《5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化》教學(xué)設(shè)計(jì)、教案、導(dǎo)學(xué)案、同步練習(xí)

《5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】1．知識(shí)目標(biāo)：（1）說(shuō)出綠葉中色素的種類和作用（2）說(shuō)出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能（3）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程（4）影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素（5）光合作用原理的應(yīng)用2．能力目標(biāo)：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)提取、分離綠葉中的色素3．情感目標(biāo)：探究細(xì)胞光合作用在生產(chǎn)、生活實(shí)踐中的應(yīng)用【教學(xué)重點(diǎn)】1．綠葉中色素的種類和作用2．光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史3．光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過(guò)程及相互關(guān)系4．影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素【教學(xué)難點(diǎn)】1．光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程2．探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素【教學(xué)方法】講授與學(xué)生討論相結(jié)合、問(wèn)題引導(dǎo)法、歸納【教學(xué)過(guò)程】第一課時(shí) 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)思考：1．通常應(yīng)該把花盆擺在向陽(yáng)面還是背陰面，為什么？向陽(yáng)面。讓植物多接受光照，因?yàn)橹参镄枰M(jìn)行光合作用。2．有些植物工廠內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管，并且在白天也開(kāi)燈。（1）用這種方法有什么好處？這樣做對(duì)光合作用有影響嗎？用這種方法可以提高光合作用的強(qiáng)度，因?yàn)槿~綠素吸收最多的是光譜中的藍(lán)紫光和紅光。不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用會(huì)有影響。因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，所以不使用綠光作補(bǔ)充光源。（一）捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)我們?cè)诔踔芯鸵呀?jīng)知道植物能進(jìn)行光合作用，是因?yàn)槠浼?xì)胞中含有一些能吸收光能的色素，植物幼苗如果缺乏色素，往往會(huì)呈現(xiàn)黃白色，這就是我們通常所說(shuō)的“白化苗”。思考：“白化苗”能持續(xù)正常地生長(zhǎng)嗎？不能，由于不能進(jìn)行光合作用，待種子中儲(chǔ)存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死亡?？梢?jiàn)植物的生活確實(shí)需要色素，依靠色素來(lái)吸收光能進(jìn)行光合作用。我們先來(lái)學(xué)習(xí)“捕獲光能的色素”這一內(nèi)容。1．捕獲光能的色素那么植物細(xì)胞一般含有哪些捕獲光能的色素呢？它們分別又是什么顏色的？以及各種色素在綠葉中的含量是否相同呢？帶著這些問(wèn)題我們一起來(lái)看《綠葉中色素的提取與分離》實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理：（1）無(wú)水乙醇提取綠葉中的色素（2）分離：不同色素在層析液中的溶解度不同目的要求：綠葉中色素的提取和分離及色素的種類材料用具：新鮮的綠葉、定性濾紙等、無(wú)水乙醇等方法步驟：（1）提取綠葉中的色素①稱取5g左右的綠葉，洗凈，去除粗葉脈，剪碎，放入研缽中。②向研缽中放入少許的二氧化硅和碳酸鈣、10ml無(wú)水乙醇，進(jìn)行迅速、充分地研磨。加入二氧化硅、碳酸鈣的作用是什么？二氧化硅幫助充分磨碎葉片，液泡中含有酸性物質(zhì)，碳酸鈣中和酸性物質(zhì)，防止色素被酸性物質(zhì)破壞。問(wèn)：研磨時(shí)為什么要迅速而充分？答：防止無(wú)水乙醇的揮發(fā)③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗進(jìn)行過(guò)濾，將濾液收集到試管，及時(shí)用棉塞將試管塞嚴(yán)。（2）制備濾紙條將干燥的定性濾紙剪成長(zhǎng)與寬略小于試管長(zhǎng)與寬的濾紙條，將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。（3）畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線。待濾液干后，再畫一兩次。畫的細(xì)而直：為防止色素帶重疊而影響分離效果。畫兩三次：是為積累更多的色素，使分離后的色素帶明顯。（4）分離綠葉中的色素將3ml層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，就不會(huì)在濾紙上擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，實(shí)驗(yàn)就會(huì)失敗。為什么要用棉塞塞住試管口？防止層析液中成分揮發(fā)，要注意本實(shí)驗(yàn)應(yīng)在通風(fēng)條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)及時(shí)用肥皂洗手。因?yàn)閷游鲆褐幸恍]發(fā)性物質(zhì)具有毒性。（5）觀察和記錄觀察濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？