上扩
2、散得快；反之则慢。因而色素就会随着_在_上的扩散而分离开。,知识清单,2实验流程图示：,(5)观察与记录：滤纸条上色素带有四条，如下图所示： (6)洗手,二、绿叶中色素的种类及吸收光谱,难点1 有关“绿叶中色素的提取和分离”实验 1原理 (1)各种色素能溶解在有机溶剂(无水乙醇等)中形成溶液，使色素从生物组织中脱离出来。 (2)各种色素都能溶解在层析液中，但在层析液中的溶解度不同：溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢，因而不同色素分子可以在滤纸上扩散而分开，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。,难点互动,2步骤、方法及原因,特别提示：实验成功的关键： 叶片要新鲜，颜色要深绿
3、；滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以免滤液挥发；滤液细线要直、细而且含较多色素(待滤液干后，重复一两次)；研磨要迅速、充分：乙醇容易挥发；为了使叶绿体完全破裂，从而能提取较多的色素；叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素水解酶破坏。,例1 右图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图，层析后会得到不同的色素带，在暗室内用红光照射四条色素带，可以看到较暗的是( ) A B C D,答案：C 解析：四条色素带自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，其中胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，用红光照射，被叶绿素a和叶绿素b吸收，因此、呈暗色。,变式训练1
4、在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是( ) 未加石英砂、研磨不充分 一次加入大量的无水酒精提取 分次加入少量无水酒精提取 使用放置数天的菠菜叶 A B C D 答案：D 解析：未加石英砂、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，绿色过浅；一次加入大量的无水酒精提取，浓度太低。分次加入少量无水酒精提取色素是正确的方法，这样获取的滤液颜色正常。,难点2 叶绿体的结构及功能 1叶绿体的分布 植物的叶肉细胞和幼嫩茎的表皮细胞。 2叶绿体的结构及功能 (1)结构示意图：,(2)结构特点： 叶绿体的基质和基粒类囊体上含有与光合作用有关的酶。 类囊体的薄膜上
5、分布有捕获光能的色素。 叶绿体基质中还含有少量的DNA和RNA。 叶绿体中类囊体堆叠成基粒，增大了内部膜面积。 (3)功能：吸收光能，是光合作用的场所。,3叶绿体中色素种类及功能 (1)色素的分布、功能及特性 分布：叶绿体类囊体的薄膜上。 功能：吸收光能、传递光能(四种色素)、转化光能(只有少量叶绿素a)。 特性：不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂。,(2)绿叶中色素种类及其吸收光谱,例2 下列有关叶绿体的叙述中，正确的是( ) A植物细胞中都含有叶绿体 B叶绿体中含有少量的DNA和RNA C叶绿体中的色素分布在叶绿体类囊体上和基质中 D叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质所含化合物和
6、功能都相同 答案：B,解析：叶绿体主要分布在植物的绿色见光的部分，不是植物所有细胞均含有叶绿体，如根细胞。植物细胞中具有遗传作用的DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中。叶绿体中具有吸收光能作用的四种色素只分布在叶绿体的类囊体膜上，在叶绿体的基质中不含有色素。不同的基质中，所含化合物的成分不同，功能也不同。,变式训练2 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。下列关于叶绿体及色素的叙述中正确的是( ) A植物细胞都有叶绿体，叶绿体普遍分布在植物细胞的整个细胞中 B叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色 C同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积 D叶绿体中的色素只吸收红光
7、和蓝紫光进行光合作用 答案：B,解析：不是所有的植物细胞都有叶绿体，一般地讲，叶绿体分布在绿色植物的绿色部分，主要存在于叶肉细胞中；叶绿体中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。其中，叶绿素又包括蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b；类胡萝卜素包括橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素；叶绿体的内膜光滑，其内部的基粒和类囊体一方面扩大了膜面积，供色素和酶分布；另一方面极大地扩展了受光面积。而线粒体的内膜上含有许多与有氧呼吸有关的酶；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，并非不吸收其他颜色的光，只不过吸收量较少。,绿叶中色素的吸收光谱 1叶绿体色素的吸收光谱 太阳光不是单一的光，到达地表的光波长大约从300
8、nm的紫外光到2600nm的红外光。其中只有波长大约在390nm760nm之间的光是可见光。当光束通过三棱镜后，可把白光分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色连续光谱，这就是太阳的连续光谱。 叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个：一个在波长为640nm660nm之间的红光部分，另一个在波长为430nm450nm的蓝紫光部分。对绿光的吸收最少。由于叶绿素对绿光吸收最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。,知识拓展,2用三棱镜观察叶绿体中色素的吸收光谱 采用叶绿体中色素的提取方法提取色素，按下图所示进行观察，要设置对照实验，以便比较说明最后的结果。 通过叶绿素的丙酮提取液的光线，经三棱镜分色后，会发现在红光和蓝紫光
