课件21张PPT。 绝大多数的生物，
★ 活细胞所需能量的最终来源是
★活细胞通过光合作用把 转化为
第 4 节 能 量 之 源——光与光合作用太阳能太阳能化学能玉米的白化苗绿叶中色素的提取和分离实验含量最多的色素————
含量最少的色素————
两相邻色素带之间距离最远——
两相邻色素带之间距离最近—— 叶绿素a胡萝卜素胡萝卜素 与 叶黄素叶绿素a 与 叶绿素b太阳光三棱镜红 橙 黄绿 青 蓝 紫叶绿体色素滤液红光、蓝紫光哪去了？被色素吸收了！！ 2.色素的作用波长390 nm760 nm 2.色素的作用叶绿素吸收量大：蓝紫光红光吸收量最少：绿光 2.色素的作用类胡萝卜素吸收量大：蓝紫光知识梳理[]为什么叶绿素呈现绿色？叶绿素主要吸收蓝紫光和红光（叶绿素对绿光吸收量最少，绿光被反射出来） 2.色素的作用①色素都可吸收光
②不同色素吸收不同波长的光
吸收光能（此光能都可用于光合作用）（光合作用所利用的光都是可见光）蓝紫光红光蓝紫光思考温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？如果选用补充光源呢？ 3.色素存在的位置—— 叶 绿 体1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素。1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光和作用中的功能，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，即叶绿体。类 囊 体基 质含有酶(1) 叶绿体的结构1g菠菜叶片中类囊体的总面积达60m2,膜的面积很大！为什么?外膜
内膜
基质
基粒：
——含有多种酶(1) 叶绿体的结构恩格尔曼的实验(2) 叶绿体的功能（2）叶绿体的功能 资料1： < 2. 实验的妙处>
选材好: 水绵的叶绿体易于观察;好氧细菌可确定放氧多的位置
实验条件好: 无空气又黑暗→可排除氧和光的干扰
设对比实验: 极小的光束→叶绿体可分为光照多,光照少的部位
资料1： < 1. 结论>
氧气是叶绿体释放出来的
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所资料2: < 结论 >
叶绿体是光合作用的场所恩格尔曼的第二个实验拓展题1. 水层吸收红光、橙光>蓝光、绿光短波长的光到达水深层2. 绿藻吸收红光、蓝光绿藻分布较浅层红 橙 黄绿 青 蓝 紫波长390 nm760 nm 红藻吸收蓝光、绿光绿藻分布较深层二、光合作用的原理和应用1. 光合作用的探究历程：
第4节 能量之源——光与光合作用
●从容说课
光合作用是生物界乃至整个自然界最基本的物质代谢和能量代谢，光合作用也真实地显示出生命系统的自主性和高度有序性。初中阶段，学生通过一系列探索性实验，初步形成光合作用的概念。高中生物学课本将为学生提供光合作用的研究史料，期望学生不仅能从光合作用的发现过程中深化对概念的理解，而且能受到科学家崇高的精神境界的熏陶，领悟科学探究的方法。因此，教学中要组织学生认真学习和讨论这一部分史料。光合作用内容的学习始于绿叶中色素吸收和转化光能，教学中要指导学生做好《绿叶中色素的提取和分离》的探究性实验，并借助投影机、三棱镜和新鲜菠菜叶片滤液和新鲜胡萝卜滤液等材料做好绿叶中色素吸收光谱的演示实验，通过叶绿体结构的学习让学生进一步体会到生物体结构与功能的相统一。光合作用的光反应和暗反应过程是本小节的重点和难点，要让学生重点掌握这两个过程中的物质变化和能量变化以及发生的部位和条件，并从物质和能量转变的高度去认识光合作用的意义。为了更好地让学生认识光合作用原理在农业生产中的应用，可通过自主与合作学习的方式，尝试让学生利用各种媒体去调查和收集农业生产上有哪些提高光合作用强度的措施，并组织好学生完成教材中的探究活动——环境因素对光合作用强度的影响。
●三维目标
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。
（3）说明光合作用以及对它的认识过程。
（4）尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
（5）说出光合作用原理的应用。
（6）简述化能合成作用。
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。
（3）活动与探究：通过探究“环境因素对光合作用的影响”，初步学会科学研究的一般方法，发展科学探究能力。
3.情感态度与价值观
（1）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。
（2）通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学。
●教学重点
1.绿叶中色素的种类和作用。
2.光合作用的发现及研究历史。
3.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
4.影响光合作用的环境因素。
●教学难点
1.光反应和暗反应的过程。
2.探究影响光合作用强度的环境因素。
●教具准备
多媒体课件、各种实验器材、学生实验设计报告和相关照片等，教学挂图。
●课时安排
3课时
第一课时 捕获光能的色素和结构
●教学过程
［课前准备］
（1）制作多媒体课件；
（2）《绿叶中色素的提取与分离》实验所需的材料用具；
（3）收集菠菜、韭菜、黄瓜叶、空心菜、生菜、油菜、白玉兰、番薯叶等新鲜绿叶；
（4）色素在滤纸条上分离的样品；
（5）投影机、三棱镜；
（6）新鲜菠菜叶片滤液和新鲜胡萝卜滤液。
（7）学生2人为一组，在课前采集新鲜幼嫩绿叶20 g。
［情境创设］
教师：我们经常听到这样的一句话：万物生长靠太阳。为什么这么说呢？请同学们观察以下数据：据统计：①地球表面上的绿色植物每年大约制造了4 400亿吨有机物；②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11×1018 kJ，这个数字大约相当于240 000个三门峡水电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需能量的100倍。
教师：根据以上资料，我们可以得出什么结论？
学生：对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。
教师：那么太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的呢？
学生：光合作用。
教师：对。这就是我们今天开始学习的新内容：光与光合作用。
（显示板书：第4节 能量之源——光与光合作用）
［师生互动］
1.绿叶中色素的提取与分离
教师：本节内容分两个部分，今天我们先来学习第一部分：捕获光能的色素和结构。
（显示板书：一 捕获光能的色素和结构）
教师：同学们已经知道生物生命活动所需要的能量归根到底来自植物通过光合作用所吸收的光能，不知同学们有没有思考过这样的问题：植物是靠细胞中的哪些物质去捕获光能的？
学生：不知道。
教师：那大家又是否想过为什么不同植物叶片的颜色会不同，以及相同植物的叶片在不同时期也会不同这些问题呢？
学生：那是因为植物含有色素。
教师：对啦。正是因为植物含有色素，才让我们看到一个五彩缤纷的世界，也正是植物含有色素，才能捕获太阳光能。我们先来学习“捕获光能的色素”这一内容。
（显示板书：1.捕获光能的色素）
教师：绿叶中的色素究竟有哪些不同种类？它们分别又是什么颜色的？以及各种色素在绿叶中的含量是否相同呢？带着这些问题我们一起来做《绿叶中色素的提取与分离》实验。
教师：研究叶绿体中的色素，我们首先要做的就是把色素从绿叶中提取出来，色素提取量的多少与实验的成败有没有关系？
学生：有。
教师：那我们应选择什么样的叶片作为实验材料呢？
学生：应选择叶色较深，也就是浓绿色的新鲜叶片作为实验材料。
教师：很好。现在每两个同学为一组，以你们课前在校园里所采集到的新鲜幼嫩绿叶或用我收集到的菠菜、韭菜、黄瓜叶、空心菜、生菜、油菜、白玉兰、番薯叶等新鲜绿叶为实验材料。
学生选择叶片。
教师：接下来我们要考虑的是如何才能把绿叶中的色素提取出来。不知同学们是否还记得，我们在学习《生物学》（人教版，七年级上册）《绿叶在光下制造淀粉》实验时知道，可以用酒精溶解叶绿素，从而使叶片变成黄白色。为什么会这样？
学生：说明酒精可以溶解叶绿素。
