光合作用与能量转化
一 捕获光能的色素和结构
学习目标
1.熟悉绿叶中色素的种类和作用。
2.理解叶绿体的结构和功能。
课堂探究
情境导学:
有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管,并且在白天也开灯。回答以下问题:
(1)用这种方法有什么好处?
(2)不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗?
(3)为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源?
自主合作探究
探究一、色素的种类和作用(阅读课本P98~99)
自主学习
1.为提高温室大棚蔬菜的产量,最好用 的塑料薄膜。温室内悬挂 色的灯管,请解释原因: 。?
2.叶片为什么出现绿色? ?
3.右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,请判定A和B分别为何种色素。
?
【合作探究1】
阅读课本P98~99文本及“绿叶中色素的提取和分离”实验,完成下列问题。
(1)绿叶中色素的提取实验中,用什么试剂提取色素,提取的原理是什么?
(2)绿叶中色素的分离实验中,用什么试剂将色素分离,其原理是什么?
(3)在色素的提取过程中,二氧化硅和碳酸钙的作用是什么?
(4)对画滤液细线的要求是什么?
(5)色素层析后,在滤纸条上自上而下有几条色素带,其颜色各是什么?
(6)绿叶中的色素分为哪两类,各包括哪些色素?
(7)绿叶中各种光合色素主要吸收哪些色光?
总结:(1)绿叶中的色素包括 和类胡萝卜素;前者包括 和 ;后者包括 和 。?
(2)叶绿素主要吸收 光和 光,类胡萝卜素主要吸收 光。?
(3)绿叶中色素的提取和分离实验中,采用 溶解并提取色素;采用 溶解并分离色素;加入 使研磨充分;加入 防止色素在研磨过程中被破坏。?
探究二、叶绿体的结构和功能(阅读课本P99~100)
自主学习
1.填出叶绿体的结构组成:
① ② ?
③ ④ ?
2.试分析叶绿体增大膜面积的方式是什么? ?
3.色素和酶在细胞内的分布:光合作用的色素存在于 上,与光合作用有关的酶存在于 和 中。?
【合作探究2】
阅读课本P100“叶绿体的结构”,观察“图5-13叶绿体的电镜照片”,完成下列问题。
(1)叶绿体的基本结构包括哪几部分?
(2)叶绿体基粒是由什么组成的,这有什么意义?
(3)类囊体膜上分布着哪些物质?
总结:(1)叶绿体的基本结构包括 。?
(2)基粒由 堆叠而成,这样可以大大增加叶绿体内的 面积。?
【合作探究3】
阅读课本P100~101“思考·讨论”,认真完成下列问题。
恩格尔曼的实验:
(1)根据资料1回答问题。
实验材料: 。条件: 。?
结果: 。?
(2)用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,现象 ,?
原因 。?
核心素养专练
1.叶绿体色素的纸层析结果显示,叶绿素b位于滤纸条的最下端,原因是( )
A.在层析液中的溶解度最小
B.在层析液中的溶解度最大
C.分子量最小
D.分子量最大
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 ②一次性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
3.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
4.
将新鲜菠菜绿叶中的色素用无水乙醇提取,层析分离后的结果如右图所示。以下叙述正确的是( )
A.色素带1为叶绿素b
B.色素带4为橙黄色
C.色素带3中的色素主要吸收红光和蓝紫光
D.色素带1中的色素在层析液中的溶解度最小
5.某同学提取得到叶绿体色素溶液后,取一圆形滤纸,在滤纸中央滴加色素提取液,再滴加层析液,色素随层析液扩散得到如图结果,则1、2、3、4四条色带依次表示( )
A.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
B.叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b
C.叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素
D.叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素
6.关于高等植物细胞内的色素的叙述,错误的是( )
A.绿叶中叶绿素的含量是类胡萝卜素的3倍
B.所有植物细胞内都含有4种色素
C.细胞内的叶绿体中的色素吸收光能用于光合作用
D.有的植物细胞的液泡内也含有一定量的色素
7.蓝细菌细胞和高等植物的叶肉细胞中均含有能利用光能的色素,下列有关光合色素的叙述错误的是( )
A.能吸收光能的四种色素分布在叶肉细胞中的叶绿体的类囊体薄膜上
B.不同的色素对光的吸收效率有一定差异
C.蓝细菌细胞中的色素种类与叶绿体内的不完全相同
D.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光和蓝紫光
8.下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行实验的流程。下列相关叙述错误的是( )
A.纸层析法分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同
B.两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色
C.两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域
D.若在缺镁条件下完成该实验,两组实验的结果①和②差异都不大
9.
