细胞中的代谢三光合作用教案

1、适用学科高中生物适用年级高一适用区域人教版区域课时时长（分钟）2课时知识点1.绿叶中色素的种类和作用。2.叶绿体的结构和功能。3.实验“绿叶中色素的提取与分离”的过程及原理。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。教学重点绿叶中色素的种类和作用。教学难点实验“绿叶中色素的提取与分离”的过程及原理。教学过程一、导入使用建议：教材以“问题探讨”的蔬菜大棚中为提高产量和改善品质而使用不同颜色的光来进行情境创设，特别是红光或蓝光的作用导入本讲内容的学习，既结合了现代农业，又紧扣“能量之源光与光合作用”的课题。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。为何蔬菜

2、大棚采用的日光灯不是绿色的？（与物理知识中光的组成和波长联系）二、知识讲解考点1 绿叶中色素的种类和作用使用建议：本讲内容从“捕获光能的色素和结构”开始，在学生已有的知识基础上帮助学生构建内涵更丰富的光合作用的概念。通过实验“绿叶中色素的提取和分离”介绍绿叶中色素的种类和作用。一、实验：绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取原理绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，不溶于水。分离原理绿叶中的各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上的扩散速度快，反之则慢。实验过程：提取SiO2有助于研磨充分；CaCO3可防止研磨中色素被破坏。实验结果：观察到滤纸

3、条上出现四条色素带，滤纸条划线远端到近端依次是：橙色黄色蓝绿色黄绿色（对应色素：胡-黄-a-b）。结 论：绿叶中的色素有4种。注意事项：将滤纸条的一端剪去两角（防止边缘效应），并在这一端1cm处用铅笔画一条横线。 在铅笔划线处用色素滤液画细线，每一次干燥后重复划线。 色素滤液细线不要浸入到层析液中，应高出层析液；滤纸条剪去两角的一端也不要全部浸入层析液中，稍微高出层析液。光合色素提取和分离图示： 二、绿叶中的色素的种类及作用绿叶中的色素叶绿素（含量约占3/4）叶绿素a（蓝绿色）主要吸收蓝紫光和红光叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶黄素（黄色）主要吸收蓝紫光胡萝卜素（橙黄色）注：因

4、为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。 将提取的色素液放在光源和分光棱镜之间可以发现在红光和蓝紫光部分呈现暗带，说明这部分波长的光被色素吸收。 秋天树叶变黄，是因为叶绿素在低温环境下不稳定，易分解，类胡萝卜素的颜色显现出黄色，使叶片变黄；但是，枫叶秋天变红，是因为枫叶叶肉细胞中含有某些糖类有机物，低温后转化成花青素，使叶片变红。考点2 叶绿体的结构与功能使用建议：将恩格尔曼德实验介绍给学生，让学生讨论恩格尔曼的两个巧妙的实验说明了什么问题，然后让学生认识叶绿体的基本结构以及这种结构适于分布色素和多种酶的特点。1.恩格尔曼实验一：1880年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵和好氧

5、细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。 实验结论：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物光合作用的场所。2.恩格尔曼实验二：用透过三棱镜的光照射水绵的临时装片，发现大量的好养细菌聚集在红光和蓝紫光区域。实验结论：叶绿体表面分布着许多吸收光能的色素分子，这些色素主要吸收蓝紫光和红光。3.叶绿体的结构与功能： 功能：叶绿体是光合作用的主要场所；类囊体薄膜是光反应的主要场所，叶绿体基质是暗反应的主要场所。 叶绿体的结构叶绿体外膜叶绿体内膜叶绿体基质基粒（整体为类囊体薄膜

6、）注：吸收光能的四种色素，就分布在类囊体薄膜上。三 、例题精析使用建议：此处内容主要用于教师课堂的精讲，每个题目结合试题本身、答案和解析部分，覆盖基础、巩固和拔高三个例题。例题1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【答案】D【解析】叶绿素中心元素是镁离子，A正确；色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用，B正确；叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C 正确；植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶

7、片呈现绿色，D 错误。例题2氮、磷、镁3种元素中。（1）构成生命活动所需直接能源物质的元素是 ，构成细胞膜的元素是 。（2）缺镁时植物叶片发黄，其原因是 。（3）在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮，二氧化硅的作用是 ；碳酸钙的作用 ；丙酮的作用是 。（4）光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的 。【答案】（1）氮、磷 氮、磷（2）镁是叶绿素的组成成分，缺镁导致叶绿素合成受阻（其他合理答案也给分）（3）有助于磨碎植物细胞 防止研磨过程中叶绿体色素被破坏 色素的提取溶剂（其他合理答案也给分） （4）叶绿素a【解析】（1）直接能源物质是ATP，

8、含有C H O N P；细胞膜也含有这五种元素。（2）缺镁叶绿素不能合成，叶片显示类胡萝卜素的颜色。例题3下列有关“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述正确的是（ ）A.加入碳酸钙防止滤液挥发B.用50%的酒精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【答案】D【解析】色素的提取实验中加入二氧化硅（石英砂）的作用是使得研磨更充分，加入碳酸钙的作用为保护色素不被破坏；用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取色素，用石油醚、苯、丙酮的混合液进行纸层析分离色素。例题4下列哪组是影响叶绿体色素分离效果的关键（ ）选取植物研磨过滤画滤液细线 层析时不要让滤液细线触

9、及层析液观察色素带A. B. C. D.【答案】A【解析】题干强调的是“分离”效果；过滤及观察色素带对实验效果的影响不大。例题5如图为在“提取和分离叶绿体色素”实验中得到的滤纸条色素带，以下说法正确的是（ ）A. a位置为叶绿素aB. 若用衰老的黄叶，则c、d显现不明显C. c位置色素溶解度最大D. 若滤液细线接触层析液，则c、d色素带会消失【答案】B【解析】分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。c位置色素含量最多，则色素带最宽；a位置溶解度最大，扩散速度最快。若用衰老的黄叶,则叶绿素a和叶绿素b含量极少，所以c、d显现不明

10、显；若滤液细线接触层析液，则4条色素带均不会出现。四 、课堂运用使用建议：在对课堂知识讲解完，把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后，再用练习马上进行课堂检测，根据学生情况建议分3个难度层次：易，中，难。基础1. 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，请判定A和B分别为何种色素（ ）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aD.叶绿素a、叶绿素b【答案】A【解析】根据图中吸收波峰分析色素A吸收红光和蓝紫光，表示叶绿素；色素B吸收波峰只有蓝紫光，则表示类胡萝卜素。2. 阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如将一瓶叶绿素提取液放在自然光和三棱镜之

11、间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于（ ）A.绿光区 B.红光区和绿光区C.蓝紫光区和绿光区 D.红光区和蓝紫光区【答案】D【解析】叶绿素包括叶绿素a、叶绿素b，其主要吸收蓝紫光和红光；所以自然光通过叶绿素后，红光、蓝紫光被大量吸收，不能透射而形成黑色条带。3. 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4层磷脂双分子层【答案】D【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

12、同。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。光合作用不消耗氧气,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。线粒体产生的CO2被同一细胞的叶绿体利用时需穿过2层线粒体膜和2层叶绿体膜共4层磷脂双分子层。巩固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错误的是（ ）A.植物细胞都有叶绿体，叶绿素普遍分布于植物的每个细胞中B.与光合作用有关的酶分布于类囊体和基质中C.叶绿体内有许多类囊体，极大地扩大了受光面积D.叶绿体中的色素分布于类囊体上，且都能吸收蓝紫光【答案】A【解析】植物的根尖细胞没有叶绿体，因此植物的根尖细