教师：非常好。绿叶中的色素不仅能溶解于酒精，还可以溶解于丙酮、石油醚等有机溶剂。所以我们今天的实验有酒精、丙酮、石油醚三种有机溶剂供大家选择，看看哪种实验效果最好。
教师：当我们把绿叶中的色素溶解于丙酮等有机溶剂以后，又可以利用什么方法将它们分离开来呢？其实，绿叶中的色素不只一种，而且它们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。这样，几分钟之后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
教师：下面我们按以下步骤进行实验。同学们在实验过程中思考相关问题：
步骤
操作方法
学生思考
（1）提取绿叶中的色素
5 g绿叶放入研钵中快速研磨研磨液
①加入SiO2、CaCO3的作用是什么？
②研磨时为什么要迅速而充分？
③将滤液收集到试管后，为什么要用棉塞将试管口塞严？
学生也可自主选择等量的丙酮、石油醚
（2）制备滤
纸条
将干燥的定性滤纸剪成长与宽小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，放入试管下端，并在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线
若滤纸条的一端不剪去两角，则实验结果如何？可设置对照实验探究
（3）画滤液
细线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再重复一两次
重复画一两次的目的是什么？
可用盖玻片的垂直边代替
（4）分离绿叶中的色素
将3 mL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。注意：不能让滤液细线触及层析液
①为什么不能让滤液细线触及层析液？如滤液细线没入层析液中，实验结果如何？可设置对照实验探究。
②为什么要用棉塞塞紧试管口？
可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯
（5）观察与 记录
观察试管内滤纸条上出现了几条色素带，以及每条色素带的颜色、排序和宽窄
根据实验结果，可得出什么结论？
（6）实验结果展示
将实验结果（滤纸条）贴在课本P98左下角空白处
在课本P98左下角空白处画出如右图的滤纸条，绘出你观察到的色素带，并在每条色素带旁边标明颜色。注意每条色素带的宽窄比例
教师在指导学生实验的过程中，可适当地提示学生如何合作学习，如一名同学提取绿叶中的色素，另一名同学则制备滤纸条；又如一名同学做滤纸条剪去两个角的实验，另一名同学则做滤纸条不剪去两个角的实验，然后比较实验结果的不同。
教师：实验结束啦，现在让我们一起来看看实验结果是怎么样的。下面请每个小组将你们认为最好的其中一条滤纸条交到我这里来。
教师将学生交上来的滤纸条与自己所做的样品一起用实物投影仪显示出来。
教师：刚才实验过程中，提取色素所用的有机溶剂有酒精、丙酮、石油醚三种，但结果却相同，这说明什么问题呢？
学生：说明了绿叶中的色素能溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂。
教师：对啦。虽然我们每个组所用绿叶的品种是不同的，但现在我们所看到的实验结果却基本上是相似的，这又说明了绿叶中的色素主要有几种？
学生：4种。
教师：没错。滤纸条上的色素由上至下，分别是什么颜色？
学生：依次是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。
教师：很好。橙黄色的是胡萝卜素，黄色的是叶黄素，蓝绿色的是叶绿素a，而黄绿色的是叶绿素b。其中胡萝卜素和叶黄素合称为类胡萝卜素，叶绿素a与叶绿素b则合称为叶绿素。
（显示板书：见下）
（如果学生得不到正确的结果，则可组织学生分析讨论实验失败的可能原因）
教师：实验过程中我们做了两种滤纸条，一种是剪去两个角的，一种则不剪去两个角。色素在滤纸条上的扩散有什么不同？
学生：剪去两个角的滤纸条上的色素带扩散速度一致，色素在滤纸条上平行排列；而没有剪去两个角的滤纸条上的色素带，边缘扩散得比较快，中间扩散得慢，所以看起来色素带是两边高中间低。
教师：因此我们在制备滤纸条时要将一端剪去两个角的目的是什么啊？
学生：使色素在滤纸条上的扩散速度一致。
教师：说得好。
教师：刚才有没有哪位同学把滤液细线浸入层析液中的？
学生：有。
教师：实验结果如何？
学生：得不到4种色素带。
教师：为什么会这样？
学生：是不是滤液细线上的色素溶解到层析液当中啦？
教师：正是如此。所以本实验成功的关键之一就是不能让层析液没及滤液细线。
2.色素对光的吸收
教师：既然绿叶中含有4种不同颜色的色素，那为什么我们所看到的叶子往往是绿色 的呢？
学生：可能是因为叶绿素的含量较多的原因吧。
教师：叶绿素含量较多是其中一方面的原因。据分析，绿叶中叶绿素的含量约占3/4，而类胡萝卜素约占1/4。
（补充显示板书：叶绿素含量约占3/4，类胡萝卜素含量约占1/4）
教师：另一个主要原因则是因为色素对不同波长的光的吸收是有差别的，由于叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。那么，这4种色素主要吸收哪些波长的光呢？我们来看看以下的实验：
演示实验A
①利用投影仪的光源和三棱镜，可见到清晰的七色光谱可见光；
②将已制备好的新鲜的菠菜色素滤液（滤液中的色素主要是叶绿素）倒入培养皿中（薄薄的一层），将培养皿放在投影仪的光源和三棱镜之间，让学生观察光谱区的变化。
教师：通过以上实验，我们可以发现当叶绿素提取液放在光源与三棱镜之间，光谱区出现什么样变化？
学生：两头光谱（红光光谱区和蓝紫光光谱区）变暗，其他变化不大。
教师：为什么会这样？
学生：被色素吸收了，所以变暗。
教师：从这里我们可以得出什么结论？
学生：叶绿素主要吸收红光与蓝紫光。
教师：总结得很好。接下来我们继续观察另一个实验。
演示实验B
①利用投影仪的光源和三棱镜，可见到清晰的七色光谱可见光；
②将已制备好的新鲜的胡萝卜素提取液（取胡萝卜，制取滤液，滤液中色素多数是类胡萝卜素），将提取液倒入培养皿中（薄薄的一层），将培养皿放在投影仪的光源和三棱镜之间，让学生观察光谱区的变化。
教师：通过这个实验，我们可以发现光谱区出现了什么变化？
学生：蓝紫光光谱区变暗，其他变化不大。
教师：说明什么结论？
学生：类胡萝卜素主要吸蓝紫光。
教师：正确。
教师显示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱图。
教师：人们用更加精密的仪器测定得知，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。
（补充显示板书：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光）
3.叶绿体的结构
教师：现在我们已经知道绿叶中含有4种色素，那么，这些色素分布在细胞中的哪些部位呢？直到1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。1880年德国科学家恩格尔曼用水绵作实验材料进行光合作用的实验，发现了叶绿体是光合作用的场所。那么，叶绿体的结构如何，它又有哪些结构特点是与作为光合作用场所相适应 的呢？
（显示板书：2.捕获光能的结构——叶绿体）
教师显示叶绿体立体结构示意图。
教师：首先让我们回忆一下，哪些细胞才含有叶绿体？
学生：绿色植物的叶肉细胞。
教师：除了绿色植物的叶肉细胞，还存在于哪些细胞之中？
学生：植物幼嫩的茎也有叶绿体。
教师：对啦。
（显示板书：①分布：主要在绿色植物的叶肉细胞）
教师：叶绿体的形状又是怎样的？
学生：一般呈扁平的椭球形或球形。
教师：对。而且叶绿体可以根据光照的强弱来改变自己的形状，如外界光照较强，叶绿体则以侧面接受光照，如果外界光照较弱时则以正面接受光照。这样的特点有什么好处？
学生：保证接受到充分的光照，又可避免被较强的光照灼伤。
教师：回答得很好。
（显示板书：②形态：一般呈扁平的椭球形或球形）
教师：现在同学们仔细观察叶绿体的立体结构示意图，说说它由哪些结构组成？
学生：包括外膜、内膜、基粒和基质4部分。
教师：很好。叶绿体的外表有双层膜，双层膜是一种透明膜，膜是透明的，有什么好处？
学生：有利于光线的透过且被色素吸收。
教师：叶绿体内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满了基质。每个基粒都是由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。