(不定项选择题)某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,结果滤纸条上的色素带颜色很浅,效果不明显,他认为有可能是下列原因引起的,你觉得他的观点正确的是( )
A.绿叶不新鲜
B.研磨时未加CaCO3
C.画滤液细线时重复次数少
D.滤液细线浸没到层析液中
10.(不定项选择题)下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法,正确的是( )
A.实验中需要加入SiO2进行研磨,以破碎细胞和叶绿体
B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏
C.纸层析法分离色素后在滤纸条上形成的4条色素带从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
D.色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
11.下图为叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和用具。据图回答下列问题。
(1)步骤①加入研钵内的物质:A 10
mL,其作用是 ;B 少许,使研磨得充分;C 少许,其作用是 。?
(2)步骤②将糨糊状的研磨液倒入漏斗中,漏斗基部放入 。?
(3)步骤③将滤纸条剪去两角的目的是 ,画滤液细线的要求是 。?
(4)步骤④中层析液量不宜过多,其目的是防止层析液 ;加盖的目的是防止 ;层析过程中?
扩散速率最快的是 ,层析后滤纸条上最宽的色素带是 。?
12.
右图为叶绿体的结构示意图,请据图作答([ ]填序号)下列问题。
(1)叶绿体是进行光合作用的场所。与光合作用有关的色素分布在[ ] ,与光合作用有关的酶分布在[ ] 和[ ] 。?
(2)与线粒体相比较,二者在结构上的相同点是都有 ,不同点是 。?
(3)叶绿体能大量吸收并转化光能,与此功能相适应的结构是 。?
13.在A、B、C三个研钵中分别加入2克剪碎的新鲜菠菜绿叶,然后按表中要求添加相应的试剂,经研磨和过滤获得深绿色、黄绿色、几乎无色的三种颜色的溶液。请分析作答:
处理
A
B
C
SiO2(少量)
+
+
+
CaCO3(少量)
-
+
+
无水乙醇(10毫升)
+
-
+
蒸馏水(10毫升)
-
+
-
注:“+”表示加;“-”表示不加。
(1)A中处理得到的溶液颜色呈 ,原因是 。
?
(2)B中处理得到的溶液颜色呈 ,原因是 。
?
(3)C中处理得到的溶液颜色呈 ,原因是 。
?
参考答案
自主合作探究
探究一
胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光 红光和蓝紫光
1.无色 蓝色或者红 植物内含有色素,一般都含有叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)、类胡萝卜素,而叶绿素的吸收峰值在蓝紫光和红光附近,类胡萝卜素吸收峰值在蓝紫光附近,为了加强植物的光合作用能力,一般选用蓝紫色或红色的灯照明。
2.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。
3.A:叶绿素 B:类胡萝卜素
【合作探究1】
(1)无水乙醇或丙酮等有机溶剂;绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中。
(2)层析液;色素在层析液中溶解度越高,层析分离时其随层析液扩散得越快,反之则慢。
(3)二氧化硅有助于色素研磨充分;碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
(4)要画的细而齐,待滤液干后再画一到两次。
(5)有四条色带。自上而下依次呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。
(6)胡萝卜素和叶黄素为类胡萝卜素,叶绿素a和叶绿素b为叶绿素。
(7)叶绿素主要吸收蓝紫光和红光;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
总结:(1)叶绿素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