胡蘿卜素（橙黃色）——葉黃素（黃色）——葉綠素a（藍(lán)綠色）——葉綠素b（黃綠色）寬窄如何？說(shuō)明了什么？葉綠素a色素帶最寬，胡蘿卜素色素帶最窄。說(shuō)明綠葉中四種色素的含量不同，葉綠素a最多，胡蘿卜素最少。那么，這4種色素主要吸收哪些波長(zhǎng)的光呢？我們來(lái)看看課本99頁(yè)的圖5-12，葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜?？梢钥吹饺~綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。練習(xí)：1．在葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，收集到的濾液綠色過(guò)淺，其原因可能是(D)①未加石英砂，研磨不充分②一次加入大量的無(wú)水酒精提?、鄯执渭尤肷倭繜o(wú)水酒精提取④使用放置數(shù)天的菠菜葉A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④某同學(xué)在做完“葉綠體中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)”后畫出了四種色素在濾紙條上分布的模式圖，以此主要表示色素的含量及間隔距離的大小，其中比較能顯示真實(shí)情況的是(A)3．關(guān)于高等植物細(xì)胞內(nèi)的色素的敘述中，錯(cuò)誤的是(B)A．植物細(xì)胞內(nèi)的色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素B．所有植物細(xì)胞中都只有四種色素C．葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收和傳遞光能D．有的植物細(xì)胞的液泡中也含有一定的色素問(wèn)：現(xiàn)在我們已經(jīng)知道綠葉中含有4種色素，那么這些色素分布在細(xì)胞中的哪些部位呢？答：直到1865年，德國(guó)植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用的功能時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個(gè)細(xì)胞中，而是集中在一個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里，后來(lái)人們稱之為葉綠體。2．葉綠體的結(jié)構(gòu)問(wèn)：現(xiàn)在，大家仔細(xì)觀察葉綠體的立體結(jié)構(gòu)示意圖，說(shuō)說(shuō)它是由哪些結(jié)構(gòu)組成？答：它包括外膜、內(nèi)膜、基粒和基質(zhì)4個(gè)部分。葉綠體的外表有雙層膜，雙層膜是一種透明膜，膜是透明的，有什么好處？有利于光線的透過(guò)且被色素吸收。葉綠體內(nèi)部有許多基粒，基粒與基粒之間充滿基質(zhì)。每個(gè)基粒都是由一個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成，這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為囊狀體。吸收光能的四種色素，就分布在類囊體的薄膜上。每個(gè)基粒都含有2個(gè)以上的類囊體，多者可達(dá)100個(gè)以上。據(jù)計(jì)算，1g菠菜葉片中類囊體的總面積竟達(dá)60平方米左右。問(wèn)：同學(xué)們思考一下，葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，有什么用？答：極大地?cái)U(kuò)展了受光的面積。問(wèn)：葉綠體的作用僅僅是吸收光能嗎？答：1880年，美國(guó)科學(xué)家恩格爾曼把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中，然后用極細(xì)的光束照射水綿。他發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位幾種；如果臨時(shí)裝片暴露在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位。用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。（1）恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？氧是由葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。葉綠體中的色素主要通過(guò)吸收紅光和藍(lán)紫光來(lái)進(jìn)行光合作用．（2）恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)方法有什么巧妙之處？①實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌。水綿的優(yōu)點(diǎn)是葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；好氧細(xì)菌的優(yōu)點(diǎn)是可確定釋放氧氣多的部位。②沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光干擾。③用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。④臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！景鍟?shū)設(shè)計(jì)】能量之源——光與光合作用捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1．捕獲光能的色素2．捕獲光能的結(jié)構(gòu)——葉綠體（1）分布：主要在綠色植物的葉肉細(xì)胞（2）形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形④功能：光合作用的場(chǎng)所第二課時(shí) 光合作用的原理和應(yīng)用【教學(xué)過(guò)程】一、光合作用的反應(yīng)簡(jiǎn)式反應(yīng)式：CO2+H2O（CH2O）+O2若要表示光合作用過(guò)程各元素的來(lái)源和去向，可用下式表示1．光合作用的過(guò)程①光反應(yīng)與暗反應(yīng)是怎樣劃分的？