13、胞中没有叶绿素分布。2. 如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法不正确的是（ ）A.叶绿体中甲、乙、丙、丁四种色素都分布在类囊体薄膜上B.衰老叶片中甲、乙两种色素的含量显著减少C.甲、乙、丙、丁四种色素均可溶于有机溶剂D.乙色素在层析液中的溶解度最高【答案】D【解析】甲、乙、丙、丁四种色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。四种色素均分布在类囊体薄膜上，均溶于有机溶剂，衰老叶片中叶绿素含量明显减少。丁色素在层析液中的溶解度最大。3. 请回答下列有关高中生物学实验的相关问题。（1）叶绿体中色素主要分布于 。 （2）提取叶绿体色素常用的提取液是 。研磨中为保护色

14、素不被破坏，需要添加 ；为使研磨更加充分，需要添加 。 （3）在层析液中的溶解度最低，扩散速度最慢的色素是 。胡萝卜素主要吸收 色的光。 （4）在叶绿体中色素提取和分离实验中，特别要注意不能让层析液没及滤液细线，其原因是 。 【答案】（1）类囊体薄膜（2）无水乙醇碳酸钙二氧化硅（3）叶绿素b蓝紫（4）色素被层析液溶解不能向上扩散【解析】（1）叶绿体中色素主要分布于类囊体薄膜上；（2）提取叶绿体色素常用的提取液是无水乙醇。研磨中为保护色素不被破坏，需要添加碳酸钙；为使研磨更加充分，需要添加二氧化硅；（3）叶绿素b在层析液中的溶解度最低，扩散速度最慢。胡萝卜素主要吸收

15、蓝紫光；（4）若层析液没及滤液细线，则色素被层析液溶解，不能向上扩散。拔高1. 某科研人员为了研究石油醚、苯、丙酮在分离色素中的各自功能，分别用标准层析液(石油醚丙酮苯=2021)、石油醚、苯、丙酮等4种液体来分离菠菜叶中的叶绿体色素。分离时间为140秒，实验结果如图所示。下列分析有误的是（ ）A.标准层析液组为对照组，其他三组为实验组B.层析液中石油醚的功能是分离菠菜叶中的胡萝卜素C.层析液中丙酮的功能是分离菠菜叶中的叶黄素D.层析液中苯的功能是分离菠菜叶中的叶绿素a和叶绿素b【答案】C【解析】与对照组相比,使用丙酮的实验组四种色素在层析液中几乎没有分离开来,说明丙酮可以溶解色素,但是不能分

16、离色素。2. 如图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程，相关叙述错误的是（ ）A.纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同B.两组实验的结果中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色C.两组实验的结果中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域D.在做提取韭黄色素的实验时,不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大【答案】C【解析】纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上的扩散速度快。避光生长的韭黄只含有两种色素：胡萝卜素、叶黄素；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，故两组实验的结果中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域；研磨时

17、加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大。3. 关于提取和分离叶绿体色素实验：（1）某同学在做“提取和分离叶绿体色素”实验时，操作情况如下表述：将5g新鲜完整的菠菜叶，放在研钵中，加入适宜无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙以后，迅速研磨。用毛细吸管吸取少量滤液，沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画23次。把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。实验结果失败,请指出其错误并改正:（2）某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”“嫩黄叶”做“提取和分离叶绿体色素”实

18、验，色素层析结果如图，请根据实验结果回答：绿叶组的滤纸条是 (填字母),判断依据是  。嫩黄叶的滤纸条是(填字母),判断依据是  。【答案】（1）不应该用完整叶片而应剪碎不应该连续迅速重复画线，而应待滤液细线干燥后再重复画线不应该摇晃，以免层析液没及滤液细线（2）A叶绿素a带和叶绿素b带较宽B叶绿素a带和叶绿素b带较窄【解析】（1）选择新鲜的实验材料，叶片应剪碎，画滤液细线要求细、齐、直，并且等上次画线干燥后再画线；在层析时，不能摇晃，以防止层析液没及滤液细线。（2）绿叶组中应含有较多的叶绿素，嫩黄叶组中应含有相对较多的类胡萝卜素。五 、课堂小结使用建议：教师对本节课应掌握