(2)蓝紫 红 蓝紫
(3)无水乙醇或丙酮 层析液 二氧化硅 碳酸钙
探究二
1.①外膜 ②内膜 ③基粒 ④基质
2.叶绿体基粒由类囊体堆叠而成
3.类囊体薄膜 类囊体膜 叶绿体基质
【合作探究2】
(1)叶绿体由外膜、内膜、基粒和基质构成。
(2)叶绿体基粒由类囊体堆叠而成;增大了叶绿体内部的膜面积。
(3)类囊体膜上分布着光合色素和光反应所需要的酶。
总结:(1)外膜、内膜、基粒和基质
(2)类囊体 受光
【合作探究3】
(1)水绵、好氧细菌 实验条件1放在没有空气的黑暗环境中,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;实验条件2临时装片暴露在光下 在实验1中好氧细菌只向叶绿体被光束照射的部位集中,实验2中好氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位
(2)大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 叶绿体中的色素吸收红光和蓝紫光进行光合作用制造氧气,吸引了好氧细菌的聚集
核心素养专练
1.A 2.D 3.B 4.C 5.A 6.B 7.D 8.C 9.ABC 10.ABC
11.(1)无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 防
止色素被破坏
(2)单层尼龙布
(3)防止层析后的色素带不整齐 细、齐、直
(4)没及滤液细线 层析液挥发 胡萝卜素 叶绿素a
12.(1)2 类囊体薄膜 2 类囊体薄膜 3 叶绿体基质
(2)双层膜结构与基质 线粒体内膜内折形成嵴,叶绿体内有类囊体
(3)类囊体的膜面积大,其上分布有大量的光合色素和酶,利于光能的吸收和转化
13.(1)黄绿色 部分叶绿素受到破坏
(2)几乎无色 叶绿素不溶于水
(3)深绿色 大量叶绿素溶于无水乙醇中第4节 光合作用与能量转化
二 光合作用的原理和应用
学习目标
1.通过学习掌握光合作用的过程。
2.通过学习能够从物质和能量观视角,阐明光合作用物质和能量的变化。
3.理解并能应用影响光合作用速率的环境因素,及光合作用原理。
课堂探究
情境导学:两位同学以小品的形式引入课堂。
探究一、光合作用的探究过程
阅读课本P102“探索光合作用原理的部分实验”
1.课本P102希尔反应的实验,本实验能得出什么结论?
2.鲁宾和卡门的实验
(1)鲁宾和卡门实验的方法: ,实验目的: 。?
(2)向甲组植物提供 ;向乙组植物提供 。?
(3)实验结果:甲组植物释放的O2A全部是 ,乙组植物释放的O2B全部是 。?
(4)实验结论:光合作用释放的O2来自 。?
3.阿尔农的实验,能得出什么结论?
4.卡尔文的小球藻实验中,采用的实验方法是什么,得出了什么结论,这一途径叫什么?
探究二、光合作用的原理
阅读课本P103~104的文本,对光合作用过程中的光反应和暗反应进行比较:
光反应
暗反应
区别
场所
条件
物质变化
①水的光解: ?②ATP的合成: ?
①CO2的固定: ?②C3的还原: ?
能量变化
光能→ ?中的化学能
中的化学能→ 中的化学能?
联系
①光反应为暗反应的进行提供 和 ;?②暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料 和 ;?光反应和暗反应阶段既有区别又有紧密联系,是相互依存相互制约的整体。
探究三、光合作用原理的应用
1.光合作用的强度的概念 。?
2.影响光合作用强度的主要环境因素 。?
3.课本P105的实验“探究环境因素对光合作用强度的影响”
实验流程
①取材:取 ,用直径为0.6
cm的打孔器打出 。?
②排气:将圆形小叶片置于注射器内,并让注射器吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞,使 。?
③沉水:将圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。叶片因细胞间隙 ,所以全都沉到水底。?
④分组:取3只小烧杯,分别倒入富含 的清水。?
⑤光照:分别向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,然后分别对这3个实验装置进行 三种光照。?
⑥观察并记录:同一时间段内各装置中 。?
