光合作用與能量轉化 高一上學期生物人教版必修1

2023-05-25第5章細胞的能量供應和利用問題探討

你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物工廠在人工精密的控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養(yǎng)液成分條件下，生產蔬菜和其他植物。有的蔬菜工廠完全依賴LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色和白色光源。

討論：1.靠人工光源生產蔬菜有什么好處？2.為什么要控制二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件？

1.提示：用人工光源生產蔬菜，可以避免由于自然光照不足導致光合作用強度低而造成的減產。同時，人工光照的強度和不同顏色的光也可以人工調控，可以根據植物生長的情況進行調節(jié)，使蔬菜產量達到最大。2.提示：影響光合作用的因素很多，既有植物自身條件，也有外界環(huán)境條件。二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度都是影響植物生長的重要外部條件，因此要進行控制，以便讓植物達到最佳的生長狀態(tài)。探究實踐綠葉中色素的提取和分離探究實踐一、實驗原理：1.色素的提取原理：葉綠體中的色素不能溶于水，而溶于有機溶劑，因此可以用無水乙醇(或丙酮)作溶劑提取綠葉中的色素。2.色素的分離原理：(紙層析法)：利用不同的色素在層析液中的溶解度不同進行分離，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。四種色素在層析液的溶解度情況：胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b。因此這四種色素在濾紙上擴散速度依次降低。探究實踐二、實驗材料的選擇和試劑的使用：1.材料選?。哼x取新鮮綠葉，以保證含有較多的光合色素。2.實驗中幾種試劑的作用：(1)無水乙醇：用于溶解而提取綠葉中的色素。(2)二氧化硅(石英砂)：可增加杵棒與研缽間的摩擦力，破壞細胞結構，使研磨充分。(3)碳酸鈣：調節(jié)PH，減少研磨過程中葉綠素受到破壞。(因為在研磨過程中，會磨損液泡，細胞液中的有機酸使葉綠素破壞，CaCO3可中和細胞液中的有機酸，從而保護葉綠素)。(4)層析液：用于分離綠葉中的色素。探究實踐步驟方法提取色素取材稱取5g綠色葉片，剪碎，放入研缽中。研磨往研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入5mL無水乙醇，進行迅速充分的研磨。過濾漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入漏斗中過濾，將濾液收集到試管中，及時用棉塞將試管口塞緊。制備濾紙條取一塊干燥處理過的定性濾紙，將濾紙剪成長6cm，寬1cm濾紙條，將濾紙條的一端剪去兩角，并在距這一端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆細線畫一條細而且直的濾液細線，等濾液干后，重復二三次。分離色素準備層析液將3mL的層析液倒入燒杯中。放入濾紙條將濾紙條(畫有濾液細線的一端朝下)略微靠著燒杯的內壁，輕輕插入到層析液中，隨后用培養(yǎng)皿蓋上燒杯。觀察結果——三、方法與步驟：觀看視頻探究實踐

結果分析：1.有四條色素帶，從上到下依次是：胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃色(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)?！纱丝闪私馊~綠體中有幾種色素及它們的顏色；它們在層析液中的溶解度情況。2.濾紙條上四條色素帶中最寬是葉綠素a，其次是葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素?！@說明色素的含量相對情況：葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜素。橙黃色(胡蘿卜素)黃色(葉黃素)藍綠色(葉綠素a)黃綠色(葉綠素b)濾液細線四、實驗結果及結果分析：探究實踐實驗點撥：1.制備濾紙條時：(1)要將濾紙條下端剪去兩角，目的是使色素在濾紙條上擴散均勻(有利于色素的擴散)。(2)濾紙條需預先干燥處理，利于層析液的擴散。2.畫濾液細線時：要重復幾次(目的是使濾液細線中的色素含量增多)，畫出的濾液細線應細、直(勻、濃)，目的是為了取得較好的分離效果，使濾紙條上的色素分離明顯且整齊。探究實踐3.分離色素時：應注意層析液不能沒及濾液細線，否則會使色素溶解于層析液中，而不能分離。知識小結1.色素的種類、含量和顏色：葉綠體中的色素葉綠素(含量約占3/4)

類胡蘿卜素(含量約占1/4)葉綠素a(藍綠色)葉綠素b(黃綠素)胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)一、捕獲光能的色素(光合色素)：新課講解2.色素的功能：吸收、傳遞和轉化光能。葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素溶液對比分析新課講解色素的吸收光譜：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。葉綠體中色素對綠光吸收得最少。思考討論1.提示：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。2.提示：實驗材料選擇水綿和好氧細菌，①水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。②沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；③用極細的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗；④臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結果，等等。思考討論3.提示：這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體釋放的氧氣多，適于好氧細菌在此區(qū)域分布。4.提示：葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。新課講解二、葉綠體的結構適于進行光合作用：雙層膜外膜內膜基粒：類囊體基質

葉綠體與功能相適應的結構特點：1.葉綠體中有眾多的基粒和類囊體，極大地擴展了受光面積。2.在葉綠體的類囊體薄膜上分布有光合色素，在類囊體膜上和基質分布有與光合作用有關的酶。課堂訓練1.B課堂訓練2.如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法正確的是（）A.提取色素時加入碳酸鈣是為了防止濾液揮發(fā)B.水稻在收獲時節(jié)，葉片中色素量的變化是(甲＋乙)＜(丙＋丁)C.四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大D.四種色素中，丙和丁主要吸收紅光B課堂訓練3.在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學對相關試劑的使用情況如下表所示(“+”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實驗結果依次應為（）A.①②③④ B.②④①③C.④②③① D.③②①④甲乙丙丁無水乙醇－+++水+－－－CaCO3++－+SiO2+++－B課堂訓練4.請回答下列有關“綠葉中色素的提取和分離”實驗的問題：(1)甲同學利用新鮮的玉米綠色葉片進行實驗，在濾紙上出現了四條清晰的色素帶，其中呈黃綠色的色素帶為__________。(2)該同學改變層析液組成后繼續(xù)進行實驗，濾紙條上只出現了黃、綠兩條色素帶。他用刀片裁出帶有色素帶的濾紙條，用乙醚分別溶解條帶上的色素，濃縮后用一分析儀器檢測，通過分析色素溶液的__________來判斷條帶的色素種類。(3)乙同學在實驗過程中將畫有濾液細線的濾紙條(已重復幾次畫線)插入層析液，幾分鐘后取出觀察，發(fā)現濾紙條上無色素分帶現象，而用同一濾液做實驗的丙同學的濾紙條上卻色素分帶明顯。乙同學實驗失敗的原因可能是

。葉綠素b吸收光譜層析液觸及濾液細線課堂訓練(4)若選用在缺Mg的營養(yǎng)液中長期培養(yǎng)的玉米葉片作實驗材料，層析后濾紙條上只出現了兩條色素帶，其原因是

。(5)實驗結束幾天后，乙、丙兩同學發(fā)現部分預留葉片已變黃。乙同學認為這是由于葉片中某些色素降解所造成的，丙同學則認為是某些色素含量增加所致。根據所學知識，你將如何設計實驗來判斷兩個同學的