根據(jù)反應(yīng)是否需要光能②光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較與聯(lián)系？（1）光反應(yīng)階段①光能吸收和轉(zhuǎn)化葉綠體中的4種色素的功能不完全相同。絕大多數(shù)的葉綠體色素的功能是吸收太陽(yáng)光能，這類色素又稱為聚光色素。大多數(shù)葉綠素a和全部的葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素，都屬于這類色素。另外，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a不僅能吸收光能，還能接受其他色素傳遞來(lái)的光能，通過(guò)一系列復(fù)雜過(guò)程，將光能轉(zhuǎn)換成電能，這類色素又稱為反應(yīng)中心色素。能量在色素之間的傳遞效率很高，類胡蘿卜素所吸收的光能傳遞給葉綠素a的效率可達(dá)90%，葉綠素b吸收的光能傳遞給葉綠素a的效率接近100%，這樣聚光色素就像透鏡把光束集中到焦點(diǎn)一樣，把大量的光能吸收、聚集，并迅速傳遞給反應(yīng)中心色素，然后轉(zhuǎn)換成電能。②水的分解葉綠體中的色素吸收太陽(yáng)光能，一方面將水分解成氫［H］和氧［O2］氧直接以分子形式從葉氣孔逸出，而［H］則與NADP+（輔酶Ⅱ）結(jié)合，形成NADPH（還原型輔酶Ⅱ），進(jìn)入葉綠體基質(zhì)中，作為還原劑參與暗反應(yīng)。另一方面在有關(guān)酶和反應(yīng)中心色素的作用下，光能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能，暫時(shí)儲(chǔ)存在ATP和NADPH中，為暗反應(yīng)提供能量。H2O2H++2e+O2NADP++2e+H+NADPHADP+Pi+能量ATP（2）暗反應(yīng)階段①CO2的固定：植物通過(guò)葉片的氣孔從外界吸收來(lái)的CO2先與植物體內(nèi)的一種五碳化合物（C5）結(jié)合形成三碳化合物。CO2+C52C3②三碳化合物的還原：三碳化合物在有關(guān)酶的催化作用下，接受ATP和NADPH釋放出來(lái)的能量并被NADPH還原，再經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的變化，最終形成糖類等有機(jī)物，并重新生成五碳化合物，用以固定CO2，從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行下去。二、光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，并放出O2同化CO2形成（CH2O）（酶促反應(yīng)）時(shí)間短促，以微秒計(jì)較緩慢條件需葉綠素和光不需葉綠素和光，需要多種酶場(chǎng)所在葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上進(jìn)行在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化2H2O2H++2e+O2[NADP++2e+HNADPHADP+PiATPCO2的固定：CO2+C5→2C3CO2的還原：2CO3（CH2O）能量轉(zhuǎn)化葉綠素把光能→活躍化學(xué)能，并貯存在ATP和NADPH中NADPH和ATP中的活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能如果從光合作用整體的角度看：光合作用又完成了怎樣的物質(zhì)變化和能量變化（即光合作用的實(shí)質(zhì)是什么？）物質(zhì)變化：把二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成了糖類等有機(jī)物能量變化：把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中2．光合作用原理的應(yīng)用從光合作用的整個(gè)過(guò)程來(lái)看，有哪些因素會(huì)對(duì)光合作用的進(jìn)行產(chǎn)生影響呢？光照、溫度、濃度、水、礦質(zhì)元素等（1）影響農(nóng)作物光合作用的環(huán)境因素①光照強(qiáng)度②的濃度在一定光照強(qiáng)度下，隨濃度的增加，農(nóng)作物光合速率加快，弱光條件下，農(nóng)作物只能利用較低濃度的，光合速率慢，隨光照強(qiáng)度加強(qiáng)，農(nóng)作物就能吸收較高濃度的，光合速率加快。如下圖：此圖表示在一定光照強(qiáng)度下濃度與光合速率的關(guān)系③溫度光合作用中的生化反應(yīng)離不開(kāi)酶的催化，而溫度直接影響酶的活性，進(jìn)一步影響光合速率。一般植物可在10℃~35℃條件下正常地進(jìn)行光合作用，其中以25℃~30℃最適宜，在35℃以上時(shí)光合作用就下降，40℃~50℃時(shí)即完全停止。④無(wú)機(jī)鹽氮、鎂、鐵等是合成葉綠素所必需的，磷和鉀會(huì)影響光合作用產(chǎn)物糖類的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸，磷還參與ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程和能量傳遞。因此，無(wú)機(jī)鹽離子會(huì)直接或間接影響光合作用。另外光質(zhì)、光照長(zhǎng)短、水分、氧氣等環(huán)境因素也會(huì)影響光合作用強(qiáng)度。（2）增加農(nóng)作物產(chǎn)量的措施增加農(nóng)作物產(chǎn)量的措施就是設(shè)法提高光合作用的強(qiáng)度，提高光合作用效率。①間作、套作。這種措施是指在一年內(nèi)巧妙地搭配各種農(nóng)作物，從時(shí)間和空間上更好地利用光能，縮短耕地的空閑時(shí)間，延長(zhǎng)單位土地面積上農(nóng)作物的光合作用時(shí)間。②合理密植。該措施是增加農(nóng)田植物的綠色面積，以及培育矮稈、葉直而小、分蘗密集的新作物品種，以增加光合面積，充分利用光能。③適當(dāng)增加濃度。對(duì)農(nóng)田里的農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，確保良好的通風(fēng)透光，既有利于充分利用光能，又可以使空氣不斷流過(guò)葉面，有助于提供較多的。對(duì)溫室農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，通過(guò)增施農(nóng)家肥料或使用發(fā)生器等措施，可以提高溫室內(nèi)濃度，提高農(nóng)作物的光合作用效率。