光合色素与光能的捕获课件

苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 第一课时课时 光合色素与光能的捕获获 苏教版必修一 新课标 生物 1知识 (1)知道光合作用的发现过发现过 程。 (2)通过实验过实验 了解并认识认识 光合色素的种类类和作用。 (3)深入了解植物的叶片呈绿绿色的原因。 2能力 (1)培养学生通过阅读过阅读 和分析资资料逐步得出结论结论 的能 力。 (2)锻炼锻炼 学生设计设计 和动动手操作的能力。 苏教版必修一 新课标 生物 3情感态度与价值观 (1)在了解光合作用发现发现 的过过程中理解科学家的艰艰辛 。同时时更受到科学家的科学态态度和科学方法的熏陶和教育 。 (2)在实验实验 基础础上激发发学生学习习的兴兴趣，培养合作精 神。 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 1解开光合作用之谜谜 苏教版必修一 新课标 生物 年代实验过 程及结果结论 1771年 英国科学家普里斯特莱将点燃的 蜡烛与绿色植物一起放入一 个密闭的玻璃罩内，蜡烛不 容易熄灭；将小鼠与绿色植 物一起放入密闭的玻璃罩内， 小鼠也不容易窒息而死 植物可以更 新空气 1864年 美国科学家萨克斯把绿叶放在暗 处几小时，消耗掉叶内原有 的营养物质，然后把这个叶 片一半曝光，另一半遮光。过 一段时间后，用碘蒸气处理 叶片，遮光的一半无颜色变 化，曝光的一半呈深蓝色 绿叶的光合 作用能产 生淀粉 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 注意：用同位素标记法，可以研究某种元素在生物体 内的变化过程。课本中介绍了用18O来追踪氧元素在光合作 用过程中的变化，从而证实光合作用过程释放的氧全部来 自水，而不是来自二氧化碳。同理，用同位素14C标记二氧 化碳，可以证实光合作用过程中产生的糖类中的碳来自二 氧化碳。 苏教版必修一 新课标 生物 【例1】 下图图是科学家鲁宾鲁宾 和卡门门用同位素标记进标记进 行光合作用实验实验 的示意图图： 苏教版必修一 新课标 生物 (1)A物质质是_，来源于_；B物质质是 _；来源于_。A与B的相对对分子质质量之比为为 _。 (2)鲁宾鲁宾 和卡门门的研究具有何种生物学意义义？ _ _。 (3)若甲图图中供给给12 mol的C18O2，能产产生 _mol18O2。 (4)如果用图图乙来验证验证 光合作用放出的氧气是在光下 进进行的，则还则还 需要设计对设计对 照实验实验 ，请请用语语言描述对对照实实 验验。 苏教版必修一 新课标 生物 解析：鲁宾和卡门用同位素分别标记C18O2和HO，得 到的A物质是没有放射性的O2，而B物质是具有放射性的 18O 2，因此其结论是氧气来自于水的分解。由于O2的相对 分子质量是32，而18O2的相对分子质量是36。所以，AB 3236，即89。因为18O2来自于HO的分解，而不来自于 C18O2的分解。本题主要考查的是光合作用过程中各元素的 变化情况。同时还延伸有实验设计的对照原则等知识。要 求学生要会应用所学的理论知识。光合作用产生的氧来自 于反应物中的水，这个反应是在光反应中发生的，同时还 产生ATP和H，为暗反应三碳化合物的还原提供必要的条 件。 苏教版必修一 新课标 生物 答案：(1)O2 H2O 18O2 HO 89 (2)证明光合作 用释放的氧气来自于水 (3)0 (4)对照实验的设计中除了 不给予光照外，其余条件均与乙相同。 苏教版必修一 新课标 生物 变式迁移 1 如图图表示德国科学家萨萨克斯的实验实验 ，在 叶片照光24小时时后，经经脱色、漂洗并用碘液处处理，结结果有 锡锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡锡箔覆盖的部分呈蓝蓝色。 