資源簡介

第4節 光合作用與能量轉化（第二課時）
【學習目標】
1．通過觀察不同色素的吸收光譜，總結四種色素對光的吸收有何差異。
2．通過描述葉綠體的亞顯微結構，能簡述葉綠體作為光合作用場所的原因。
3．通過分析恩格爾曼的兩組實驗，能分析得出實驗結論以及葉綠體的功能。
【課前學習】葉綠體的結構和功能
1.形態結構
葉綠體一般呈扁平的橢球形或球形。下圖為葉綠體的結構模式圖，數字序號①～④代表相關結構，請回答相關問題：
（1）①和②分別表示葉綠體的外膜和_______，它們的顏色為__________。
（2）③表示葉綠體內部的_______，由囊狀結構的_________堆疊而成，重要成分包括與光合作用有關的酶和_______。
（3）④表示葉綠體的_______基質，含有光合作用所需要的_______。
2.恩格爾曼的實驗
（1）實驗過程：把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在__________的黑暗環境中。一組用極細的光束照射水綿，結果需氧細菌只分布于葉綠體____________________；另一組完全暴露在光下，結果需氧細菌分布在葉綠體所有受光的部位。
（2）實驗結論：__________是光合作用的場所，____________是葉綠體釋放的。
二、1.（1）內膜 無色透明 （2）基粒 類囊體 色素 （3）基質 酶 2.（1）沒有空氣 被光束照射到的部位 （2）葉綠體 氧氣
【課上學習】
任務一：
1．葉綠體中的色素主要吸收什么光譜？
2．大棚種植蔬菜時，夜晚如果進行人為延長光照時間選擇哪種顏色的光譜最為經濟？
任務二：
聽老師介紹完恩格爾曼的第一個實驗后，回答下列問題：
1．實驗材料為什么選擇水綿和好氧細菌？
2．為何要除去小室中原有的空氣？
3．在黑暗中用極細的光束照射水綿有何巧妙之處？
4．為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下？
5．由實驗能得出什么結論？
【課后練習】
1．關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（ ）
A．葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中
B．構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收
C．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的
2．葉綠體色素在光合作用中起吸收光能的作用，其中類胡蘿卜素主要吸收（ ）
A．紅橙光 B．藍紫光 C．綠光 D．紅綠光和藍紫光
3．把葉綠體色素溶液裝入試管，放在太陽光和三棱鏡之間，從三棱鏡的另一側觀察，發現連續光譜中變暗的區域主要是（ ）
A．紅光和藍紫光區域 B．綠光和紅光區域
C．黃光和藍紫光區域 D．黃光和綠光區域
4．下列關于葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（　　）
A．色素的提取原理是不同色素在層析液中的溶解度不同
B．色素提取實驗中加入少許CaCO3能避免葉綠素被破壞
C．葉綠素a和葉綠素b在紅光區的吸收峰值不同
D．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素
5．紅蘿卜細胞的液泡中含有紫紅色的花青素，將紅蘿卜切成小塊放到水中，水的顏色無明顯變化。若進行加熱，隨水溫的升高，水的顏色逐漸變紅。相關敘述正確的是（ ）
A．液泡中有糖類、無機鹽、光合色素和蛋白質等物質，可以調節植物細胞內的環境
B．花青素呈紫紅色與其吸收和轉化不同波長的可見光有關
C．加熱后水的顏色逐漸變紅與細胞膜和液泡膜失去了控制物質進出的功能有關
D．加熱后花青素出細胞的方式為協助擴散
6．下列與光合作用中色素有關的敘述，不正確的是（ ）
A． 葉綠體中的色素分布在類囊體薄膜上
B． 光合細菌可以發生光合作用是因為其含有葉綠素和類胡蘿卜素
C． 色素對綠光的吸收最少，所以葉片表現為綠色