④控制好冬季溫室大棚內(nèi)的溫度。白天適當(dāng)提高大棚內(nèi)的溫度以提高酶的活性，增強(qiáng)光合作用；夜晚適當(dāng)降低大棚內(nèi)溫度，降低酶的活性，降低呼吸作用，減少呼吸消耗，有利于提高大棚蔬菜的產(chǎn)量。⑤夏天正午適當(dāng)給一些農(nóng)作物遮蔭。有些農(nóng)作物進(jìn)行光合作用不需要太強(qiáng)的光，太強(qiáng)的光不利于光合作用，這類農(nóng)作物屬于陰生植物。夏天正午由于農(nóng)作物蒸騰作用過(guò)于強(qiáng)烈，造成植物氣孔關(guān)閉，進(jìn)不到葉片內(nèi)，從而影響光合作用的進(jìn)行。因此適當(dāng)給一些農(nóng)作物（特別是陰生植物）遮蔭，阻止氣孔關(guān)閉，有利于提高光合作用強(qiáng)度。⑥在培育水稻秧苗時(shí)，用藍(lán)色塑料薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，不同的色光對(duì)光合產(chǎn)物的成分有影響：在藍(lán)紫光照射下，光合產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪含量較多，在紅光照射下，光合產(chǎn)物中的糖類含量較多。因此在培育水稻秧苗時(shí)，選擇藍(lán)色的塑料薄膜有利于培育壯秧。⑦合理施肥。滿足不同農(nóng)作物不同生長(zhǎng)發(fā)育期對(duì)各種無(wú)機(jī)鹽離子的需求。⑧合理灌溉。小結(jié)：光合作用原理的應(yīng)用1．影響光合作用的因素光照、、溫度、水、礦質(zhì)元素等2．提高農(nóng)作物光合作用強(qiáng)度的措施（1）適當(dāng)提高光照強(qiáng)度、延長(zhǎng)光照時(shí)間（2）合理密植（3）適當(dāng)提高濃度（4）適當(dāng)提高溫度(白天提高溫度，晚上降低溫度)（5）適當(dāng)增加植物體內(nèi)的含水量（6）適當(dāng)增加礦質(zhì)元素的含量【板書(shū)設(shè)計(jì)】能量之源——光與光合作用光合作用的原理和應(yīng)用（二）光合作用的探究歷程（二）光合作用的過(guò)程光反應(yīng)和暗反應(yīng)所需要的條件、場(chǎng)所、原料、產(chǎn)物（三）影響光合作用的因素：光、二氧化碳、溫度等《第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)換（一）》教案【教材分析】《捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)》是人教版高中生物【生物】新人教版一《分子與細(xì)胞》第5章第4節(jié)《光合作用與能量轉(zhuǎn)換》的教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)綠葉中色素的種類和作用,并提取和分離綠葉中的色素。葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。本節(jié)內(nèi)容是對(duì)第5章細(xì)胞結(jié)構(gòu)知識(shí)的提升,又是后面學(xué)習(xí)光合作用原理和應(yīng)用的基礎(chǔ)?！窘虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】生命觀念：通過(guò)葉綠體結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。科學(xué)探究：通過(guò)探究綠葉中色素的提取光和分離，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的科學(xué)探究能【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)1、說(shuō)出綠葉中色素的種類和作用,并提取和分離綠葉中的色素。2、說(shuō)出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。教學(xué)難點(diǎn)：提取和分離綠葉中的色素。【教學(xué)過(guò)程】對(duì)上節(jié)課學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行提問(wèn)：1、描述有氧呼吸的過(guò)程。2、描述無(wú)氧呼吸的過(guò)程。3、無(wú)氧呼吸能產(chǎn)生乳酸、酒精的分別對(duì)應(yīng)什么生物。提出問(wèn)題：生物體生命活動(dòng)的直接能源、最終能源分別是什么？由太陽(yáng)能到被生命活動(dòng)所利用需要經(jīng)過(guò)哪些過(guò)程呢？投影展示：其中②③過(guò)程我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了，下面我們具體來(lái)學(xué)習(xí)①光合作用。過(guò)渡：展示植物缺少葉綠素的現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生猜想、設(shè)問(wèn)，引入研究主題：捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)，板書(shū)課題。一、葉綠體中色素的提取和分離1．色素的提取(1)原理綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中。(2)實(shí)驗(yàn)用品及作用[連線]eq\x(試劑用品)eq\x(作用)①無(wú)水乙醇 a．過(guò)濾②SiO2 b．溶解色素、提取色素③CaCO3 c．有助于研磨充分④單層尼龍布 d．防止研磨中色素被破壞【提示】①－b②－c③－d④－a(3)實(shí)驗(yàn)步驟取材：稱取5g綠葉，剪碎，放入研缽中↓研磨：↓過(guò)濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾↓收集：用小試管收集色素濾液，及時(shí)將試管口用棉塞塞緊2．色素的分離(1)實(shí)驗(yàn)原理：綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同，它們隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度也不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。