19、的知识作一个小结，强调本讲的重点内容。1.捕获光能的色素和结构2.实验“绿叶中色素的提取与分离”的过程及原理3.绿叶中色素的种类和作用4.恩格尔曼实验得出的结论六、课后练习使用建议：讲解完本章的知识点，布置课后作业，让学生巩固知识，建议也分三个层次，每个层次3-5题基础1. 红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色，下列关于该植物的叙述，正确的是（ ）A.红枫叶片不含叶绿素B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用【答案】C【解析】红枫叶片呈红色是因为其液泡中含有红色的花青素，花青素反射红光，因此叶片呈红色；红枫叶片有叶绿体含叶

20、绿素，能吸收光能进行光合作用；液泡中的色素不能吸收光能用于光合作用。2. 纸层析法可分离光合色素。下列分离装置示意图中正确的是（ ）A B C D【答案】C【解析】根据相似相容原理，叶绿体中的色素能够溶于有机溶剂，因此层析液是由无水乙醇等有机溶剂组成，容易挥发，因此用橡皮塞塞紧瓶口；另外有滤液细线的一端朝下，滤液细线不能触到层析液，否则色素溶解在层析液中，使得滤纸条上得不到色素带。3. 北方秋季，银杏、黄栌等树种的叶片由绿变黄或变红，一时间层林尽染，分外妖娆。低温造成叶肉细胞中含量下降最显著的色素是（ ）A叶黄素 B花青素 C叶绿素 D胡萝卜素【答案】C【解析】树叶的绿色来自叶绿素，树叶中除含

21、有大量的叶绿素外，还含有叶黄素、花青素等其它色素。进入秋季天气渐凉，气温下降，叶绿素的合成受阻，树叶中的叶绿素减少，叶黄素、胡罗卜素、花青素则会表现出来。巩固（3-5题）巩固1. 太空种菜实验过程中发现,生菜在红光照射下生长得好,在蓝光照射下形态舒展。下列色素中与植物叶肉细胞的光反应无关的是（ ）A.叶绿素a B.叶绿素b C.类胡萝卜素 D.花青素【答案】D【解析】植物中，参与光合作用的光和色素有叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素（叶黄素、胡萝卜素）；花青素是水溶性天然色素，水果等呈色物质大部分与之有关。2. 叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下

22、列实验无法达到目的的是（ ）A用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B用水做层析液观察花青苷的色素带 C用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目【答案】D【解析】由于叶绿体中色素为脂溶性，可用无水乙醇提取，A正确；花青苷为水溶性，可用水做层析液观察花青苷的色素带，B正确；月季成熟的紫红色叶片含有紫红色的大液泡，可发生质壁分离和复原，则可用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水，C正确；表皮细胞高度分化，不能分裂，不能用光学显微镜观察其染色体的形态和数目，D错误。3. 下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是（ ）A.应该在研磨叶片后立即加入CaC

23、O3，防止酸破坏叶绿素B.即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素C.为获得10ml提取液，研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D. 层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失【答案】B【解析】CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜中叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出4种光合作用色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10ml提取液，研磨时加入多于10mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发消失，D错误。拔高1. 关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（ ）A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由

24、植物的根从土壤中吸收C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的【答案】C【解析】叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A项正确；镁属于细胞中的无机盐范畴，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B项正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C项错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D项正确。2. 在25实验条件下可顺利完成的是（ ）A.光合色素的提取和分离 B.用斐林（本尼迪特）试剂鉴定还原糖C.大鼠神经细胞的培养 D.制备用于植物组织培养的培养基【答案】A【解析】光合色素的提取和分离的原理是光合色素不溶于水而溶于有机溶剂，且不同