（显示板书：见下）
教师：每个基粒都含有2个以上的类囊体，多者可达100个以上。据计算，1 g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟达60 m2左右。同学们思考一下，叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，有什么作用？
学生：极大地扩展了受光面积。
教师：没错。叶绿体中除含有吸收光能的4种色素外，还应该含有哪种物质？
学生：酶。
教师：为什么？
学生：因为光合作用是一系列复杂化学反应的过程，光合作用的顺利进行需要酶的参与。
教师：既然光合作用需要酶的参与，那么哪个外界因素肯定会影响到光合作用的效率？
学生：温度。
教师：如何影响？
学生：适当提高温度有利于提高光合作用效率，降温则会使光合作用效率降低。
教师：综上所述，我们可以得出叶绿体的功能是什么？
学生：光合作用的场所。
教师：非常好。
（显示板书：④功能：光合作用的场所）
教师：最后同学们能不能总结一下叶绿体作为光合作用场所，在结构与功能上有什么相适应的特点？
学生：叶绿体的双层膜是透明的，有利于光照的透过；叶绿体内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
教师：同学们归纳得很好。在初一的《生物学》（人教版，七年级上册）中我们已经知道，光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。那么，对于光合作用的过程是如何被人们一步步所揭示的呢？绿色植物又是如何通过光合作用把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的呢？我们下一节课继续学习。
［教师精讲］
1.关于《绿叶中色素的提取与分离》实验
滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色），这说明绿叶中的色素有4种。叶绿体中色素是光合作用的物质基础，色素吸收光能则是光合作用的动力。原核生物（自养型，如蓝藻等）没有叶绿体的结构，但这些生物细胞中同样含有能进行光合作用的色素。
2.关于色素吸收光谱特点
太阳辐射中含有紫外光（150～400 nm）、可见光（400～760 nm）和红外光（760～ 3 000 nm）。植物光合作用中所能利用的光主要是可见光中的红光、橙光和蓝紫光，其中对红橙光吸收最多，这些光称为生理有效光。射到叶片上的可见光中的绿光大部分被反射或透射掉，很少被吸收利用，所以绿光被称为生理无效光。因此，在农业生产中，有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，或在温室中悬挂发红色或蓝色光的灯，可以有效地提高蔬菜产量，道理就在这里。
3.叶绿体结构分析
在分析绿叶中色素的种类和吸收光谱的特性后，再进一步分析叶绿体的成分和结构特点与光合作用的关系。如叶绿体的双层膜是透明的，有利于光照的透过；叶绿体中的每个基粒由2～100个类囊体组成，可增大叶绿体内的膜表面，扩大色素的附着面，有利于提高光能的利用效率；叶绿体内的类囊体上和基质中含有多种与光合作用有关的酶，有利于光合反应高效地进行等。使学生理解生物的结构与功能相统一的特点。
［评价反馈］
1.从叶绿体中提取色素，选取下列哪一种叶片效果最好
A.厚硬似革质的绿色叶片
B.衰老、黄绿色的叶片
C.新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片
D.多浆汁或有特殊气味的绿色叶片
2.在叶绿体色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入丙酮，其目的是
A.防止叶绿素被破坏
B.使叶片充分磨碎
C.使各种色素充分溶解在丙酮里
D.为了使叶绿素溶解在丙酮里
3.在圆形滤纸的中央点上粘叶绿体的色素滤液，进行色素分析，会得到近似同心环状的四个色素圈，排在外圈的色素呈
A.橙黄色 B.黄色 C.蓝绿色 D.黄绿色
4.叶绿体中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是
A.色素提取液中色素已经分层
B.阳光的照射使不同色素彼此分开
C.丙酮有使色素溶解并彼此分离的特性
D.各种色素在滤纸上的扩散速度不同
5.对绿色植物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
6.关于叶绿体和线粒体的共同叙述中，不正确的是
A.都是双层膜结构的细胞器
B.所含酶的功能都相同
C.都有基质和基粒
D.都不存在于原核细胞中
7.绿色植物细胞中，与能量转换有关的一组细胞器是
A.线粒体和叶绿体 B.核糖体和高尔基体
C.中心体和内质网 D.高尔基体和叶绿体
8.研磨过程中加入少许SiO2与CaCO3的作用是________________________________。
9.将滤液收集到小试管中，必须用______________将试管口塞紧，目的是为了__________________________。
答案：1.C 2.C 3.A 4.D 5.D 6.B 7.A
8.加入SiO2的目的是为了研磨得充分；加入CaCO3是为了防止研磨时防止叶绿素被破坏
9.棉塞 防止丙酮挥发
［课堂小结］
［布置作业］
（1）完成课后P100练习；（2）回答课本P97、P98和P100的讨论题。
［课后拓展］
1.实验设计：探究不同颜色新鲜叶片中色素的种类与含量
提示：根据当地实际情况，搜集不同颜色的常见新鲜幼嫩叶片，如大白菜、洋紫苏、洒金榕、一品红等蔬菜或植物的叶片，参照课本P97《绿叶中色素的提取和分离》的实验原理、材料用具和方法步骤进行实验，观察不同颜色新鲜叶片中色素的种类与含量的相对 多少。
2.比较同一植物不同叶龄的叶片中色素的含量与种类
提示：以不同叶龄（如幼叶、成叶和老叶）的新鲜菠菜叶（或其他叶片）为实验材料，实验原理、材料用具和方法步骤参照课本P97《绿叶中色素的提取和分离》的实验，观察同一植物不同叶龄的叶片中色素的种类与含量的相对多少。
●板书设计
第4节 能量之源——光与光合作用
第一课时 捕获光能的色素和结构
1.捕获光能的色素
2.捕获光能的结构——叶绿体
（1）分布：主要在绿色植物的叶肉细胞
（2）形态：一般呈扁平的椭球形或球形
④功能：光合作用的场所
●习题详解
一、练习（课本P100）
（一）基础题
1.（1）×（叶绿体中的色素有4种，都能吸收光能）
（2）√（叶绿体内含有许多基粒，而每个基粒都含有2个以上，甚至高达100个以上的类囊体，极大地扩展了细胞内的膜面积）
2.B
3.结论：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。
（二）拓展题
1.植物吸收光能的色素，还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中。
2.有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即达深水层的光线是相对的富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
二、问题探讨（课本P97）
1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。
2.因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。
三、本节聚焦（课本P97）
1.捕获光能的色素有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b 4种。
2.叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，其结构包括外膜、内膜、基粒和基质。
3.叶绿体的双层膜是透明的，有利于光照的透过；叶绿体中的每个基粒由2～100个类囊体组成，可增大叶绿体内的膜表面，扩大色素的附着面，有利于提高光能的利用效率；叶绿体内的类囊体上和基质中含有多种与光合作用有关的酶，有利于光合反应高效地进行。
四、实验（课本P98）
1.滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上扩散的快慢也不一样。