這樣，色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開(kāi)。(2)實(shí)驗(yàn)步驟二、色素的種類、作用和葉綠體的結(jié)構(gòu)、功能1．色素的種類、含量、顏色及吸收光譜種類葉綠素(約占3/4)類胡蘿卜素(約占1/4)葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素顏色藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色吸收光譜主要吸收紅光和藍(lán)紫光主要吸收藍(lán)紫光2.葉綠體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能及色素的分布(1)形態(tài)：扁平的橢球形或球形。(2)結(jié)構(gòu)模式圖(3)結(jié)構(gòu)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(外表：①雙層膜,內(nèi)部\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(②基質(zhì)：含有與暗反應(yīng)有關(guān)的酶,③基粒：由類囊體堆疊而成，分布有,色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶))))↓決定(4)功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。↑證明(5)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)：好氧細(xì)菌只分布于葉綠體被光束照射的部位?！兜?節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化》教案【教材分析】《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》是人教版高中生物【生物】新人教版一《分子與細(xì)胞》第5章第4節(jié)的內(nèi)容?！肮夂献饔谩币还?jié)在綠色植物的新陳代謝以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中，具有十分重要的意義。主要學(xué)習(xí)說(shuō)出光合作用的概念和反應(yīng)式。教材結(jié)合魯賓、卡爾文等科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，介紹了同位素標(biāo)記法這一生物學(xué)經(jīng)常使用的研究方法。【教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】生命觀念：通過(guò)對(duì)光合作用原理的學(xué)習(xí)，形成物質(zhì)與能量的生命觀念。科學(xué)思維：通過(guò)對(duì)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成分類與比較的科學(xué)思維方式?？茖W(xué)探究：通過(guò)探究環(huán)境因素對(duì)光合作用影響的實(shí)驗(yàn)，提高制定并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)探究能力。社會(huì)責(zé)任：通過(guò)對(duì)光合作用原理的應(yīng)用，提高解決生產(chǎn)和生活問(wèn)題的擔(dān)當(dāng)和能力。【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)闡明光合作用的原理和實(shí)質(zhì)。說(shuō)出光合作用原理中的物質(zhì)和能量變化。3．探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響。4．理解光合作用原理在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：闡明光合作用的原理和實(shí)質(zhì)?！窘虒W(xué)過(guò)程】1、活細(xì)胞所需能量的最終源頭是?2將光能轉(zhuǎn)換成細(xì)胞中能夠利用的化學(xué)能的是什么結(jié)構(gòu)?3、畫出葉綠體的模式圖，并在圖中相應(yīng)位置標(biāo)上各部分結(jié)構(gòu)。一、光合作用的概念1．主要場(chǎng)所：葉綠體。2．能量來(lái)源：光能。3．反應(yīng)物：二氧化碳和水。4．產(chǎn)物：有機(jī)物和氧氣。5．實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量。二、光合作用原理1．填寫圖中序號(hào)所代表的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)①O2；②NADP＋；③ADP＋Pi；④C5。2．圖示Ⅰ過(guò)程是光反應(yīng)階段：(1)場(chǎng)所：[⑤]類囊體薄膜上。(2)條件：光、色素和酶等。(3)葉綠體中光合色素吸收光能的作用：①將水分解為氧和H＋，氧直接以氧分子形式釋放出去，H＋與NADP＋結(jié)合形成NADPH(還原型輔酶Ⅱ)。②在有關(guān)酶的作用下，提供能量促使ADP與P反應(yīng)形成ATP，這樣光能就轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存在ATP中的活躍的化學(xué)能。(4)NADPH的作用：①作為活躍的還原劑，參與暗反應(yīng)階段反應(yīng)。②儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。3．圖示Ⅱ過(guò)程是暗反應(yīng)階段：(1)場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)中。(2)條件：酶、NADPH、ATP。(3)具體過(guò)程：①CO2的固定，即綠葉通過(guò)氣孔吸收的CO2，在特定酶的作用下，與C5(一種五碳化合物)結(jié)合，形成C3分子。②在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原。