高中生物第五章细胞的能量供应和利用第4节第一课时捕获光能的色素和结构、光合作用的探究历程.ppt

,第,1,课时捕获光能的色素和结构、光合作用的探究历程,第,5,章,第,4,节能量之源,光与光合作用,学习目标,1.,理解,“,绿叶中色素的提取和分离,”,实验的原理，掌握色素的种类和作用。,2.,阐明叶绿体的结构和功能。,3.,了解科学家对光合作用的探究历程。,新知导学,达标,检测,内容索引,新知导学,1.,实验：绿叶中色素的提取和分离,(1),提取绿叶中的色素,原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂,中。,步骤,取材：称取,5 g,新鲜绿叶,研磨：剪碎叶片，放入研钵中，加少许,，再加入,10,mL,无水乙醇，迅速、充分研磨,一、捕获光能的色素,无水乙醇,二氧化硅和碳酸钙,过滤：漏斗基部放一块,，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中,进行过滤,收集：用小试管收集,，及时将试管口用棉塞塞严,(2),分离绿叶中的色素,原理：不同色素在层析液中的,不同，溶解度,的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。,单层尼龙布,色素滤液,溶解度,高,步骤,分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条,(,有滤液细,线的一端朝下,),轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞,紧试管口,观察并记录结果：滤纸条上有,4,条色素带,胡萝卜素,最少,最高,最快,叶绿素,a,叶绿素,b,黄色,蓝绿色,最多,黄绿色,最低,最慢,归纳总结,实验中材料试剂及操作目的,过程,操作内容,操作目的,提取色素,材料,叶片要新鲜、深绿,使滤液中色素含量高,试剂,二氧化硅,利于绿叶的充分研磨,碳酸钙,防止研磨过程中色素被破坏,无水乙醇,溶解色素,关键步骤,研磨要迅速、充分,提取较多色素、防止溶剂挥发,盛滤液的试管口加棉塞,防止溶剂挥发,用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸,防止色素吸附在滤纸上,分离色素,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过快,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,滤液细线不能触及层析液,防止色素溶解到层析液中,2.,色素的种类及吸收光谱,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素,b,叶绿素,a,例,1,下列关于,“,绿叶中色素的提取和分离,”,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%,的乙醇溶解色素,解析,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,项错误；,分离绿叶中的色素时，需用干燥的定性滤纸，,B,项正确；,画出一条滤液细线后需等滤液干后再画一两次，,C,项错误；,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,项错误。,答案,解析,例,2,为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果,(,、,、,、,为色素条带,),。下列叙述不正确的是,A.,强光照导致了该植物叶绿素含量降低,B.,类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照,C.,色素,、,吸收光谱的吸收峰波长不同,D.,画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次,答案,解析,解析,由图示可知，强光下，,、,表示的叶绿素色素带变窄，说明叶绿素含量降低，,A,项正确；,强光照条件下，类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含量增加有利于植物抵御强光照，,B,项正确；,是叶绿素,a,，,是叶绿素,b,，都是主要吸收蓝紫光和红光，但吸收光谱的吸收峰波长不同，,C,项正确；,画滤液线时，先画出一条滤液细线，待滤液干后，再重复画一两次，,D,项错误。,二、叶绿体的结构和功能,1.,叶绿体的结构,(1)1,和,2,使其内部结构与细胞质,基质分开，保证了叶绿体相对独立地进行代谢,活动。,(2),由,3,堆叠而成的,4,，增大了膜面积。,(3)3,的薄膜上分布着能够吸收、传递和转化光能的色素。,(4)5,中还含有少量的,DNA,和,RNA,。,(5),与光合作用有关的酶分布在,上和,中。,内膜,基粒,类囊体,外膜,类囊体,叶绿体基质,类囊体的薄膜,叶绿体基质,2.,叶绿体的功能,(1),功能：叶绿体是绿色植物进行,的场所。,(2),叶绿体功能的实验验证,实验者：德国科学家恩格尔曼。