核心素养专练
1.光合作用过程中,产生ADP和消耗ADP的部位在叶绿体中依次为( )
①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜
A.③② B.③④ C.①② D.④③
2.光合作用产生的NADPH与呼吸作用产生的[H]分别用于( )
A.都用于还原C3
B.都用于还原O2
C.前者还原O2,后者还原C3
D.前者还原C3,后者还原O2
3.科学家用含14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子,发现其转移途径是( )
A.CO2→叶绿素→ATP
B.CO2→三碳化合物→ATP
C.CO2→ATP→(CH2O)
D.CO2→三碳化合物→(CH2O)
4.在光合作用中,需消耗ATP的是( )
A.三碳化合物的还原
B.CO2的固定
C.水在光下分解
D.叶绿素吸收光能
5.光合作用过程中,水的分解及三碳化合物形成糖类所需能量分别来自( )
A.呼吸作用产生的ATP和光能
B.都是呼吸作用产生的ATP
C.光能和光反应产生的ATP
D.都是光反应产生的ATP
6.下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述,正确的是( )
A.光合作用和细胞呼吸总是同时进行
B.光合作用形成的糖类能在细胞呼吸中被利用
C.光合作用产生的ATP主要用于细胞呼吸
D.光合作用与细胞呼吸分别在叶肉细胞和根细胞中进行
7.光合作用过程中能量的转变过程是( )
A.光能——ADP中活跃的化学能——稳定的化学能
B.光能——叶绿体中活跃的化学能——稳定的化学能
C.光能——ATP和NADPH中活跃的化学能——有机物中稳定的化学能
D.光能——稳定的化学能——活跃的化学能
8.在光照最强的夏季中午,叶肉细胞内的C3、C5和ATP的含量变化情况依次是( )
A.升、降、升
B.降、升、升
C.降、升、降
D.升、降、降
9.在最适宜的光照、水分、肥料、温度等条件下,为增加粮食产量应适当增加( )
A.空气中的含氧量
B.空气中的含氮量
C.土壤中的含水量
D.空气中的二氧化碳含量
10.将单细胞绿藻置于25
℃适宜的光照和充足的CO2条件下培养,经过一段时间后,突然停止光照,发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升,下列解释不符合的是( )
A.光反应仍进行,形成NADPH和ATP
B.光反应停止,不能形成NADPH和ATP
C.CO2与五碳化合物结合,继续形成少部分三碳化合物
D.由于没有NADPH和ATP供应,三碳化合物不能形成糖类,积累了许多的三碳化合物
11.下表为鲁宾和卡门利用同位素示踪法研究光合作用的实验记录,据表判断甲、乙分别是( )
组号
给植物提供
结果(产生的气体)
备注
ⅠⅡ
H2O和C18O2O和CO2
甲乙
其他条件相同
A.甲乙都为18O2
B.甲乙都为O2
C.甲为18O2、乙为O2
D.甲为O2、乙为18O2
12.生于较弱光照下的植物,当提高CO2浓度时,其光合作用并未随之增强,主要限制因素是( )
A.呼吸作用和暗反应
B.光反应
C.暗反应
D.呼吸作用
13.(不定项选择题)下图表示植物光合作用的一个阶段,下列各项叙述正确的是( )
A.该反应的场所是叶绿体的类囊体
B.C3生成糖类需要NADPH、ATP和多种酶
C.提高温度不一定能促进糖类的生成
D.无光条件有利于暗反应进行
14.(不定项选择题)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.叶绿体产生的O2除释放到细胞外,还可被线粒体利用
C.叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上,酶分布在基质中
D.线粒体产生的CO2被叶绿体利用至少需穿过4层磷脂双分子层
15.(不定项选择题)下图为某植物细胞部分结构,下列叙述中正确的是( )
A.a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程
B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程
C.A是叶绿体,B是线粒体
D.在白天适宜条件下,图中a、b、c、d能进行
16.甲图是某绿色植物细胞内生命活动示意图,其中①、②、③、④、⑤表示生理过程,A、B、C、D表示生命活动产生的物质。乙图为该植物的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图,请分析回答下列问题。
甲
乙
(1)甲图中在生物膜上发生的生理过程有 (用图中数字表示),A表示 ,D表示 。?
(2)据乙图分析,温室栽培该植物,为获得最大经济效益,应控制的最低温度为
℃。图中 点光合作用制造的有机物是细胞呼吸消耗有机物的两倍。?
(3)图乙中a点时叶肉细胞中O2的移动方向是 。研究者用含18O的葡萄糖追踪根细胞有氧呼吸中的氧原子,其转移途径是 。?
17.研究小组探究某绿色植物在不同光照强度下(最适温度条件),植物体内有机物的产生速率或积累速率的变化情况,绘制成如图甲所示的曲线图。图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(字母代表气体体积)。请据图回答下列相关问题。
(1)图甲中表示总光合速率的曲线是 (填字母);m点的含义是 ,限制n点的环境因素不包括 。?
(2)图甲的纵坐标还可以用 来表示,也能得到类似的图像。?
(3)若图乙表示的叶肉细胞光合速率等于呼吸速率,则图中字母存在的关系为 。?
(4)若该植物细胞与周围环境的气体交换情况中e和d均大于0,则能不能说明该植物体内的有机物一定有积累? ,原因是 。?