③一些接受能量并被還原的C3，在酶的作用下經(jīng)過(guò)一系列變化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖類；另一些接受能量并被還原的C3，經(jīng)過(guò)一系列變化，又形成C5，繼續(xù)參與CO2的固定。三、光合作用原理的應(yīng)用1．光合作用強(qiáng)度(1)概念：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造糖類的數(shù)量。(2)表示方法：用一定時(shí)間內(nèi)原料消耗或產(chǎn)物生成的數(shù)量來(lái)定量表示。(3)影響因素①光合作用的原料——水、CO2。影響CO2供應(yīng)的因素：環(huán)境中CO2濃度和葉片氣孔開(kāi)閉情況等。②動(dòng)力——光能。③場(chǎng)所——葉綠體。影響葉綠體的形成和結(jié)構(gòu)的因素：無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)和病蟲(chóng)害。④酶：影響酶活性的因素，如溫度。3．在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例原理間作套種不同植物對(duì)光照的需求不同冬季大棚溫度白天適當(dāng)提高，晚上適當(dāng)降低白天提高溫度，促進(jìn)光合作用，夜間降溫，抑制呼吸作用“正其行、通其風(fēng)”增大CO2濃度，有利于光合作用的進(jìn)行合理灌溉水缺少導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足《5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知識(shí)目標(biāo)：說(shuō)出綠葉中色素的種類和作用；光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過(guò)程及相互關(guān)系；影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。2．能力目標(biāo)：理解葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。3．情感目標(biāo)：學(xué)習(xí)科學(xué)方法，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，建立科學(xué)的價(jià)值觀。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】綠葉中色素的種類和作用；光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程；探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】第一課時(shí) 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)一、綠葉中色素的提取和分離1．提取原理：____________________________________；分離原理：葉綠體中的色素在__________不同，_______隨______在濾紙上擴(kuò)散得____；反之則慢。2．方法步驟：先觀察視頻目的實(shí)驗(yàn)步驟色素的提取（1）稱取5克菠菜葉片，剪碎后放入研缽中（2）加入少許__________、__________、10mL_________迅速研磨（3）將研磨過(guò)的濾液通過(guò)漏斗（漏斗基部放紗布）過(guò)濾收集到試管中，并及時(shí)用____________________。色色素的分離制備濾紙條（1）將干燥的濾紙剪成的紙條，剪去__________。（2）在剪去兩角的一端大約1cm處，用鉛筆畫一條細(xì)線畫濾液細(xì)線（1）用毛細(xì)吸管吸取少量濾液沿鉛筆線處均勻畫一條濾液細(xì)線。（2）待濾液細(xì)線干燥后，__________。分離綠葉中的色素（1）在燒杯中加入3mL層析液（2）將濾紙條剪去兩角一端朝下，略傾斜靠燒杯內(nèi)壁輕輕插入層析液中，并__________（__________不觸及到層析液）二、實(shí)驗(yàn)思考、討論一①石英砂、碳酸鈣在實(shí)驗(yàn)中起什么作用？②加入無(wú)水乙醇（丙酮）的作用是什么？③為什么要迅速、充分研磨？④為什么必須及時(shí)用棉塞塞緊試管口？⑤為什么色素會(huì)在濾紙條上分離？⑥為什么將濾紙條的一端剪去二個(gè)角？⑦為什么濾液細(xì)線越細(xì)、越直越好？⑧為什么畫濾液細(xì)線需要重復(fù)2-3次？⑨為什么濾液細(xì)線不能觸及層析液？⑩為什么燒杯要蓋培養(yǎng)皿？三、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)“探索葉綠體中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)，但缺少直尺、鉛筆、毛細(xì)吸管，怎樣做才能使色素分離？請(qǐng)你幫助設(shè)計(jì)一個(gè)最佳方案。（2）用圓形濾紙代替濾紙條做色素的分離實(shí)驗(yàn)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察與記錄分析四、思考、討論二（1）葉片呈現(xiàn)綠色的原因是什么？（2）為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？（3）溫室或大棚種植蔬菜時(shí)，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補(bǔ)充光源？五、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能思考：捕捉光能的色素存在于細(xì)胞什么結(jié)構(gòu)中呢?1．葉綠體的結(jié)構(gòu)（1）組成①_________，②__________的基本骨架是_________________。（2）葉綠體內(nèi)含有很多③__________，極大地增大了受光面積。（3）葉綠體是進(jìn)行__________的場(chǎng)所。光合作用的酶存在于__________和_________；光合作用的色素存在于________________上。2．葉綠體的功能動(dòng)畫展示恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)（1）思格爾曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?