2.滤纸条上的滤液细线如果触及层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。
五、与社会的联系（课本P99）
可选择红色或蓝色的塑料薄膜（或玻璃）代替普通塑料薄膜（或玻璃）；补充光源可选择在温室内悬挂发红色或蓝色光的灯管。
六、资料分析（课本P100）
1.恩格尔曼实验结论：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的 场所。
2.提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境可排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果等。
3.叶绿体是光合作用的场所。
第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构
一、选择题
1.下列关于叶绿体色素的叙述,错误的是( )
A.叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光
B.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同
C.利用纸层析法可分离4种叶绿体色素
D.乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能
解析:叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。叶绿体中叶绿素含量约为3/4,类胡萝卜素含量约为1/4。不同色素在层析液中的溶解度不同,在滤纸条上的扩散速度不同,可用纸层析法对其进行分离。乙醇提取的叶绿体色素只要结构没有被破坏,仍是可以吸收光能的。
答案:D
2.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中,收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是( )
①未加石英砂,研磨不充分 ②一次加入大量的无水乙醇提取 ③分次加入少量无水乙醇提取 ④使用放置数天的菠菜叶
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
解析:提取的滤液绿色过浅的原因包括内因和外因两方面,内因如植物种类、叶片衰老程度或叶片久置未见光等,外因如研磨不充分,色素没有释放出来,或加入的提取液太多过度稀释了滤液等。
答案:D
3.下列关于叶绿体的色素的叙述,错误的是( )
A.矿质元素能影响叶绿素的合成
B.提取叶绿素时选用层析液的原因是色素可溶于有机溶剂
C.低温条件下色素合成受阻
D.黄化苗中无叶绿素,但有其他色素存在
解析:Mg是合成叶绿素的主要元素;提取叶绿素是利用叶绿体中的色素溶解于有机溶剂如酒精或丙酮(相似相溶),形成色素液,层析液的作用是溶解并分离不同的色素,这是两个不同的过程;低温会降低酶的活性,进而影响色素的合成;黄化苗因缺光而不能产生叶绿素,但有胡萝卜素、叶黄素等色素,所以变黄。
答案:B
4.在绿叶中色素的提取和分离实验中,扩散速度最快的色素是( )
A.叶绿素 a B.叶绿素 b
C.胡萝卜素 D.叶黄素
答案:C
5.下图表示“绿叶中色素的提取和分离”实验中纸层析的结果,据图判断用作实验材料的叶片颜色为( )
/
A.红色 B.黄色
C.绿色 D.紫色
解析:在叶绿体色素提取分离实验中,滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,由图可知,叶绿素含量比类胡萝卜素含量少,用作实验材料的叶片应呈黄色。
答案:B
6.在进行绿叶中色素的提取和分离实验时,不让层析液没及滤液细线的原因是( )
A.滤纸上的几种色素会扩散不均匀而影响实验结果
B.滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散
C.色素会溶解在层析液中而使实验失败
D.滤纸上的几种色素会混合起来不分散
解析:层析液是有机溶剂,色素易溶于有机溶剂。若层析液没及滤液细线,色素就会溶于层析液而得不到色素带。
答案:C
7.为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验,装片需要给予一定的条件,这些条件是( )
A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
答案:B
8.某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下),与正常叶片相比,实验结果是( )
A.光吸收差异显著,色素带缺第2条
B.光吸收差异不显著,色素带缺第2条
C.光吸收差异显著,色素带缺第3条
D.光吸收差异不显著,色素带缺第3条
解析:叶绿体中的叶绿素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,所以当对水稻叶黄素缺失突变体进行红光照射时,光吸收差异不显著;正常叶片叶绿体中的色素提取后层析的结果,自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b,故B项正确。
答案:B
9.1880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上,并在水绵悬液中放入好氧细菌,观察细菌的聚集情况。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是( )
A.细菌对不同的光反应不一样,细菌聚集多的地方,细菌光合作用强
B.好氧性细菌聚集多的地方,O2浓度高,水绵光合作用强
C.好氧性细菌聚集多的地方,产生的有机物多,水绵光合作用强
D.好氧性细菌大量消耗O2,使水绵光合作用速度快,则该种光有利于光合作用
答案:B
10.把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间,从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是( )
A.红光和蓝紫光区
B.黄光和蓝紫光区
C.绿光和红光区
D.黄光和绿光区
解析:叶绿体色素吸收可见太阳光用于光合作用,可见太阳光被三棱镜分色,可以分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色,叶绿素对可见太阳光有两个吸收高峰,在红光区和蓝紫光区,而类胡萝卜素只有一个吸收高峰,在蓝紫光区。太阳光在红光区和蓝紫光区被吸收,故变暗。
答案:A
11.下列关于叶绿体的叙述,正确的是( )
A.植物细胞中均含有叶绿体
B.叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同
C.叶绿体中所含色素分布在叶绿体类囊体薄膜和基质中
D.叶绿体中含有少量DNA和RNA
解析:叶绿体主要分布在植物的绿色叶片等见光的部位,并不是植物的所有细胞均含有叶绿体,如根尖细胞不含叶绿体。不同的基质中所含化合物的成分不同,功能也不同。叶绿体中能吸收光能的4种色素都只分布在叶绿体的类囊体薄膜上,在叶绿体基质中不含色素。
答案:D
12.将A、B、C、D 4盆长势均匀的植物置于阳光下,A添加品红色光照,B添加绿色光照,C隔品红色滤光片,D隔绿色滤光片(如图所示)。经过一段时间后,各盆植物长势最好的是( )
/
解析:在一定范围内,光照越强,光合作用越强,植物长势越好。C、D隔滤光片,其光照强度均低于A、B,又因叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光的吸收最少,故A的长势最好。
答案:A
二、非选择题
13.分别在A、B、C三个研钵中加入5 g剪碎的新鲜菠菜绿叶,并按下表所示添加试剂,经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液,并进行色素分离实验,其中一种溶液色素分离结果如图所示。请回答下列问题。
处理
A
B
C
二氧化硅(少量)
+
+
+
碳酸钙(少量)
-
+
+
无水乙醇(10 mL)
+
-
+
蒸馏水(10 mL)
-
+
-
/
(1)图中乙色素表示 ,该图所表示的实验结果属于 处理得到的溶液。?