参考答案
学案设计
探究一
1.离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生氧气。
光反应
暗反应
区别
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光、酶和光合色素
酶、ATP和NADPH
物质变化
①水的光解:2H2O→4H++O2②ATP的合成:ADP+Pi+能量(光能)ATP
①CO2的固定:CO2+C52C3②C3的还原:2C3+NADPH(CH2O)+C5
能量变化
光能→ATP、NADPH中的化学能
ATP中化学能→糖类中稳定的化学能
联系
①光反应为暗反应的进行提供ATP和NADPH；②暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi；光反应和暗反应阶段既有区别又又紧密联系，是相互依存相互制约的整体
2.(1)同位素示踪法 探究光合作用释放的氧气来源
(2)含18O的CO2和不含18O的水 含18O的水和不含18O的CO2
(3)O2 18O2 (4)水
3.在光照下,叶绿体可合成ATP,并且这一过程总是与水的光解相伴随。
4.同位素示踪法;CO2中碳在光合作用中转化成了有机物中的碳;卡尔文循环
探究二
探究三
1.是指植物在单位时间内通过光合作用制造的糖类的数量。
2.光照强弱、CO2浓度和温度
3.①生长旺盛的绿叶 圆形小叶片30片 ②圆形小叶片内的气体逸出 ③充满水 ④CO2 ⑤强、中、弱
⑥圆形小叶片浮起的数量
核心素养专练
1.B 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.C 8.B 9.D
10.A 11.D 12.B 13.BC 14.BD 15.CD
16.(1)③和④ 丙酮酸 ATP和NADPH (2)20 b、d (3)从叶绿体移向线粒体 葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
17.(1)a 该植物的光合速率等于呼吸速率 光照强度和温度
(2)CO2的固定速率或吸收速率(或O2的产生速率或释放速率)
(3)c=d=e=f=0、a=b (4)不能 此时整个植株的光合作用不一定大于呼吸作用第4节 光合作用与能量转化
二 光合作用的原理和应用
学习目标
1.通过学习掌握光合作用的过程。
2.通过学习能够从物质和能量观视角,阐明光合作用物质和能量的变化。
3.理解并能应用影响光合作用速率的环境因素,及光合作用原理。
课堂探究
一、知识回顾
1.光合色素提取的原理 ,分离的原理 。?
2.用纸层析法得到的色素带从上往下的顺序依次是 。?
3.叶绿素主要吸收 、类胡萝卜素主要吸收 。?
4.绘出叶绿体的剖面图,并填写结构名称,写出酶和色素的分布场所。
二、探索光合作用的经典实验
1937年,英国植物学家希尔(R.Hill)发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气。像这样,离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
问题:希尔实验能否证明光合作用产生的氧气中氧元素全部来自水? ;如果不能,换作是你应该怎样做? 。?
续表
1941年,美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成O和C18O2。然后,进行了两组实验:第一组给植物提供H2O和C18O2,第二组给同种植物提供O和CO2在其他条作都相同的情况下,第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。
问题:鲁宾和卡门的实验能否证明光合作用产生的氧气中的氧元素来源于水而非来源于二氧化碳? ?
1954年,美国科学家阿尔农(D.Arnon)发现,在光照下,叶绿体可合成ATP。1957年,他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
尝试用图表示与ATP合成有关的图示: ?
探究:阅读课本P102“思考·讨论”中鲁宾和卡门的实验,请据图回答以下问题。
(1)鲁宾和卡门实验的方法: ,实验目的: 。?
(2)向甲组植物提供 和 ;向乙组植物提供 和 。?
(3)实验结果:甲组植物释放的O2A全部是 ,乙组植物释放的O2B全部是 。?
(4)实验结论:光合作用释放的O2来自 。?
三、光合作用的原理
1.进行小组合作,将光合作用的过程绘制在下面的细胞图中。要求:用箭头和文字表示出光合作用的过程。
2.对光合作用过程中,光反应和暗反应的比较。
光反应阶段
暗反应阶段
进行部位
条件
、色素和 、ADP和Pi和水?
不需要光、 、 、 ?
物质变化
水的光解: ?ATP的形成: ?
CO2的固定: ?C3的还原: ?
能量变化
光能→ → ?
联系
光反应为暗反应提供 ;暗反应为光反应提供 。?
3.光合作用的概念:是指绿色植物通过 ,利用 ,将 和 转化成储存着能量的有机物,并且释放出 的过程。?