（2）思格爾曼的實(shí)驗(yàn)方法有什么巧妙之處?【課后復(fù)習(xí)】1．通過(guò)紙層析法分離葉綠體色素，結(jié)果在濾紙條上出現(xiàn)4條色素帶，從上而下依次為：（）A．胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素bB．胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、葉黃素C．葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素D．葉黃素、葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素．葉綠體色素的紙層析結(jié)果顯示．葉綠素b位于層析濾紙的最下端，原因是：（）A．分子量最小B．分子量最大C．在層析液中的溶解度最小D．在層析液中的溶解度最大3．在圓形濾紙的中央點(diǎn)上色素濾液，對(duì)葉綠體的色素進(jìn)行色素層析法分離，會(huì)得到近似同心的四個(gè)色素環(huán)，排列在最里圈的色素呈（）A．橙黃色B．藍(lán)綠色C．黃綠色D．黃色4．在進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離的實(shí)驗(yàn)時(shí)不讓層析液觸及濾液細(xì)線的原因是（）A．濾紙上幾種色素會(huì)擴(kuò)散不均勻而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果B．濾紙上的濾液細(xì)線會(huì)變粗而使色素太分散C．色素會(huì)溶解在層析液中而使實(shí)驗(yàn)失敗D．濾紙上的幾種色素會(huì)混合起來(lái)不分散5．如圖做色素層析分離的正確裝置是（）6．葉綠體中的色素能夠在濾紙上彼此分離的原因是（）A．色素提取液中色素已經(jīng)分層B．陽(yáng)光的照射使不同色素彼此分開(kāi)C．乙醇有使色素溶解并彼此分離的特性D．各種色素在層析液中的溶解度不同7、葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是（）A．葉綠體中的色素都分布在類囊體膜上B．葉綠體中的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C．光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)上D．光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上8．分別在A、B、C三個(gè)研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過(guò)濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色（或褐色），幾乎無(wú)色。處理A組B組C組SiO2（少量）+++CaCO3（少量）－++丙酮（10毫升）+－+蒸餾水（10毫升）－+－注：“＋”表示加；“－”表示不加。試回答：（1）A組處理得到的溶液顏色是，原因是。（2）B組處理得到的溶液顏色是，原因是。（3）C組處理得到的溶液顏色是，原因是。第二課時(shí) 光合作用的原理和應(yīng)用【學(xué)習(xí)過(guò)程】一、光合作用的原理填寫圖中光合作用過(guò)程的名稱并回答問(wèn)題：（1）寫出各標(biāo)號(hào)的名稱：①_______②_______③_______④________⑤_______⑥________⑦_(dá)______⑧_______⑨_________（2）光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了［］和［］（只填序號(hào)）。（3）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所分別是葉綠體的_______________和______________。光合作用的過(guò)程對(duì)比項(xiàng)目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段所需條件必須有光有光無(wú)光均可進(jìn)行場(chǎng)所類囊體的薄膜上葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中物質(zhì)變化H2O分解成O2和［H］；形成ATP二氧化碳被固定；C3被［H］還原，最終形成糖類；ATP轉(zhuǎn)化成ADP和Pi能量轉(zhuǎn)換光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，儲(chǔ)存在ATP中ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中儲(chǔ)存的化學(xué)能聯(lián)系物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)階段產(chǎn)生的［H］，在暗反應(yīng)階段用于還原；能量聯(lián)系：光反應(yīng)階段生成的ATP，在暗反應(yīng)階段中將其儲(chǔ)存的化學(xué)能釋放出來(lái)，幫助形成糖類，ATP中的化學(xué)能則轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在糖類中的化學(xué)能。二、光合作用原理的應(yīng)用影響光合作用的因素：有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。①光照強(qiáng)度：植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)是隨著光照強(qiáng)度的增加，同化CO2的速度也相應(yīng)增加，但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定時(shí)，光合作用的強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也在進(jìn)行呼吸作用：當(dāng)植物在某一光照強(qiáng)度條件下，進(jìn)行光合作用所吸收的CO2與該溫度條件下植物進(jìn)行呼吸作用所釋放的CO2量達(dá)到平衡時(shí)，這一光照強(qiáng)度就稱為光補(bǔ)償點(diǎn)，這時(shí)光合作用強(qiáng)度主要是受光反應(yīng)產(chǎn)物的限制。