,实验过程及现象,光合作用,好氧细菌只集中分布在叶绿体被光束照射到的部位,好氧细菌分布在叶绿体,所有受,光的部位,实验结论：,O,2,是由叶绿体在光照条件下释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。,归纳总结,恩格尔曼实验的巧妙之处,(1),实验材料选择巧妙：实验材料选择水绵，水绵不但具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体在细胞中呈螺旋式分布，便于观察实验结果和设置对照。,(2),排除干扰的方法巧妙：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。,(3),观测指标设计巧妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位。,(4),实验对照设计巧妙：用极细的光束点状投射，使叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验；进行黑暗,(,局部光照,),和完全暴露在光下的对照实验。明确实验结果完全是由光照引起的。,例,3,如图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是,A.1,具有选择透过性,B.,吸收光能的色素分布在,2,上,C.,与光合作用有关的酶只分布在,3,中,D.,叶绿体具有双层膜,答案,解析,解析,叶绿体具有双层膜；,叶绿体的双层膜具有选择透过性；,吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上；,与光合作用有关的酶分布在叶绿体的基粒上和基质中。,例,4,为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和好氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，不正确的是,A.,在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱,B.,临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中,C.,好氧细菌起指示作用,D.,水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验,答案,解析,解析,本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生氧气，而与光照的颜色种类没有关系，不需要用三棱镜将混合光分解成连续光谱；,为了防止环境中的氧气和光线对实验结果的影响，应将临时装片放置在没有空气的黑暗环境中；,好氧细菌的分布表明了产生氧气的部位，因此好氧细菌起到了指示作用；,水绵的带状叶绿体便于观察，有利于设置对照实验。,时间及,科学家,实验过程、方法和现象,实验结论,实验特点,1771,年,普利斯特利,(,英国,),密闭玻璃罩绿色植物点燃蜡烛,蜡烛不熄灭；,密闭玻璃罩绿色植物小鼠,小鼠不易窒息死亡,植物可以,_,缺少空白对照,1779,年,英格豪斯,(,荷兰,),做了,500,多次植物更新空气实验,只有在光照下，且只有绿叶才能更新空气,植物更新空气需要绿叶和阳光,缺少空白对照,三、光合作用的探究历程,更新空气,1845,年,梅耶,(,德国,),根据能量转化与守恒定律推测,植物进行光合作用时，把,转换成,储存起来,理论推理,1864,年,萨克斯,(,德国,),绿叶,绿色叶片光合作用产生,_,空白对照。,自变量：是否有光照；,因变量：叶片颜色变化,化学能,淀粉,光能,1941,年鲁宾、卡门,(,美国,),向植物提供,光合作用释放的,O,2,来自,_,相互对照。,自变量：标记物；,因变量：释放的,O,2,是否含,18,O,20,世纪,40,年代卡尔文,(,美国,),用,14,C,标记的,14,CO,2,，供小球藻进行光合作用，而后追踪检测其放射性,探明了,CO,2,中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,同位素标记法,水,例,5,某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置,48 h,后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘液染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是,A.a,、,b,和,d,B.a,、,c,和,e,C.c,、,d,和,e,D.b,、,c,和,e,答案,解析,解析,a,处黄白色，没有光合色素，,c,、,e,处遮光，因此,a,、,c,、,e,都不能合成淀粉。,例,6,人们对光合作用的认识和探究经历了漫长的历程。