4.写出光合作用的反应式,其中有机物用(CH2O)表示: 。?
四、光合作用和细胞呼吸的关系
小组合作探究,用箭头表示O2、CO2在细胞内,细胞外的转移途径(白天光合作用条件都合适的情况下)。
五、探究光合作用的原理
1.影响光合作用强度的主要环境因素: ,另外还有 。?
2.阅读课本P105实验“探究光照强度对光合作用强度的影响”,观察微课演示实验,将结果填下表。
不同光照条件下浮起的叶片数
距离时间
10厘米
20厘米
30厘米
10分钟
30分钟
60分钟
讨论:该实验的自变量是 ,如何控制 。?
因变量是 ,通过观察 来检测因变量。?
3.拓展:将一植物幼苗放入下图装置所示的锥形瓶中,瓶中安放一个CO2传感器来检测不同条件下瓶中CO2浓度的变化。相同温度下,在一段时间内测得结果如下图所示。请同学分析回答下列问题。
(1)在0~60
min时间段内,CO2浓度为什么增加?
(2)在60~120
min时间段内,CO2浓度下降的速率代表植物体的净光合速率还是实际光合速率?
(3)在60~120
min时间段内,该植物实际光合速率为多少(单位:ppm/min)?
4.影响光合作用的因素
(1)光照强度
分析说明a点的含义: ;?
b点的含义: ;?
ab段的含义: ;?
bc段的含义: ;?
bc段的主要影响因素: ;?
n代表 ,m代表 。?
(2)CO2浓度
图1
图2
曲线的含义 。?
农田使用农家肥料可以提高产量的原因: 、 。?
(3)温度
曲线的含义 。?
B点含义: 。?
提高产量的措施: 。?
参考答案
一、1.绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中
色素在层析液中溶解度越高,其随层析液在滤纸上扩散得越快,反之则慢
2.胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b
3.蓝紫光和红光 蓝紫光
4. 光合作用的色素存在于类囊体薄膜上,与光合作用有关的酶存在于类囊体膜上和叶绿体基质中。
二、不能 将水中的氧作标记 能 ADP+Pi+能量ATP
探究:
(1)同位素示踪法 探究光合作用释放的氧气来源
(2)含18O的CO2和不含18O的水 含18O的水和不含18O的CO2
(3)O2 18O2 (4)水
三、1.
光反应阶段
暗反应阶段
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光、酶
酶、ATP、NADPH
物质变化
2→NADPH+ADP+Pi+能量（光能）
ATP
+
22+NADPH
（）+
能量变化
光能→ATP、NADPH中化学能→葡萄糖中稳定的化学能
联系
ATP和NADPH
ADP和Pi
2.
3.叶绿体 光能 二氧化碳 水 氧气
4.CO2+H2O(CH2O)+O2
四、
五、1.光照强弱、CO2浓度和温度 水分和矿质元素
2.光照强度 通过控制装置与光源的距离来控制自变量 光合作用强度 同一时间段内圆形小叶片浮起的数量
3.(1)该过程中,只进行细胞呼吸,植物体不断释放CO2,所以CO2浓度不断增加。
(2)净光合速率。
(3)25
ppm/min。
4.(1)只进行细胞呼吸 光合作用速率和细胞呼吸速率相等 细胞呼吸速率大于光合作用速率 光合作用速率大于细胞呼吸速率 光照强度 细胞呼吸速率 净光合作用速率
(2)在一定范围内,随着CO2浓度不断增强,光合作用强度也不断增强
土壤中微生物分解有机物,放出二氧化碳 农家肥里有矿质元素
(3)在最适温度时,酶的活性最大,光合作用速率最强,高于或低于最适温度,光合作用速率都会受到影响 最适温度 白天适当提高温度,保持昼夜温差第4节 光合作用与能量转化
一 捕获光能的色素和结构
学习目标
1.熟悉绿叶中色素的种类和作用。
2.理解叶绿体的结构和功能。
课堂探究
一、绿叶中色素的分离与提取实验
叶绿体中色素的 与 。?
色素的功能: 。?
1.原理
(1)提取的原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中,所以,可以用 提取绿叶中的色素。?
(2)分离的原理:绿叶中的色素都能溶解在 中,由于不同色素 不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得 ;溶解度低的扩散得 。扩散速度与溶解度呈正相关。?
