江蘇高中生物第五章5.4能量之源__光和光合作用第1課時教案新人教選修.docx

第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 5.4 能量之源光和光合作用（第1課時）【考綱】1.葉綠體色素的提取和分離 b 2.光合作用以及對它的認(rèn)識過程 C 3.影響光合作用速率的環(huán)境因素 C【知識網(wǎng)絡(luò)】【教學(xué)過程】四、能量之源光與光合作用（一）概念：是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化為儲存著能量的有機物，并且釋放出O2的過程。（二）光合作用的探索歷程：年代、科學(xué)家過程（依據(jù)）結(jié)論優(yōu)缺點1771年普利斯特利（英）密閉玻璃罩+綠色植物+ 蠟燭不易熄滅 小鼠不易窒息死亡植物可以更新空氣缺少空白對照（缺少在陽光下實驗），說服力不強1779年英格豪斯（荷蘭）同上植物的綠葉在光下才能更新空氣（光和綠葉在更新空氣中不可缺少）1845年梅耶（法）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律植物光合作用能把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲存起來1864薩克斯（法）黑暗中饑餓處理的綠葉 實驗組：1/2曝光變藍(lán) 對照組：1/2遮光不變藍(lán)綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生淀粉、光是光合作用的必要條件自身對照自變量：有無光照因變量：顏色變化1880 恩格爾曼水綿 黑暗、無空氣好氧細(xì)菌 顯微鏡觀察極細(xì)光束照射葉綠體集中光照處完全曝光集中在帶狀葉綠體處氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體時光合作用的場所選材、自身對照（黑暗與完全曝光、照光處與不照光處）自變量：光照因變量：好氧菌分布1939魯賓和卡門（美）H218O+CO2植物18O2C18O2+H2O植物O2光合作用釋放的氧氣全部來自水相互對照自變量：標(biāo)記物質(zhì)因變量：O2的放射性20世紀(jì)40年代卡爾文CO2 C3 （CH2O) + C5二氧化碳在光合作用中轉(zhuǎn)變成有機物的途徑同位素標(biāo)記法 注意： 暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的營養(yǎng)物質(zhì)（淀粉），避免干擾。1.薩克斯實驗 對照試驗的設(shè)計（對照組、實驗組） 碘蒸氣處理前應(yīng)先將葉片脫色處理方法：95%的酒精，水浴加熱 碘蒸氣處理的目的2.恩格爾曼實驗設(shè)計的巧妙之處 （也可用銀邊天竺葵作實驗材料）選材 水綿：葉綠體大且呈螺旋式帶狀，便于觀察； 好氧菌：可確定釋放氧氣多的部位控制變量：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾，確保實驗正常進(jìn)行。觀察指標(biāo)：通過好氧菌分布的檢測，從而準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位對照設(shè)置:自身對照，用極細(xì)的光束照射，葉綠體上分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實驗；黑暗和曝光對比實驗，再次驗證實驗結(jié)果等。（3） 光合作用的場所：葉綠體1.結(jié)構(gòu) 決定 功能 證明 2.恩格爾曼實驗3.綠葉中色素的提取和分離實驗紙層析法（1）原理：提取色素的原理：葉綠體中的色素溶于有機溶劑而不溶于水，可用無水乙醇（丙酮）等有機溶劑提取色素。 （色素的提取液：無水乙醇）分離色素的原理：色素在層析液中的溶解度不同：溶解度高的色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度快 （色素的分離液：層析液）（2）過程： 稱量： 綠葉：新鮮、嫩綠（含色素較多）；剪碎 SiO2： 研磨得充分 向研缽中加入 CaCO3： 防止研磨中色素被破壞提取綠葉中的色素 無水乙醇：溶解色素并提取出來 充分迅速研磨 充分研磨：使葉綠體完全破裂， 提取較多色素 迅速研磨：葉綠素不穩(wěn)定，易被分解；防止乙醇揮發(fā) 過濾（尼龍布，不用濾紙）、濾液用棉塞封口（防止乙醇揮發(fā)和色素氧化） 制備濾紙條 A.干燥過的定性濾紙 （干燥處理：防止水分因素干擾實驗效果， 使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散）B.一端剪去兩角（原因：使色素在濾紙條上擴(kuò)散均勻、整齊，便于觀察實驗結(jié) 果，否則層析液在濾紙邊緣擴(kuò)散過快而形成弧形色素帶）C.在距離剪角一端1厘米處畫一條鉛筆細(xì)線畫濾液細(xì)線 A.用毛細(xì)吸管吸取濾液B.畫線 （濾液細(xì)線要細(xì)而直：防止分離出的色素帶部分重疊）C.干燥后，重復(fù)畫2-3次（使濾液細(xì)線中含較多色素，使分離出的色素帶更清晰） 分離色素：A.不能讓濾液細(xì)線觸及層析液 （原因：色素會溶解在層析液中，就不會在濾紙上擴(kuò)散開來，實驗失敗/濾紙條上得不到色素或色素較少，導(dǎo)致色素帶不清晰）B.培養(yǎng)皿蓋住小燒杯原因：防止層析液揮發(fā)（有毒）觀察濾紙條上色素帶條數(shù)和顏色：整理、洗手：丙酮有毒（3） 實驗成功的關(guān)鍵葉片要新鮮、顏色要深綠，含有較多色素；研磨要充分、迅速；濾液細(xì)線要細(xì)、直，而且要求含有較多色素；濾液細(xì)線不能觸及層析液分析歸納：色素帶寬度色素含量多少：葉綠素a 葉綠素b 葉黃素 胡蘿卜素色素帶位置在層析液中的溶解度大?。