9、区域的光线变暗，说明这部分光线被叶绿素吸收掉了。,3反射光与透射光下观察滤液 猜一猜，按照下面的方式来观察滤液，会看到什么现象？ A装置称为在透射光下观察，B装置称为在反射光下观察。A装置看到的现象为滤液呈绿色，B装置看到的现象为滤液呈红色。我们把这种叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象称为荧光现象。,因为光波是一种电磁波，各种电磁波的波长不同，对光合作用有效的可见光的波长在400nm700nm之间。光同时又是一粒一粒地运动着的粒子流，这些粒子叫做光子。每个光子所具有的能量叫做光量子或量子。量子的数值和光的波长成反比，所以长光波(如红光)的量子的能量比短光波(如蓝紫光)的量子的能
10、量要少。当叶绿素分子吸收量子后，就由最稳定、最低能量的基态提高到一个不稳定、高能状态的激发态。由于激发态极不稳定，发射光波，消失能量，迅速由激发态降回到基态。这时发射的光波就称为荧光。荧光的寿命很短，为108s109s。因为叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上，辐射出的能量就小，根据波长与光子能量成反比的规律，反射光的波长比入射光的波长要长一些。,所以叶绿素溶液在反射光下呈红色，而在透射光下，由于红光和蓝紫光被色素吸收掉，其他颜色的光也有少量吸收，而绿光几乎不吸收，被完全透过，所以看到的颜色呈绿色。,例 阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱
11、镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于( ) A绿光区 B红光区和绿光区 C蓝紫光区和绿光区 D红光区和蓝紫光区 答案：D,解析：本题考查叶绿素吸收光谱的基础知识，但是换了一种新的情景，将叶绿素溶液置于光源和三棱镜之间。从物理知识中应该知道阳光通过三棱镜可以显示出七种颜色的连续光谱，在生物学中已学过叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，不吸收绿光。把这两方面知识结合起来思考，光线通过叶绿素溶液时，红光和蓝紫光被吸收，再通过三棱镜以后所显示的连续光谱中缺乏红光和蓝紫光，就会在这些区域出现黑色条带，所以选项D是正确选项，其他各项都是错误的。,变式训练 把载有新鲜水绵和细菌的临时装片，置于显微
12、镜载物台上观察。光线从反光镜反射上来后，可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动，水绵附近细菌的密度增加。如果在反光镜上方放置一个三棱镜，使七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位，这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆(如下图所示)请回答： (1)根据上述实验可以判断这类细菌的异化作用类型是_。作出这一判断的依据是_。 (2)放置三棱镜后，细菌聚集成两堆的原因_。,答案：(1)需氧型(有氧呼吸型) 水绵光合作用放出氧气 (2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿体被红光和蓝紫光照射部位光合作用较强，放出的氧气多 解析：植物光合作用吸收CO2，放出O2；根据异化作用类型，细菌有需氧细菌和厌氧细菌之分；考生只要
13、具备这两点基本知识和平时使用显微镜观察的实践能力，就可根据题目所示的现象对第(l)问作出正确的分析、判断；这类细菌的异化作用类型是需氧型，因为光合作用放出氧气。对于第(2)问，需要考生在对显微镜和三棱镜的构造和性能有所了解的基础上，根据光合作用利用的光能主要是叶绿素吸收的红光和蓝紫光这一概念，就可得出，叶绿体被红光和蓝紫光照射部位的光合作用最强，放出的氧气最多，需氧细菌聚集在放出氧气最多的部位，即红光和蓝紫光照射处，因而分成两堆。,1叶绿体中色素的提取和分离的实验目的是( ) A观察各种色素的吸收光谱 B验证叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色 C提取高等植物叶绿体中的色素 D用纸层析法将色素进
14、行分离 答案：B,随堂练习,2在圆形滤纸的中央点上叶绿体色素提取液，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 答案：C,3对绿色植物的光合作用最有效的一组光是( ) A红光和黄绿光 B黄光和蓝紫光 C红光和橙光 D红光和蓝紫光 答案：D,4温室或大棚种植蔬菜时，应选择何种颜色的玻璃、塑料薄膜( ) A无色 B红色 C蓝紫色 D绿色 答案：A,5早在一百多年前(1883年)德国生物学家C.Engelmann用巧妙的实验研究了光合作用光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状绿藻上，并在丝状绿藻的悬液中放入一些细菌，然后在显微
15、镜下观察细菌在丝状绿藻各部分的聚集情况。请分析： (1)细菌聚集多的部分表示_的浓度高，即该部位丝状绿藻的_强度高。,(2)这位生物学家在丝状绿藻的悬液中放入的细菌的异化作用类型是_。 (3)从细菌大量聚集的区域可以看出：主要作用光谱为_区和_区。 (4)如果将该丝状绿藻长期放在500nm551nm的波长下照射，丝状绿藻将会_，原因是_。 (5)什么情况下丝状绿藻周围的细菌呈均匀分布？_。 (6)太阳辐射中的红外光和紫外光能否被丝状绿藻利用？_。,答案：(1)氧气 光合作用 (2)需氧型 (3)红光 蓝紫光 (4)死亡 500nm551nm为绿光区，绿光区不能进行光合作用 (5)正常的可见光均匀照射 (6)不能,