2.取材:新鲜的、颜色深的绿叶(如菠菜的绿叶)。因其色素含量高。
3.步骤
(1)提取色素
第一步:研磨。研磨时加 。?
目的分别是:加二氧化硅是为了 ,加碳酸钙是为了 ,加无水乙醇是为了 。?
思考:如果实验过程中不加二氧化硅,滤液会什么颜色? 。不加碳酸钙,滤液会什么颜色? 。不加无水乙醇而加水,滤液会什么颜色? 。?
第二步:过滤。用单层尼龙布过滤(不能用滤纸过滤)。
(2)制备滤纸条:将滤纸条一端剪去两角,目的是 。在距底部1
cm处用铅笔画一条细线。?
(3)画滤液细线:用毛细吸管吸取色素滤液,沿铅笔线均匀画一条滤液细线,要求是 ,并且在 。?
(4)分离色素:
分离方法是 。?
色素分离的关键是什么? 。?
原因是 。?
如果操作错误会造成什么结果?
。?
为什么要用棉塞塞紧试管口,或用培养皿盖住小烧杯?
。?
4.色素在滤纸条上的位置、名称、颜色
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
a.
b.
c.
d.
5.滤纸条从上到下色素的种类: ;含量最多的色素为 。【色素带的宽窄代表色素含量的多少】?
在层析液中溶解度最大的是 ;溶解度最小的是 。【色素带的位置代表溶解度的大小】?
二、光谱吸收实验
在色素溶液与阳光之间放置三棱镜,得到色素溶液的 。?
1.叶绿素主要吸收 光,类胡萝卜素主要吸收 光。所以,明显变暗的区域:红光、蓝紫光,因为色素主要吸收红光和蓝紫光。?
2. ,所以叶片呈现绿色。秋天叶片变黄是低温使 遭到破坏,呈现出 的颜色。?
3.塑料大棚薄膜的颜色应为 。?
4.下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,请判定A和B分别为何种色素 。?
三、叶绿体的结构和功能(阅读课本P100~101)
1.光学显微镜下看到叶绿体的形状: 。?
2.电子显微镜下看到以下结构:
填出叶绿体的结构组成:
① ② ?
③ ④ ?
3.试分析叶绿体增大膜面积的方式是什么? 。?
4.色素和酶在细胞内的分布:光合作用的色素存在于 上,与光合作用有关的酶存在于 和 中。?
5.叶绿体的结构特点: 。?
课堂小结
请同学们将本节课的内容进行总结。
非测试性评价
1.你喜欢这堂课吗,你最喜欢哪个环节,哪个环节你认为还不足?
?
2.在这节课上你学到足够的知识了吗,在实验操作过程当中你认为有哪些环节给你留下了深刻印象??
?
3.你参与小组合作实验时承担哪部分工作,在此过程中你认为需要注意些什么?
?
4.你对本堂课重难点的突破还有别的创意吗?
?
参考答案
一、提取 分离 吸收、传递、转化光能
1.(1)无水乙醇 无水乙醇 (2)层析液 溶解度 快 慢
3.(1)二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇 研磨充分 防止色素受到破坏(主要防止叶绿素被破坏) 溶解绿叶中的色素 浅绿色 黄绿色 无色
(2)使制得的色素带整齐
(3)细、直、齐 滤液干后再画一到两次
(4)纸层析法 不能让滤液细线触及层析液 滤液细线中的色素会被层析液溶解 色素进入层析液,滤纸条上不出现色素带,实验失败 防止层析液挥发
4.
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
a.胡萝卜素
橙黄色
1/4
最大
b.叶黄素
黄色
大
c.叶绿素a
蓝绿色
3/4
较小
d.叶绿素b
黄绿色
最小
5.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 叶绿素a 胡萝卜素 叶绿素b
二、吸收光谱
1.蓝紫光和红光,蓝紫光
2.色素几乎不吸收绿光 叶绿素 类胡萝卜素
3.无色透明
4.A为叶绿素,B为类胡萝卜素
三、1.扁平的椭球形或球形
2.①外膜 ②内膜 ③基粒 ④基质
3.叶绿体中类囊体堆叠成基粒
4.类囊体薄膜 类囊体薄膜 叶绿体基质
5.在叶绿体内部巨大的膜表面上,分布着许多吸收光能的色素分子,在类囊体膜上和叶绿体基质中,还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