D． 葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光
7．下列關于高等植物細胞內色素的敘述，正確的是（　　）
A． 所有植物細胞中都含有4種色素
B． 葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中
C． 葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收紅光和藍紫光
D． 葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用
8．下列關于葉綠體色素的敘述，正確的是（　　）
A． 菠菜葉肉細胞內光合色素含量最多的是葉綠素a
B． 葉綠體中的色素分布在類囊體薄膜和葉綠體內膜
C． 提取葉綠體中色素時，加入無水乙醇是為了防止色素被破壞
D． 葉綠體內的光合色素都主要吸收藍紫光和紅光
9．光合色素是在光合作用過程中可以吸收、傳遞、轉化光能，下列關于光合色素的敘述正確的是（ ）
A． 四種色素中葉綠素主要吸收紅光
B． 葉綠素和胡蘿卜素的合成都需要鎂
C． 分離出的四種色素中呈橙黃色的是葉黃素
D． 提取色素時加入碳酸鈣是為防止色素被破壞
10．在“探究環境因素對光合作用的影響”活動中，選擇A、B兩種沙棗，在不同鹽濃度下進行實驗，部分實驗內容與結果如表：
組別 鹽濃度 (mmol/L) 葉綠素a含量 （mg/g鮮重） 葉綠素b含量 （mg/g鮮重） 類胡蘿卜素/葉綠素
A 0 1．79 0．72 0．16
A 100 1．71 0．68 0．17
A 200 1．30 0．43 0．21
B 0 1．60 0．58 0．15
B 100 1．21 0．40 0．19
B 200 0．78 0．21 0．30
（1）據表推知，此實驗的自變量有________________。在同一鹽濃度下，A種沙棗的葉綠素測量值均比B種________。隨著鹽濃度的增加A種沙棗總葉綠素含量呈________趨勢。
（2）表中類胡蘿卜素包括________，在光合色素分離的實驗中，主要位于濾紙條由上而下的第________條色素帶。
（3）由實驗結果推斷，沙棗經鹽處理后，可能導致沙棗的葉綠素________，從而導致葉綠素含量變化。綜合判斷________種沙棗耐鹽性好。
參考答案
1．C 葉綠體中的色素不溶于水，能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，A正確；根是植物吸收水分和礦質元素的主要器官，構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收，B正確；
C、植物進行光合作用只能吸收可見光，不能吸收紅外光和紫外光，C錯誤；葉綠素的形成需要光，黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的，D正確。
2．B根據分析，類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素，主要吸收藍紫光。
3．A 葉綠素對可見光有兩個吸收高峰，在紅光區和藍紫光區，而類胡蘿卜素只有一個吸收高峰，在藍紫區，則葉綠體色素溶液裝入試管，放在太陽光和三棱鏡之間，從三棱鏡的另一側觀察，紅光區和藍紫光區被吸收，故變暗，A正確，BCD錯誤。
4．A 色素的提取原理是色素能溶解于有機溶劑，A錯誤；CaCO3可以中和葉肉細胞中的有機酸，起到保護色素的作用，即加入CaCO3可防止色素被破壞，提取葉綠素肯定要破壞葉綠體，B正確；葉綠素a和葉綠素b在紅光區的吸收峰值不同，葉綠素a吡葉綠素b在紅光區的吸收峰值高，C正確；葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)中心元素是鎂離子，葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素，D正確。