关于光合作用探究历程的叙述，不正确的是,A.,萨克斯将叶片在暗处放置几小时，然后一半遮光，一半曝光处理，得,出光合作用需要光照才能进行的结论,B.,恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验，得出氧气是由叶绿,体在光照条件下释放出来的结论,C.,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光能转,换成化学能储存起来,D.,鲁宾和卡门利用同位素标记法，证明光合作用释放的氧气来自水,答案,解析,解析,萨克斯进行的叶片遮光和曝光实验证明了叶片在光下能产生淀粉，故,A,项错误；,恩格尔曼的水绵实验证明了氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所，故,B,项正确；,梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来，故,C,项正确；,鲁宾和卡门用氧的同位素,18,O,分别标记,H,2,O,和,CO,2,，有力地证明了光合作用释放的氧气来自水。,胡萝卜素,学习小结,内膜,叶黄素,外膜,基质,基粒,达标,检测,1.,下列叙述，正确的打,“,”,，错误的打,“”,。,(1),分离色素时，在层析液中溶解度越高的，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，在滤纸条上的从上而下的四条色带分别是叶黄素、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,(,),(5),叶绿体是通过基粒中的类囊体薄膜扩大生物膜面积的,(,),(6),叶绿体是光合作用的场所，蓝藻虽然没有叶绿体但也可以进行光合作用,(,),答案,1,2,3,4,5,(7),没有叶绿体的植物细胞不能进行光合作用,(,),(8),普利斯特利发现植物可以更新空气，他还发现植物只有在光下才能更新空气,(,),答案,1,2,3,4,5,2.,在,“,绿叶中色素的提取和分离,”,实验中，要使色素带清晰又整齐，下列哪项措施与之无关,A.,定性滤纸要干燥,B.,剪去滤纸条一端的两角,C.,滤液细线要画得细、齐、直、均匀,D.,盖上培养皿盖,1,2,3,4,5,解析,使色素带清晰整齐的措施有定性滤纸要干燥，剪去滤纸条一端的两角，画滤液细线要画得细、齐、直、均匀，不让层析液触及滤液细线，这些措施都能保证同种色素随层析液扩散时速度一致，使色素带整齐清晰；,盖上培养皿盖是为了防止层析液挥发，与色素带清晰、整齐无关。,答案,解析,3.,如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，色素,A,和,B,分别是,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,1,2,3,4,5,解析,叶绿素能吸收短波的蓝紫光和长波的红光，类胡萝卜素主要吸收短波的蓝紫光。,答案,解析,4.,下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是,A.Y,2,的质量大于,Y,3,的质量,B.,中小球藻的质量大于,中小球藻的质量,C.,中水的质量大于,中水的质量,D.,试管,的质量大于试管,的质量,答案,解析,1,2,3,4,5,解析,分析题图可知，,Y,1,和,Y,3,是,O,2,，,Y,2,和,Y,4,是,18,O,2,，因此,Y,2,的质量大于,Y,3,；,中小球藻合成的有机物中含,18,O,，而,中小球藻合成的有机物中含,O,，故,中小球藻质量大于,中小球藻的质量；,和,中的水都为,H,2,18,O,，且含量相同，因此质量相等；,在试管,和,原有质量相等的情况下，,中释放出的是,18,O,2,，而,中释放出的是,O,2,，故剩余质量,大于,。,1,2,3,4,5,5.,德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻,(,这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体,),，研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一张载有好氧细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如图所示：,(1),描述,B,情况下细菌的分布情况如何？,_,，如此分布是因为光合作用释放,_,。,细菌集中在叶绿体周围,1,2,3,4,5,解析,B,情况下，叶绿体受光均匀，好氧细菌主要分布在能进行光合作用产生,O,2,的叶绿体周围。,O,2,答案,解析,(2),该实验证实了光合作用的场所是,_,，吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在,_,、,_,_,。,叶绿体,1,2,3,4,5,解析,通过螺旋状的叶绿体与好氧细菌的关系可以看出进行光合作用的场所是叶绿体，色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而酶有的分布在类囊体薄膜上，有的分布在叶绿体的基质中。,类囊体的薄膜上,答案,解析,类囊体上和,叶绿体基质中,(3),恩格尔曼进行装置,C,的实验，其目的是什么？,_,_,，在,_,_,区域的细菌特别多。,找出不同颜色的,1,2,3,4,5,解析,在装置,C,的实验中，自变量是光色，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光区域的好氧细菌远远多于绿光区域。,光对光合作用的影响,答案,解析,红光和,蓝光,