本实验说实验说 明( ) 苏教版必修一 新课标 生物 光合作用需要CO2 光合作用需要光 光合作用需要叶绿绿素 光合作用放出氧 光合作用制造淀粉 A B C D 苏教版必修一 新课标 生物 解析：设置对照实验应遵循单因子变量原则，即对照 组和实验组相比，一般只改变一个实验变量，通过设计对 照组，使实验所得的结果更加可靠。本实验对照组和实验 组的可变实验因素是光照，有锡箔覆盖处接受不到光照， 而无锡箔覆盖处能接受到光照，因此，该实验充分证明了 光合作用需要光。由此变量带来了实验结果的不同，遇碘 液变蓝色是淀粉的特性，因此该实验还证明了光合作用能 制造淀粉。 答案：C 苏教版必修一 新课标 生物 高等植物叶绿绿体中的色素有两大类类：叶绿绿素和类类胡 萝萝卜素。 叶绿绿素吸收光的能力极强。如果把叶绿绿素溶液放在光 源与分光镜镜之间间，就可以看到光谱谱中有些波长长的光线线被吸 收了，因此，在光谱谱上就出现现了黑线线或暗带带，这这种光谱谱叫 做吸收光谱谱。叶绿绿素吸收光谱谱的最强吸收区有两个：一个 在波长为长为 640 nm660 nm的红红光部分，另一个在波长为长为 430 nm450 nm的蓝蓝紫光部分。此外，在光谱谱的橙光、黄 光和绿绿光部分只有不明显显的吸收带带，其中尤其对对于绿绿光的 吸收最少。由于叶绿绿素吸收绿绿光最少，所以叶绿绿素的溶液 呈现绿现绿 色。 苏教版必修一 新课标 生物 叶绿绿素a与叶绿绿素b的吸收光谱谱很相似，但也略有不同 。首先，叶绿绿素a在红红光部分的吸收带宽带宽 些，在蓝蓝紫光部 分的窄些；而叶绿绿素b在红红光部分的吸收带带窄些，在蓝蓝紫 光部分的宽宽些。其次，与叶绿绿素b相比较较，叶绿绿素a在红红光 部分的吸收带带偏向长长光波方面，而在蓝蓝紫光部分则则偏向短 光波方面。 苏教版必修一 新课标 生物 叶绿绿体中的类类胡萝萝卜素也含有两种色素，即胡萝萝卜 素和叶黄素。叶绿绿素和类类胡萝萝卜素不能溶解于水，但能溶 解于有机溶剂剂中。 胡萝萝卜素的化学组组成是C40H56，叶黄素的化学组组成是 C40H56O2。这这就是说说，叶黄素比胡萝萝卜素多两个氧原子。 胡萝萝卜素和叶黄素的吸收光谱谱与叶绿绿素的不同。见图见图 ： 苏教版必修一 新课标 生物 叶绿绿素的吸收光谱谱 上：叶绿绿素a 下：叶绿绿素b 苏教版必修一 新课标 生物 类类胡萝萝卜素的吸收光谱谱 上：胡萝萝卜素 下：叶黄素 图图上的数字表示光的波长长，单单位是纳纳米 苏教版必修一 新课标 生物 【例2】 把叶绿绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜镜 之间间，从镜镜的另一侧观侧观 察，连续连续 光谱谱中变变暗的主要区域 是 ( ) A红红光和蓝蓝紫光区域 B黄光和蓝蓝紫光区域 C绿绿光和红红光区 D黄光和绿绿光区 苏教版必修一 新课标 生物 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，下图甲、乙分别表示叶绿素和类胡萝卜 素这两类色素对可见太阳光的吸收情况，从图中我们可以 看出，叶绿素对可见太阳光有两个吸收高峰，而类胡萝卜 素只有一个吸收高峰，红光和蓝紫光区被吸收，故变暗。 答案：A 苏教版必修一 新课标 生物 变式迁移 2 对绿对绿 色植物光合作用最有效的一组组光是 ( ) A红红光和黄绿绿光 B黄光和蓝蓝紫光 C红红光和橙光 D红红光和蓝蓝紫光 解析：绿色植物叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝 卜素两大类，叶绿素主要吸收可见太阳光的红光和蓝紫光 ，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，也就是说红光和蓝紫光对 光合作用最有用。 