5．C 液泡中有糖類、無機鹽、花青素和蛋白質等物質，可以調節植物細胞內的環境，使植物細胞保持堅挺，光合色素是在葉綠體內，A錯誤；花青素呈紫紅色與細胞液內的pH有關，葉綠體內光合色素能吸收和轉化不同波長的可見光，B錯誤；加溫使細胞膜和液泡膜失去了控制物質進出的功能，原生質層失去了選擇透過性，使花青素進入水中，C正確；水的顏色逐漸變紅是由于沸水使生物膜失去選擇透過性，D錯誤。
6．B 7．B 8．A 9． D
10．（1）鹽濃度、沙棗種類 高 下降 （2）胡蘿卜素和葉黃素 一和二
（3）分解 A第4節 光合作用與能量轉化（第一課時）
【學習目標】
1．通過比較正常葉片與白化葉片的長勢差別，能說出捕獲光能的物質是綠葉中的色素。
2．通過觀看綠葉中色素的提取和分離實驗，能簡述實驗原理、實驗目的、操作流程和注意事項。
3．通過觀看綠葉中色素的提取和分離實驗，能獨立進行相關實驗操作。
【課前學習】綠葉中色素的提取和分離
1.實驗原理
（1）提取色素的原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑__________中。
（2）分離色素的原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度______的隨層析液在濾紙上擴散得______，反之則慢。
2.實驗步驟
（1）提取綠葉中色素：稱取菠菜葉2g→剪碎置于研缽→放入少許_________和碳酸鈣→加入10mL__________→迅速研磨→過濾→收集濾液。
（2）制備濾紙條：濾紙條要剪去一端的_______，在距離該端大約1cm處用鉛筆畫一細線。
（3）畫濾液細線：濾液細線畫得______________效果越好，并且要______________。
（4）分離色素：濾紙條輕輕插入盛有層析液的小燒杯中，__________不能觸及到層析液，用培養皿蓋住小燒杯。
（5）結果分析：濾紙條上會出現_______條色素帶，從上到下依次為_______（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（_______色）、葉綠素（黃綠色）。
參考答案：一、1.（1）無水乙醇 （2）高 快 2.（1）石英砂 無水乙醇 （2）兩角 （3）越細越直越齊 重復畫若干次 （4）濾液細線 （5）四 胡蘿卜素 藍綠
【課上學習】
任務一：
觀看視頻并閱讀教材98-99頁，回答下列問題：
1．色素提取時所用試劑及作用？
2．菠菜葉放置24-36小時的原因？
3．研磨時應注意什么？原因為何？
任務二：
觀看視頻并閱讀教材98-99頁，回答下列問題：
1．層析液的成分及注意事項？
2．濾液細線的劃線原則？
3．分離后的色素有幾種？顏色、位置、寬窄有何差異？
【課后練習】
1．右圖表示葉綠體色素提取分離實驗中紙層析的結果，據圖判斷用作實驗材料的葉片顏色為( )
A．紅色
B．黃色
C．綠色
D．紫色
2．某研究小組獲得了紅花菜豆的葉黃素缺失突變體。從葉黃素缺失突變體葉片中提取色素，用紙層析法分離色素，如右上圖所示，色素層析條帶分離結果是（ ）
3．用新鮮的菠菜葉片進行光合色素的提取與分離實驗，距濾液細線最近的一條色素帶是（ ）
A．葉綠素a B．葉綠素b C．胡蘿卜素 D．葉黃素
4．下列屬于線粒體和葉綠體的區別的是（　　）
A．是否含有DNA B．是否釋放O2
C．是否具有雙層膜 D．是否產生ATP
5．下列關于葉綠體內色素提取和分離實驗的說法，不正確的是（　　）
A．實驗中需要加入SiO2進行研磨，以破碎細胞和葉綠體
B．在研磨過程中加入CaCO3的目的是防止色素被破壞
C．色素分離后在濾紙條上形成的4條色素帶，從上至下分別呈橙黃色、黃色、藍綠色、黃綠色
D．色素帶的寬度反映了色素在層析液中溶解度的大小
6．如圖為某種細胞器的結構模式圖，下列敘述錯誤的是（ ）
A．結構①的基本骨架是磷脂雙分子層
B．結構②的選擇透過性與蛋白質的種類和數量有關
C．結構③的膜表面積大，有利于有氧呼吸的酶附著
D．結構④中含量最多的化合物是水
7．葉綠素提取的敘述，錯誤的是（　　）
A．菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料
B．可以使用無水乙醇作為本實驗的提取劑
C．加入少許Ca（OH）2能避免葉綠素被破壞
D．研磨時加入石英砂可使葉片研磨更充分