(2)若利用A处理得到的溶液进行纸层析,得到的实验结果与图示结果 (填“相同”或“不同”),理由是 ?
。?
(3)进行色素分离实验中,层析时关键应注意 。?
答案:(1)叶绿素a C
(2)不同 未加碳酸钙,部分叶绿素被破坏,图中甲、乙对应色素含量较少
(3)不要让滤液细线触及层析液
14.下图是叶绿体的亚显微结构示意图,请据图回答问题。
/
(1)写出下列结构的名称。
1 ,2 ,3 ,4 。?
(2)叶绿体中吸收光能的色素主要有 和 两大类,它们分布在[ ] 。?
(3)有些蔬菜大棚内长时间开着红色或蓝色光的灯,这主要是因为叶绿体中的 主要吸收日光中的红光和蓝紫光, 和 主要吸收蓝紫光。?
(4)叶绿体内部具有巨大的膜面积是因为叶绿体内存在大量的 和 。?
答案:(1)外膜 内膜 基粒 基质
(2)叶绿素 类胡萝卜素 3 基粒
(3)叶绿素 胡萝卜素 叶黄素
(4)基粒 类囊体
第22课时 捕获光能的色素和结构
目标导航 1.说出叶绿体中色素的种类和作用。2.说出叶绿体的结构和功能。
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
(1)提取：叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，这两类色素都溶于有机溶剂，所以可以用____________等有机溶剂提取。
(2)分离：这些色素在层析液中的__________不同，它们随层析液在滤纸条上的__________也不同，溶解度______的随层析液在滤纸上扩散得______；反之则慢。这样，色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
2．实验步骤
3．实验结果
滤纸条上出现的四条不同颜色的色素带，如图所示：
二、叶绿体的结构与功能
1．分布：主要分布在植物的________细胞内。
2．形态：扁平的________或________。
3．结构
4．功能：绿色植物进行光合作用的场所。
5．叶绿体功能的验证实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论
①__________是进行光合作用的场所。
②O2是由__________释放的。
知识点一 绿叶中色素的提取和分离
1．下图表示“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图作答。
(1)图①放入研钵内的物质：A.____________10 mL，作用是____________________；B.____________少许，作用是研磨得更充分；C.__________少许，作用是____________________________________________________________________。
(2)将糨糊状研磨液迅速倒入玻璃漏斗中过滤，漏斗基部放一块________________。
(3)③剪去两角的目的是______________________________________，画滤液细线的要求是______________。
(4)④层析操作过程应注意__________________________；层析的原理是______________________________________；加盖的目的是________________________；色素带最宽的是__________，扩散速度最快的是____________。
知识点二 叶绿体的结构和功能
2．为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是 ( )
A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
3．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．叶绿体普遍分布在植物细胞中
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和蓝紫光进行光合作用
基础落实
1．在日光下，植物叶片中的叶绿素 ( )
A．大量吸收绿光 B．等量吸收不同波长的光
C．主要吸收蓝紫光和绿光 D．主要吸收蓝紫光和红光
2．叶绿体中不含有的成分是 ( )
A．DNA和RNA B．与光合作用有关的酶
C．色素 D．与呼吸作用有关的酶
3．将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅的叶片所在的试管是 ( )
注：“＋”表示具有该条件。
A．① B．② C．③ D．④
4．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是( )
①未加石英砂，研磨不充分 ②一次加入大量的无水乙醇提取 ③分次加入少量无水乙醇提取 ④使用放置数天的菠菜叶
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
5．下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述正确的是 ( )
A．加入碳酸钙防止滤液挥发
B．用NaCl溶液提取叶片中的色素
C．用无水乙醇或丙酮分离滤液中的色素
D．加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨
6．某同学在做完“绿叶中色素的提取和分离”实验后，画出了四种色素在滤纸条上分布的模式图，以此表示色素的含量及间隔距离的大小，其中比较能显示真实情况的是 ( )
能力提升
7．分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中加2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。
处理
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
SiO2(少量)
＋
＋
＋
CaCO3(少量)
－
＋
＋
95%乙醇(10 mL)
＋
－
＋
蒸馏水(10 mL)
－
＋
－
注：“＋”表示加，“－”表示不加。
则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中的溶液颜色分别是 ( )
A．几乎无色、黄绿色、深绿色
B．深绿色、几乎无色、黄绿色
C．黄绿色、深绿色、几乎无色
D．黄绿色、几乎无色、深绿色
8．将长势相同的三盆麦苗分别置于钟罩内，如下图所示，若干天后，与丙盆相比，甲、乙两盆麦苗的长势是 ( )
A．甲、乙、丙三盆麦苗长势相近
B．甲与丙长势相近，乙比丙长势差
C．乙与丙长势相近，甲比丙长势差
D．甲、乙长势都比丙好
9.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验时的改进装置，下列与之有关的叙述中，错误的是 ( )
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
10．下列关于叶绿体基粒的说法中，正确的一组是 ( )
①每个叶绿体基粒含有几个到几十个类囊体 ②类囊体的薄膜上有进行光合作用的色素 ③基粒附着在内膜的突起——嵴上 ④光合作用有关的酶全都分布在基粒上
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
11．下列关于叶绿体的叙述中，正确的是 ( )
A．植物细胞均含有叶绿体
B．叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同
C．叶绿体中所含色素分布在叶绿体类囊体薄膜上和基质中
D．叶绿体中含有少量DNA和RNA
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
综合拓展
12．为验证叶绿素合成所需的条件，有人设计了如下实验：
实验步骤：
①配制培养基：1号(含蔗糖、水、植物必需的各种矿质元素等)，2号(不含Mg，其他成分与1号相同)。
②小麦种子用清水浸泡后消毒，在无菌条件下，将种子的胚剥离，去掉胚乳。
③在无菌条件下，将胚接种在培养基上。培养两周后，观察幼苗的颜色。如下表所示：
甲
乙
丙
丁
培养基
1号
2号
1号
1号
培养基数目
5
5
5
5
每个培养基接
种胚的数目
10
10
10
10
培养条件
光照16 h/d、
25℃
？
黑暗、
25℃
光照16 h/d、
10℃
实验结果
(幼苗颜色)
绿色
黄色
黄色
黄绿色
请分析回答下列问题：
(1)在该实验设计中，为什么每组用5个培养基，且每个培养基中接种10粒种子的胚？________________________________________________________________________。
(2)实验中为何不采用完整的种子，而是去掉胚乳，只将胚接种到培养基上萌发？________________________________________________________________________。