答案：D 苏教版必修一 新课标 生物 1实验实验 原理 (1)叶绿绿体中的色素能溶解在有机溶剂剂丙酮酮中，用丙 酮酮可以把色素从生物组织组织 中提取出来。 (2)色素在层层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分 子随层层析液在滤纸滤纸 条上扩扩散得快，溶解度低的色素分子随 层层析液在滤纸滤纸 条上扩扩散得慢，因而可将不同色素分离开。 苏教版必修一 新课标 生物 2实验实验 流程 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 特别提醒：材料和用具选择：绿叶一定要新鲜，颜 色深(既不过老，也不能过嫩)。干燥的定性滤纸，不要用脏 手或汗手直接触摸(手上可套上塑料袋)。毛细吸管可用细线 取代。 提取滤液时，称取2 g去掉叶柄和大叶脉的绿叶，加 入的石英砂和碳酸钙一定要少，否则滤液浑浊，杂质多， 颜色浅，实验效果差。 层析液的量一定要少，不能触及滤液细线，否则色 素会直接扩散到层析液中去。 苏教版必修一 新课标 生物 【例3】 分别别在A、B、C三个研钵钵中加2 g剪碎的新 鲜鲜菠菜叶，并按下表所示添加试剂试剂 ，经经研磨、过滤过滤 得到三 种不同颜颜色的溶液，即：深绿绿色、黄绿绿色(或褐色)、几乎 无色。 注：“”表示加；“”表示不加 处理ABC SiO2(少量) CaCO3(少量) 95%乙醇(10 mL) 蒸馏水(10 mL) 苏教版必修一 新课标 生物 试试回答： (1)A处处理得到的溶液颜颜色是_，原因是 _ _。 (2)B处处理得到的溶液颜颜色是_，原因是 _ _。 (3)C处处理得到的溶液颜颜色是_，原因是 _ _。 苏教版必修一 新课标 生物 解析：解答本题的关键是知道SiO2、CaCO3、酒精在 此实验中的作用，SiO2可使研磨充分，CaCO3可以保护叶 绿素。 答案：(1)黄绿绿色 部分叶绿绿素受到破坏 (2)几乎无 色 叶绿绿素不溶于水 (3)深绿绿色 大量叶绿绿素溶于乙醇中 苏教版必修一 新课标 生物 变式迁移 3 提取和分离叶绿绿体中的色素时时： (1)在研磨过过程中，加入少量石英砂的作用是_ 。 (2)研磨使细细胞结结构破坏，细细胞液(具微酸性)将可能使 叶绿绿素分子变变成去镁镁叶绿绿素而呈现现黄褐色，为为防止出现现 这这一现现象，应应在研磨时时加入少量_。 (3)加入5毫升丙酮酮的作用是_，能否用无水乙 醇代替丙酮酮？_。 苏教版必修一 新课标 生物 (4)滤纸滤纸 条上的细线细线 ，要求画得细细而直，目的是保证证 层层析后分离的色素带带_，重复画滤滤液细线细线 若干次是为为了_，便于观观察分析。 (5)层层析装置要加盖的目的是 _ _。 苏教版必修一 新课标 生物 解析：本题对叶绿体中色素的提取和分离进行了考查 ，具体情况分析如下： 苏教版必修一 新课标 生物 答案：(1)使研磨充分 (2)碳酸钙 (3)溶解各种色素 可以 (4)不致互相重叠 增加色素含量，使色素带清晰 (5)防止层析液挥发，预防中毒 苏教版必修一 新课标 生物 恩吉尔曼实验和色素 1恩吉尔曼实验设计上的巧妙之处 (1)选用丝状绿藻作为实验材料。丝状绿藻不仅具有细 而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中， 便于观察和分析研究。 (2)将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除 了环境中光线和氧气的影响，从而确保实验能够正常地进 行。 苏教版必修一 新课标 生物 (3)选选用极细细的光束照射，并且用好氧细细菌进进行检测检测 ，从而能够够准确地判断出丝丝状绿绿藻细细胞中释释放氧气的部位 。 (4)进进行黑暗(局部光照)和曝光的对对照实验实验 ，从而明确 实验结实验结 果完全是由光照引起的。 苏教版必修一 新课标 生物 2色素 (1)影响色素形成的因素 光是影响叶绿绿素形成的主要因素。 温度通过过影响酶的活性来影响色素的形成。 矿质矿质 元素作为为色素的组组成成分来影响其形成。 (2)色素的含量及光吸收 含量多少依次为为：叶绿绿素a叶绿绿素b叶黄素胡萝萝 卜素。 光吸收：叶绿绿素a和b主要吸收蓝蓝紫光和红红光；叶黄 素和胡萝萝卜素主要吸收蓝蓝紫光。 苏教版必修一 新课标 生物 【例4】 如图为图为 水绵结绵结 构模式图图。恩吉尔曼进进行光 合作用实验时实验时 ，把载载有水绵绵和好氧细细菌的临时临时 装片放在 没有空气的黑暗环环境里，然后用白光束对对水绵细绵细 胞的不同 部位(如a处处)做点状投射，发现发现 水中的好氧细细菌明显显聚集在 叶绿绿体被光投射处处；若将装片完全暴露在光下，好氧细细菌 则则分布在叶绿绿体所有受光部位的周围围。此实验证实验证 明了( ) 苏教版必修一 新课标 生物 A氧气是由水分解来的 B叶绿绿体是光合作用的场场所 C光合作用能产产生淀粉 D光合作用需以二氧化碳作原料 解析：在没有空气的黑暗环境里，用白光束对水绵的 不同部位做点状投射，好氧细菌聚集在被照叶绿体部位， 其他部位不聚集，说明被光照的叶绿体产生O2；完全暴露 在光下，好氧细菌又分布在叶绿体所有受光部位，这又进 一步说明叶绿体受光照产生O2，而非叶绿体的受光部位不 分布，排除了好氧细菌的趋光性。 答案：B 苏教版必修一 新课标 生物 变式迁移 4 分析实验实验 ：1864年，萨萨克斯的实验实验 中 为为什么事先把绿绿叶放在暗处处几小时时？该实验结该实验结 果能说说明 什么？该实验该实验 有何巧妙之处处？ 苏教版必修一 新课标 生物 答案：绿叶放在暗处几小时，目的是消耗叶片中的营 养物质；采用碘液(碘蒸气)检测，曝光一半变蓝，遮光的一 半没有变蓝，由此可以得出结论：植物光合作用中有淀粉 的生成，且光合作用需要光照。本实验的巧妙之处在于巧 妙设计对照实验：在同一叶片上，一半遮光，一半曝光。 同一叶片，光合作用的能力、得到的水量、叶绿体的多少 等因素都是相同的，只有“光照”一个因素不同，因此可以 科学地说明实验结果的不同(是否变蓝，是否有淀粉生成)是 由于这个唯一不同的因素造成的。 苏教版必修一 新课标 生物 叶绿绿体和叶绿绿素是一回事吗吗？ 叶绿绿体是植物细细胞中的一种质质体，主要存在于植物 细细胞的叶肉细细胞和幼嫩皮层细层细 胞内，是植物进进行光合作用 的细细胞器，它是由双层层膜构成的，它含有叶绿绿素、叶黄素 和胡萝萝卜素，还还含有蛋白质质、脂质质和少量的DNA与RNA 。叶绿绿素是分布在叶绿绿体的类类囊体结结构薄膜上的一种色素 ，它包括叶绿绿素a和叶绿绿素b，它的作用主要是吸收可见见光 中的红红光和蓝蓝紫光用于进进行光合作用。因此对对叶绿绿体和叶 绿绿素的正确理解是：叶绿绿体是光合作用的细细胞器，叶绿绿素 存在于叶绿绿体中，吸收可见见光作为为光合作用的动动力。 苏教版必修一 新课标 生物 1提取和分离叶绿绿体中色素的正确顺顺序是( ) A剪碎绿绿叶研磨过滤过滤 滤滤液画线线纸层纸层 析 B剪碎绿绿叶研磨加SiO2、CaCO3过滤过滤 滤滤液 画线线纸层纸层 析 C剪碎绿绿叶研磨过滤过滤 铅铅笔画线线滤滤液画线线 纸层纸层 析 D剪碎绿绿叶研磨滤滤液画线线铅铅笔画线线过滤过滤 纸层纸层 析 答案：C 苏教版必修一 新课标 生物 2叶绿绿体中色素的提取和分离实验实验 主要证证明了( ) A色素分布在叶绿绿体中片层结层结 构薄膜上 B叶绿绿素含量是类类胡萝萝卜素的4倍 C叶绿绿体中色素的种类类和各种色素的颜颜色 D四种色素的扩扩散速度不同 答案：C 苏教版必修一 新课标 生物 3现选现选 用红红、黄、黑、绿绿四种颜颜色的玻璃罩，在其 中放入大小和生命活力相同的同种植物(如图图)，并密封。 