8．關于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，錯誤的是（ ）
A．二氧化硅有助于研磨得充分
B．葉綠素a的色素帶最寬，溶解度最高
C．濾紙條插入時應注意濾液細線不能觸及層析液
D．用毛細吸管吸取少量濾液，畫在濾紙條一端
7．秋天到來，溫度降低，植物葉肉細胞中含量下降最顯著的色素是（ ）
A．葉黃素 B．葉綠素 C．胡蘿卜素 D．類胡蘿b素
9．韭黃是利用綠色韭菜在避光條件下培養出來的。某同學利用所學知識研究韭黃葉片呈黃色的原因，結果如圖所示，其中色素帶顏色①和⑤相同、②和⑥相同。
（1）由結果分析可知，韭黃葉片呈黃色的原因是：在避光條件下，韭黃不能合成__________________（填色素名稱），葉片中只含有____________________（填色素名稱）。
（2）圖甲中的色素分布在葉綠體的_____________上。
10．為研究城市環境污染和某植物生命活動的關系，研究者測定了不同污染程度下該植物葉片光合色素的含量，獲得的數據處理成下面的柱狀圖。請分析回答下列問題：
（1）提取葉片中光合色素時常使用____________（試劑）研磨法來獲取色素，為使____________，還可加入少許二氧化硅。
（2）紙層析法是分離葉片光合色素的簡便方法。若研究者用該方法能否獲得上述實驗數據？為什么？__________________________________。
（3）據圖可知，污染程度的加劇使________________________（色素類型）的含量減少。
參考答案
1．B
2．B
3．B 紙層析法分離葉綠體中的色素，其原理為溶解度小，擴散速度慢，距離起點越近，葉綠素b的溶解度最小，即擴散速度最慢，距離起點最近，C正確。
4．B 葉綠體和線粒體均含有少量DNA，A錯誤；葉綠體能釋放氧氣，線粒體消耗氧氣，B正確；葉綠體和線粒體均具有雙層膜，C錯誤；葉綠體和線粒體均能產生ATP，D錯誤。
5．D 實驗中需要加入SiO2進行研磨，以破碎細胞和葉綠體，使得色素釋放出來，A正確；研磨過程中加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞，B正確；濾紙條從上到下依次是：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（藍綠色）、葉綠素b（黃綠色），C正確；色素帶的寬度反映了色素的含量，D錯誤。
6．C 結構①是葉綠體的外膜，其基本支架是磷脂雙分子層，A正確；結構②是葉綠體內膜，具有選擇透過性，這種特性與膜上的蛋白質種類和數量有關，B正確；結構③為葉綠體基粒，由類囊體膜堆疊而成，增大了基粒的膜面積，有利于光合色素的附著，C錯誤；結構④為葉綠體基質，其內含量最多的化合物是水，D正確。
6．C 菠菜綠葉細胞中富含葉綠體，葉綠體中含有葉綠素，因此可被用作葉綠素提取的材料，A正確；綠葉中色素可溶于無水乙醇等有機溶劑中，因此可以用無水乙醇來提取葉綠素，B正確；在研磨的時，加入少許CaCO3能避免葉綠素被破壞，C錯誤；研磨時加入石英砂（二氧化硅）可使葉片研磨更充分，D正確。
7．B 二氧化硅由于顆粒堅硬，因此，其作用是有助于研磨充分，A正確；葉綠素a的色素含量最多，色素帶最寬，但其在層析液中的溶解度是較小的，葉綠體色素中在層析液中溶解度最高的是胡蘿卜素，B錯誤；在分離色素時，不能讓濾液細線觸及層析液，否則色素會 溶解在層析液中，導致實驗失敗，C正確。在濾紙條一端，畫濾液細線，要等一次畫完干燥后才能重復，防止濾液細線過粗，使得色素帶細而直，即用毛細吸管吸取少量濾液，在濾紙條一端畫濾液細線，D正確；
8．B 根據分析：秋天到來，溫度降低，植物葉肉細胞中含量下降最顯著的色素是葉綠素，在低溫條件下被分解，所以葉黃素、胡蘿卜素、花青素就會表現出來，葉片由綠色變為黃色。
9（1）葉綠素a和葉綠素b 胡蘿卜素和葉黃素 （2）類囊體薄膜
10． （1）無水乙醇（有機溶劑） 研磨充分
（2）紙層析法只能用于分離后的色素帶的觀察，不能進行定量分析
（3）葉綠素a和葉綠素b（葉綠素）

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