(3)乙组的培养条件很可能是____________________________________。
(4)甲组起________作用，通过实验可得出结论：叶绿素的合成需要____________________________________。
答案 知识清单
一、1.(1)无水乙醇 (2)溶解度 扩散速度 高 快 2．二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 棉塞 两角剪去 风干后 带有色素 滤液细线 3.橙黄色 叶黄素 蓝紫光 叶绿素a 黄绿色 红光 蓝紫
二、1.叶肉 2.椭球形 球形 3.外膜 内膜 类囊体 叶绿体基质 5.(1)叶绿体
(2)①叶绿体 ②叶绿体
对点训练
1．(1)无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 防止研磨过程中色素被破坏 (2)单层尼龙布 (3)防止两边的色素层析时扩散过快 细、齐、直 (4)层析液不要触及滤液细线 四种色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素
解析 (1)①中加入无水乙醇(A)的作用是将绿叶中的色素溶解在其中，提取色素。加入二氧化硅(B)可使叶绿体和细胞容易破碎。加入碳酸钙(C)中和细胞破碎溢出的有机酸，可防止叶绿素中的镁被氢取代，形成去镁叶绿素。(2)过滤研磨液时，漏斗基部放一块单层尼龙布，不用滤纸过滤，目的是防止色素吸附到滤纸上。(3)滤纸剪去两角的目的是防止两边色素扩散过快，画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)层析时注意层析液不要没及滤液细线。层析原理是毛细现象使层析液迅速沿滤纸条上升，四种色素溶于层析液中，因分子结构等差异，造成色素在滤纸条上的扩散速度不同，有的快一些，有的慢一些，从而达到分离的目的。加培养皿盖的目的是防止层析液挥发。色素带最宽的是叶绿素a(含量最多)，扩散速度最快的是胡萝卜素(含量最少)。
实验链接 实验成功的关键
(1)叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。
(2)研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。
(3)滤液细线不仅要求细、直、齐，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画一两次。
(4)滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
2．B
解析 本题主要考查了叶绿体功能验证的相关实验设置，具体分析如下：
实验链接 恩格尔曼实验设计巧妙之处
(1)实验材料选择水绵和好氧细菌：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(2)没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。
(3)用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。
(4)进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验：明确实验结果完全是由光照引起的。
3．B [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。]
思路导引 主要考查叶绿体的结构及其色素的种类和功能。解题思路是根据结构决定功能的特点，识记能进行光合作用的叶绿体的相关结构知识。
方法点拨 (1)选择大棚薄膜或温室玻璃的颜色时，应根据色素对不同光的吸收量及生产需要进行选择，一般选用无色薄膜或玻璃。
(2)叶绿体是进行光合作用的基本单位，具备进行光合作用的条件，注意不同部位发生的反应过程有所不同。
课后作业
1．D [叶片中的色素对可见光中不同波长的光吸收量不同，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收量最低。]
2．D [在叶绿体基质中含有少量的DNA和RNA，基粒类囊体薄膜上含有光合色素，与光合作用有关的酶存在于基粒类囊体薄膜上和基质中，因此叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体不能进行呼吸作用，也就是说叶绿体内不含有与呼吸作用有关的酶。]
3．D [叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收较少，所以叶片呈现绿色。在其他条件相同的情况下，用白光、蓝光、红光、绿光照射绿叶，绿光照射时光合速率最低，产生的淀粉最少，遇碘着色最浅。]
4．D [本题考查绿叶中色素的提取和分离实验中应注意的问题。叶绿体色素的滤液绿色过浅的原因包括外因和内因两部分。内因如植物种类不同、叶片衰老程度不同或叶片久置未见光等；外因如研磨不充分，叶绿素没有释放出来，或加入的提取液太多，过度稀释了滤液等。]
5．D [加入碳酸钙的目的是防止色素被破坏，用无水乙醇或丙酮提取色素而不是分离滤液中的色素。]
6．A [叶绿体中的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，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。这样，几分钟之后，叶绿体中的色素就在扩散过程中分离开来。在滤纸上，从下往上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。]
7．D [由题干信息可知研钵Ⅰ中未加入CaCO3和蒸馏水，研钵Ⅱ中未加入95%乙醇，研钵Ⅲ中未加入蒸馏水。解答此题的关键是要知道SiO2、CaCO3和95%乙醇在色素提取中的作用，以及缺少后可能出现的现象，再将三个研钵中可能出现的颜色与题干信息提供的三种颜色对应。色素提取中，SiO2可使研磨充分，CaCO3可保护叶绿素等色素免受破坏，95%乙醇用于溶解色素，色素不溶于蒸馏水。研钵Ⅰ中因未加CaCO3，部分叶绿素被破坏，因此提取液应呈黄绿色；研钵Ⅱ中未加入95%乙醇，色素不能被溶解，因而溶液几乎无色；研钵Ⅲ中能得到正常的提取液，溶液呈深绿色。]
8．C [甲盆麦苗得到的主要是绿光；同样，乙罩的麦苗得到的主要是红光和蓝紫光；丙盆的透明罩能透过各种波长的光，即麦苗能得到各种波长的光，显然丙盆是该实验中的对照组。由于麦苗进行光合作用主要利用的是可见光中的红光和蓝紫光，所以，乙盆与丙盆的麦苗长势相近，而甲盆中的麦苗缺少可利用的光能，长势较差。]
9．D [如图所示是一个绿叶中色素分离的实验装置，所以应把层析液倒入培养皿中，灯芯起到传递层析液的目的，把色素滴到a点让其在定性滤纸上扩散，四个圆圈中扩散最慢的即为圆圈最小的，它应该是呈黄绿色的叶绿素b。]
10．A [叶绿体中的基粒是由几十个类囊体堆叠形成的结构；光合作用有关的酶不仅分布在基粒上，而且还分布在叶绿体基质中。]
11．D [叶绿体主要分布在植物的绿色叶片等见光的部位，不是植物所有细胞均含有叶绿体，如根尖细胞就不含叶绿体。不同的基质中所含化合物的成分不同，功能也不同。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薄膜上，在叶绿体的基质中不含有色素。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。]
12．(1)如果样本数量太少，会因为偶然误差而影响实验结果 (2)因为种子的胚乳中可能含有Mg，去掉胚乳后，采用不同的培养基为胚的萌发提供营养，以排除这一干扰 (3)光照16 h/d、25℃ (4)对照 Mg、光照和适宜的温度
第4节 能量之源──光与光合作用
一、 教学目标
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。
3.说明光合作用以及对它的认识过程。
4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
5.说出光合作用原理的应用。
6.简述化能合成作用。
二、 教学重点和难点
1.教学重点
（1）绿叶中色素的种类和作用。
（2）光合作用的发现及研究历史。
（3）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
（4）影响光合作用强度的环境因素。
2.教学难点
（1）光反应和暗反应的过程。
（2）探究影响光合作用强度的环境因素。
三、教学方法
探究法、实验法、讲述法、对比法
四、课时安排
2
五、教学过程
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答，教师提示。
〖提示〗1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。
2.因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。
〖板书〗一、捕获光能的色素和结构
〖问题〗以“本节聚焦”发问，引起学生的注意思考。