〝U(kuò)散快慢）：胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b 注意：選材或操作不規(guī)范：如選材葉片顏色過淺、葉片放置時間太久，研磨不充分、稱取的綠葉過少或無水乙醇過多。色素濃度小，未加碳酸鈣或加入過少等都會使色素帶顏色變淺。例1：（1）甲同學(xué)利用新鮮的玉米綠色葉片進(jìn)行“葉綠體色素提取和分離”實驗，在濾紙上出現(xiàn)了四條清晰的色素帶，其中呈黃綠色的色素帶為 葉綠素b 。（2）該同學(xué)改變層析液組成后繼續(xù)進(jìn)行實驗，濾紙條上只出現(xiàn)了黃、綠兩條色素帶。他用刀片裁出帶有色素帶的濾紙條，用乙醚分別溶解條帶上的色素，濃縮后用一分析儀器檢測，通過分析色素溶液的 吸收光譜 來判斷條帶的色素種類。（3）乙同學(xué)在實驗過程中將畫有濾液細(xì)線的濾紙條（已重復(fù)幾次畫線）插入層析液，幾分鐘后取出觀察，發(fā)現(xiàn)濾紙條上無色素分帶現(xiàn)象，而用同一濾液做實驗的丙同學(xué)的濾紙條上卻色素分帶明顯。乙同學(xué)失敗的原因是 濾液細(xì)線浸沒在層析液中 。（4）若選用在缺Mg的營養(yǎng)液中長期培養(yǎng)的玉米葉片做實驗材料，層析后濾紙條上只出現(xiàn)了兩條色素帶，其原因是 。（5）實驗結(jié)束幾天后，乙、丙兩同學(xué)發(fā)現(xiàn)部分預(yù)留葉片已變黃。乙同學(xué)認(rèn)為這是由于葉片中某些色素降解所造成的，丙同學(xué)則認(rèn)為某些色素含量增加。根據(jù)所學(xué)知識，你將如何設(shè)計實驗來判斷兩個同學(xué)的觀點是否正確？ 從預(yù)留的葉片中挑選出足量的份量相等大小相近的已變黃的葉片和尚未變黃的葉片為實驗材料，在相同條件下，再次進(jìn)行葉綠體色素帶提取和分離實驗，測定和記錄實驗結(jié)果，比較這兩種葉片中各種色素的組成及含量后，得出結(jié)論，如果黃葉的濾紙條上的色素帶寬于新葉的，則丙對，反之乙對 。探究：在第（5）小題中，對于葉片發(fā)黃的原因，乙同學(xué)認(rèn)為是 葉綠素 色素降解造成的，丙同學(xué)認(rèn)為是 類胡蘿卜素 色素含量增加造成的。若甲同學(xué)制備的色素提取液呈淡綠色，分析可能的原因是 研磨不充分，色素未能充分提取出來；無水乙醇加入量太多，稀釋了色素提取液；未加碳酸鈣粉末，葉綠素分子已被破壞 。4.葉綠體中色素帶種類、含量和作用色素名稱顏色溶解度色素種類含量吸收光的種類胡蘿卜素橙黃色最大類胡蘿卜素1/4主要吸收藍(lán)紫光葉黃素黃色-葉綠素a藍(lán)綠色-葉綠素3/4主要吸收紅光、藍(lán)紫光葉綠素b黃綠色最小 歸納：（1）葉片一般呈現(xiàn)綠色的原因：葉綠素的含量是類胡蘿卜素的3倍色素幾乎不吸收綠光被反射回來（2）秋天葉片變黃的原因：低溫使葉綠素遭到破壞，呈現(xiàn)出類胡蘿卜素的顏色 秋天葉片變紅的原因：液泡中花青素的顏色（3）影響葉綠素合成的因素光照：影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃（白化苗）溫度：可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被分解，而使葉片發(fā)黃。必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻，葉變黃。（4）葉綠體中的色素只吸收可見光； 葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。5.色素的分布：葉綠體的類囊體薄膜上6.色素的功能：吸收光能：全部色素 傳遞光能：除少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a以外的其他色素 轉(zhuǎn)化光能：少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a （光能電能）7.色素與吸收光譜（1）連續(xù)光譜：可見光 三棱鏡 赤、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫（2）吸收光譜：可見光 色素溶液 三棱鏡 紅光、藍(lán)紫光區(qū)出現(xiàn)強暗帶，綠光區(qū)幾乎無變化（說明對綠光吸收很少）例2：下圖表示葉綠體中色素的吸收光譜（顏色深、淺分別表示吸收量的多、少），甲、乙兩圖分別是A.類胡蘿卜素、葉綠素的吸收光譜 B.葉綠素、類胡蘿卜素的吸收光譜C.葉黃素、葉綠素的吸收光譜 D.葉黃素、胡蘿卜素的吸收光譜8.不同顏色溫室大棚的光合效率（1）無色透明大棚日光中各色光均能透過，有色大棚主要透過同色光，其他光被其吸收，所以用無色透明的大棚光合效率最高。 （最有效的單色光：紅光）（2）葉綠素對綠光吸收最少，因此綠色塑料大棚光合效率最低 思考：試管中的色素 透射光下：呈綠色 反射光下：棕紅色 （熒光現(xiàn)象）【二次備課】【作業(yè)布置】 1.提取光合色素，進(jìn)行紙層析分離，對該實驗中各種現(xiàn)象的解釋，正確的是A.未見色素帶，說明材料可能為黃化葉片 B.色素始終在濾紙上，是因為色素不溶于層析液C.提取液呈綠色是由于含有葉綠素a和葉綠素bD.胡蘿卜素處于濾紙最前方，是因為其在提取液中的溶解度最高2.分別在A、B、C三個研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，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