均放在自然光下照射，相同时间时间 内，玻璃罩内积积累有机物 最多的是哪种颜颜色( ) A红红色 B黄色 C黑色 D绿绿色 苏教版必修一 新课标 生物 解析：光合色素吸收最多的是红橙光和蓝紫光。 答案：A 苏教版必修一 新课标 生物 4在进进行“叶绿绿体中色素的提取和分离”实验时实验时 ，不 能让层让层 析液没及滤滤液细线细线 的原因是( ) A滤纸滤纸 条上几种色素会扩扩散不均匀而影响结结果 B滤纸滤纸 条上滤滤液细线细线 会变变粗而使色素太分散 C色素会溶解在层层析液中而使结结果不明显显 D滤纸滤纸 条上几种色素会混合起来 解析：层析液中含有溶解色素的有机溶剂。 答案：C 苏教版必修一 新课标 生物 5在色素的提取和分离实验实验 中，要使色素带带清晰又 整齐齐，下列哪项项措施与之无关？( ) A定性滤纸滤纸 要干燥 B剪去滤纸滤纸 条一端两角 C滤滤液细线细线 画细细、齐齐、均匀 D盖上培养皿盖 解析：盖上培养皿盖是防止层析液挥发 答案：D 苏教版必修一 新课标 生物 6某同学在做叶绿绿体中色素提取时时，改用下列处处理 ：绿绿叶放在盛有清水的烧烧杯中静置2小时时；绿绿叶放在 盛水的烧烧杯中，煮沸10分钟钟；绿绿叶放在研钵钵中研磨，然 后放在盛酒精的烧烧杯中。三只烧烧杯中液体会变绿变绿 的有 _，原因是_。 答案： 中煮沸后的绿绿叶细细胞的细细胞膜和叶 绿绿体膜都变变成了全透性膜，叶绿绿素扩扩散到水中；中研磨 破坏了细细胞膜和叶绿绿体膜，叶绿绿素溶解在盛有酒精的烧烧杯 中 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 苏教版必修一 新课标 生物 1对对光合作用每一个发现阶发现阶 段的认识认识 、归纳归纳 是本 节节的重点和难难点。 2光合作用发现发现 的整个过过程中的每一个阶阶段都是一 个重要的知识识点，每一个阶阶段都是逐步发发展的，要引导导学 生仔细细体会，再归纳总结归纳总结 。 3体会和学习习科学家的持之以恒的探索精神更应应是 本节节的重要内容。 苏教版必修一 新课标 生物 4分工合作，完成实验实验 并能得出结论结论 是本节课节课 的重 、难难点。 5在了解光合色素种类类的基础础上知道各色素的颜颜色 、含量和作用是解决一些自然现现象所必备备的。 苏教版必修一 新课标 生物 1在光合作用实验实验 里，如果所用的水中有0.20%的 水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O， 那么，植物进进行光合作用释释放的氧气中，含18O的比例为为 ( ) A0.44% B0.20% C0.64% D0.88% 解析：考查光合作用过程中元素的转移。光合作用释 放的O2全部来自参加光合作用的水，与参与光合作用的二 氧化碳无关。 答案：B 苏教版必修一 新课标 生物 2在做植物光合作用实验实验 的暗室内，为为了尽可能地 降低植物光合作用的强度，最好安装( ) A红红光灯 B绿绿光灯 C白炽炽灯 D蓝蓝光灯 解析：不同波长的光对植物光合作用的影响不同，叶 绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，因此在红光和蓝紫 光照射下，光合作用最强，叶绿体中的色素吸收的绿光最 少，光合作用最弱。白炽灯光中各种波段的光都有，其光 合作用的强度比绿光高。 答案：B 苏教版必修一 新课标 生物 3用三棱镜镜可使阳光折射成一条色谱带谱带 如图图。请请回 答： 苏教版必修一 新课标 生物 (1)将一瓶绿绿藻放在A处处，B、C、D变变暗的是_ 段。 (2)将这这瓶绿绿藻放在B、C、D的_段位置上， 就会严严重影响它的生长长。 苏教版