〖板书〗㈠捕获光能的色素
〖实验〗绿叶中色素的提取和分离。（到实验室做实验）
〖实验讨论〗学生思考讨论回答，教师提示。
〖提示〗1.滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：①胡萝卜素（橙黄色）、②叶黄素（黄色）、③叶绿素a（蓝绿色）、④叶绿素b（黄绿色）。这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样。
2.滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。
〖板书〗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。
〖与社会的联系〗人们根据上述科学原理，在需要人工补充光照的温室和塑料大棚中栽培农作物时，就可以根据所需要的光合作用产物的类型，来选择适合的光源以及玻璃或塑料薄膜了。例如，冷光镝灯的光谱成分接近于太阳光，且辐射出的热能比较少，是一种比较好的人工光源；又如，氙灯的可见光部分也近似于太阳光，但其紫外线和红外线则比太阳光的多，使用时应隔以玻璃或水层以吸收其紫外线或红外线。相比之下，日光灯的蓝紫光和绿光比太阳光的多而红光比太阳光的少；普通的白炽灯则蓝紫光比太阳光的少而红外光比太阳光多。科学家通过实验还发现，蓝色塑料薄膜育秧时有壮秧的效果，这一结果现已在不少地区的水稻育秧生产中得到应用。
二、叶绿体的结构
资料分析
1.恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
2.提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。
3.叶绿体是进行光合作用的场所。
〖板书〗叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所需的酶。
〖小结〗略。
〖作业〗练习
基础题
1.（1）×；（2）√。
2.B。
3.结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。
拓展题
1.植物体吸收光能的色素， 还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中。
2.提示：是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
（第一课时完）
〖板书〗二、光合作用的原理和应用
〖问题〗以“本节聚焦”的问题引起学生的注意思考。
〖板书〗㈠光合作用的探究历程
〖讲述〗结合课本的图，一步一步的引导。
〖旁栏思考题〗学生思考讨论回答，教师提示。
〖提示〗持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。
〖思考与讨论1〗学生思考讨论回答，教师提示。
1.光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。光合作用的反应式是：
CO2 + H2O (CH2O) + O2
2.提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。又如，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，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。
〖板书〗㈡光合作用的过程
CO2 + H2O (CH2O) + O2
〖讲述〗结合下面题目讲解。
填写图中光合作用过程的名称并回答问题：
（1）写出各标号的名称：
①_______ ②_______ ③_______
④________ ⑤_______ ⑥________
⑦_______ ⑧_______ ⑨_________
（2）光反应为暗反应提供了［ ］和［ ］（只填序号）。
（3）光反应和暗反应的场所分别是叶绿体的__________________和__________________。
答案：（1）① ② ③［H］ ④ATP ⑤ADP＋Pi ⑥ ⑦ ⑧ ⑨（2）［3］［4］（3）片层结构的薄膜 基质
〖思考与讨论2〗学生思考讨论回答，教师提示。
光反应阶段
暗反应阶段
所需条件
必须有光
有光无光均可
进行场所
类囊体的薄膜上
叶绿体内的基质中
物质变化
H2O分解成O2和［H］；形成ATP
二氧化碳被固定；C3被［H］还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi
能量转换
光能转变为化学能，储存在ATP中
ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能
联系
2.物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；
能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。
〖板书〗三、光合作用原理的应用
四、化能合成作用
〖讲述〗起初，人们认为只有绿色植物才能将二氧化碳转化为有机物，后来发现，即使没有叶绿素的参与，某些微生物也能将二氧化碳转化为有机物，这类微生物称做化能自养型微生物。这类微生物通过氧化如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等无机物，夺取无机物中的电子，通过电子传递链合成ATP和NADPH，再利用ATP和NADPH完成二氧化碳的还原和固定。广泛地分布在土壤和水域环境中的硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌等都属于这类微生物。例如，氢细菌通过将氢气氧化为水，硫细菌通过将硫化氢氧化为硫酸盐，硝化细菌通过将氨氧化为亚硝酸盐，或将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，来驱动二氧化碳的固定，完成有机物的合成。
（有可能补充方程式）
〖小结〗略。
〖作业〗练习一二。
基础题
1.（1）√；（2）×。
2.B。? 3.D。? 4.C。? 5.D。? 6.B。
7.光合作用中光反应阶段的能量来源是光能，暗反应阶段的能量来源是ATP。
8.白天若突然中断二氧化碳的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。
拓展题
1.（1）根据图中的曲线表明，7～10时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。
（2）在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。
（3）14～17时光合作用强度不断下降的原因，是因为此时光照强度不断减弱。
课件45张PPT。第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构自主学习 新知突破1．识记绿叶中色素的种类和作用。
2．理解叶绿体的结构。
3．掌握色素的提取分离的原理、操作步骤。1．色素的分类捕获光能的色素
2．色素的功能
(1)叶绿素主要吸收_________和_______。
(2)类胡萝卜素主要吸收_________。蓝紫色红光蓝紫光
[思考探讨] 1.液泡中的色素是哪种？
2．温室或大棚种植蔬菜，选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？
提示： 1.花青素，不参与光合作用。
2．无色玻璃或白色塑料薄膜。影响叶绿素合成的因素
(1)光是叶绿素形成的必要条件：一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素，叶片发黄。
(2)温度：叶绿素的生物合成过程，绝大部分都有酶的参与。一般来说，叶绿素形成的最低温度是－4 ℃，秋天叶片变黄和早春寒潮过后水稻秧苗变白等现象，都与低温抑制叶绿素形成有关。
(3)矿质元素：N、Mg是组成叶绿素的元素，植物缺N、Mg时，就不能形成叶绿素，呈缺绿病。1．叶绿体的结构叶绿体的结构和功能
(1)基粒是由许多________堆叠而成的。
(2)光合作用的色素分布在______________上，与光合作用有关的酶分布在_______________________中。
2．叶绿体功能：是进行___________的场所。类囊体类囊体薄膜类囊体薄膜和叶绿体基质光合作用
[思考探讨] 3.叶绿体分布在哪些结构中？
4．进行光合作用的生物必定有叶绿体吗？
提示： 3.叶肉细胞、幼茎皮层细胞、气孔的保卫细胞中有叶绿体。
4．不一定，蓝藻无叶绿体，但含有叶绿素等色素及光合作用酶也能进行光合作用。1．叶绿体的结构特点
(1)外膜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)内膜、叶绿体基质以及类囊体的薄膜上含有与光合作用有关的酶。
(3)由类囊体堆叠而成基粒，增大了膜面积，增加了反应面积。
(4)叶绿体基质中还含有少量的DNA和RNA。
①色素的分布：与光合作用相关的色素只分布在类囊体的薄膜上。
②酶的分布：与光合作用相关的酶分布在类囊体的薄膜上和基质上。 [记知识纲要] [背关键语句]
1．色素提取的原理：绿叶中色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，色素分离的原理：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。
2．绿叶中的色素包括：叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)、胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)。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。
3．叶绿体有双层膜，内有许多基粒，基粒之间充满基质，每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。
4．光合作用的色素只分布在类囊体上，与光合作用有关的酶分布在类囊体和基质中。合作探究 课堂互动叶绿体的结构及功能 下列有关叶绿体的说法，正确的是( )
A．叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同
B．叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上，酶都分布在基质中
C．叶绿体产生的O2除供自身利用外，还可被线粒体利用
D．线粒体产生的CO2被叶绿体利用至少需穿过8层磷脂双分子层
[自主解答] ________ 解析： 叶绿体内的类囊体堆叠形成基粒，扩大了细胞内的膜面积，这与线粒体不同，A错误；叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上；酶在类囊体薄膜和叶绿体基质中都有分布，B错误；光合作用不消耗O2，叶绿体产生的O2可被有氧呼吸第三阶段利用，剩余的O2释放到周围环境中，C错误；线粒体产生的CO2被同一细胞的叶绿体利用时穿过的膜层数最少，只需穿过2层线粒体膜和2层叶绿体膜共8层磷脂双分子层，D正确。
答案： D 叶绿体中的两个“不同”
(1)光合作用的酶和光合作用色素分布的位置不完全相同。光合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中，但光合色素只分布在类囊体的薄膜上。
(2)叶绿体和线粒体增大膜面积的方式不同。叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积，而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积。1．下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
解析： 叶绿体是由双层膜构成的，它们具有选择透过性，A、D正确；吸收光能的色素分布在由囊状结构堆叠而成的基粒上，B正确；与光合作用有关的酶分布在基粒上和基质中，C错误。
答案： C色素的提取与分离实验 下图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具，下列叙述错误的是( )A．图①加入研钵内的物质还有无水乙醇、SiO2、CaCO3
B．将糨糊状研磨液倒入②中，漏斗基部应放一块单层尼龙布
C．③画滤液细线的要求是细、齐、直
D．④层析结果色素带最宽的是叶绿素b，扩散最快的是叶黄素
[自主解答] ________
解析： 色素提取时加入无水乙醇的目的是溶解色素，加入SiO2的目的是使细胞中的色素更容易释放出来，加入CaCO2的目的是防止破坏色素，在过滤时漏斗的基部应放一块单层尼龙布，层析的结果是叶绿素a的色素带最宽，扩散最快的是胡萝卜素。
答案： D绿叶中色素的提取和分离
[实验原理]
色素提取：色素能够溶解于有机溶剂。
色素分离：色素在层析液中的溶解度不同，随层析液扩散的速度不同。 [实验步骤][操作要点]
(1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。
(2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。
(3)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
(4)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。2．下列关于色素的提取与分离实验的有关叙述中，错误的是( )
A．加入CaCO3是为了防止色素被破坏
B．加入SiO2有利于破坏叶肉细胞
C．加入无水乙醇的目的是溶解色素
D．滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离
解析： CaCO3是用来防止色素被破坏；SiO2是为了充分研磨；无水乙醇是用于提取色素的溶剂；色素的量合适才能使分离效果明显。
答案： D高效测评 知能提升1．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正确的是( )
A．植物细胞都有叶绿体，叶绿体普遍分布在植物的全部细胞中
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和蓝紫光进行光合作用
解析： 只有植物叶肉细胞、幼茎皮层细胞和保卫细胞中含有叶绿体，A错误；叶绿体通过类囊体垛叠成基粒，增大膜面积，C错误；叶绿体中的叶绿素吸收红光、蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，D错误。
答案： B
2．下列关于叶绿素的叙述，错误的是( )
A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析： 叶绿素a和叶绿素b所含的化学元素相同，都由C、H、O、N、Mg组成，A正确；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿素吸收的光能通过光合作用转变为储存在有机物中的化学能，B正确；叶绿素a在红光区的吸收峰值约为663 nm，叶绿素b在红光区的吸收峰值约为645 nm，C正确；绿叶中的色素对绿光的吸收极少，绝大多数绿光被反射出来，因此植物呈现绿色，D错误。
答案： D3．下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )
A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B．水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲＋乙)<(丙＋丁)
C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光
解析： 碳酸钙在提取色素时其作用是保护色素，图示中四种色素依次为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，它们的多少代表含量而不表示溶解度，当秋收时低温会破坏叶绿素，所以甲、乙的含量会降低，而且比丁、丙之和少，丙、丁两者主要吸收蓝紫光。
答案： B4．下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是( )
A．叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小
B．叶绿体的类囊体膜上含有进行光合作用所需的各种色素
C．光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的
D．光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物
解析： 色素吸收可见光，叶片之所以呈绿色，是因为叶绿体中色素对绿光吸收量最少，A错误；叶绿体中色素主要存在于类囊体的薄膜上，B正确；叶绿体中ATP的合成来自光合作用的光反应，C错误；在光合作用的暗反应中，每固定一分子CO2需要一分子五碳化合物，生成两分子三碳化合物，D错误。
答案： B5．下图是叶绿体中色素的提取和分离过程图解，根据所学知识回答下列问题；(1)图1是色素的提取，其中甲过程按a、b、c依次加入5 g绿叶、SiO2和CaCO3少许、10 mL________；加入c的作用是__________。
(2)图1中乙过程是过滤得到含有色素的滤液，其中用的单层尼龙布而不用纱布，原因是_______________________。
(3)图2中戊是沿铅笔细线画出含色素的滤液细线e，要求做到画出的e要________，所以在画线时每画一次滤液后要待干后再画下一次，重复2～3次。
(4)图2中己是纸层析分离色素的步骤，其中h是__________，g和f的位置关系是________________。
答案： (1)无水乙醇 溶解色素
(2)纱布对色素的吸收性强，会遗失部分色素，导致色素含量降低
(3)细、直、齐
(4)层析液 g不能没及f谢谢观看！