當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定強(qiáng)度后，植物的光合作用強(qiáng)度不再增加或增加很少時(shí)，這一光照強(qiáng)度就稱為植物光合作用的光飽和點(diǎn)，此時(shí)的光合作用強(qiáng)度是受暗反應(yīng)系統(tǒng)中酶的活性和CO2濃度的限制。如圖所示：植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也在進(jìn)行著呼吸作用?？偣夂献饔檬侵钢参镌诠庹障轮圃斓挠袡C(jī)物的總量(吸收的CO2總量)。凈光合作用是指在光照下制造的有機(jī)物總量(或吸收的CO2總量)中扣除掉在這一段時(shí)間中植物進(jìn)行呼吸作用所消耗的有機(jī)物(或釋放的CO2)后，凈增的有機(jī)物的量。②溫度：植物所有的生活過(guò)程都受溫度的影響，因?yàn)樵谝欢ǖ臏囟确秶鷥?nèi)，提高溫度可以提高酶的活性，加快反應(yīng)速度。光合作用也不例外，在一定的溫度范圍內(nèi)，在正常的光照強(qiáng)度下，提高溫度會(huì)促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。但提高溫度也會(huì)促進(jìn)呼吸作用。如下圖所示。所以植物凈光合作用的最適溫度不一定就是植物體內(nèi)酶的最適溫度。③CO2濃度：CO2是植物進(jìn)行光合作用的原料，只有當(dāng)環(huán)境中的CO2達(dá)到一定濃度時(shí)，植物才能進(jìn)行光合作用。一般來(lái)說(shuō)，在一定的范圍內(nèi)，植物光合作用的強(qiáng)度隨CO2濃度的增加而增加，但達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度就不再增加或增加很少，這時(shí)的CO2濃度稱為CO2的飽和點(diǎn)。如CO2濃度繼續(xù)升高，光合作用不但不會(huì)增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影響植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育。如下圖所示：④必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)：綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，需要多種必需的礦質(zhì)元素。如氮是催化光合作用過(guò)程各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分；磷也是NADP+和ATP的重要組成成分?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，用磷脂酶將離體葉綠體膜結(jié)構(gòu)上的磷脂水解掉后，在原料和條件都具備的情況下，這些葉綠體的光合作用過(guò)程明顯受到阻礙，可見(jiàn)磷在維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能上起著重要的作用。又如綠色植物通過(guò)光合作用合成糖類，以及將糖類運(yùn)輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官中，都需要鉀。再如鎂是葉綠體的重要組成成分，沒(méi)有鎂就不能合成葉綠素。等等。5.4.1光合作用與能量轉(zhuǎn)化同步練習(xí)1.北方秋季，銀杏、黃櫨、紅楓等樹(shù)種的葉片由綠變黃或變紅，一時(shí)間層林盡染，分外妖嬈。低溫造成葉肉細(xì)胞中含量下降最顯著的色素是()A．葉黃素 B．花青素C．葉綠素 D．胡蘿卜素2．某同學(xué)在進(jìn)行“葉綠體色素的提取與分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了以下操作。操作中正確的是()A．將新鮮菠菜葉片烘干粉碎后放入研缽中，加入95%乙醇后直接進(jìn)行研磨B．將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處直接用毛細(xì)吸管重復(fù)畫橫線C．為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，將濾液細(xì)線畫粗些并進(jìn)行多次重復(fù)D．將濾紙條畫有濾液細(xì)線的一端朝下，輕輕插入層析液中，濾液細(xì)線不能浸入層析液3．利用乙醇提取出葉綠體中的色素，設(shè)法分離得到各種色素后，將葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素和混合液依次點(diǎn)樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如下圖左所示)，將濾紙點(diǎn)樣點(diǎn)以下部分浸入層析液后，最終濾紙條上各色素正確位置應(yīng)為()A．A B．BC．C D．D4．下列關(guān)于葉綠體色素的敘述，錯(cuò)誤的是()A．葉綠素中含有鎂元素B．被葉綠素吸收的光能可用于水的光解和ATP的合成C．綠葉中葉綠素和胡蘿卜素的含量不同D．可利用無(wú)水乙醇分離4種葉綠體色素5．在“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)中，加入碳酸鈣的目的是()A．溶解色素 B．使研磨更加充分C．分離色素 D．防止色素被破壞6.在提取得到葉綠體色素溶液后，取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再滴適量的層析液，色素隨層析液擴(kuò)散得到如右圖所示結(jié)果。圖中1、3兩條色素帶依次代表的色素是()A．胡蘿卜素、葉綠素a B．葉黃素、葉綠素bC．葉綠素b、葉黃素 D．葉綠素a、胡蘿卜素7.紙層析法可分離光合色素，以下分離裝置示意圖中正確的是()8.下列關(guān)于高等植物葉綠體中光合色素的敘述，不正確的是()A．提取色素研磨時(shí)加入少許CaCO3，可防止葉綠素被破壞B．葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中C．利用層析法可分離4種光合色素D．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光9.吸收光能的色素分布在()A．葉綠體的外膜上 B．類囊體的薄膜上C．葉綠體的內(nèi)膜上 D．葉綠體的基質(zhì)中10．用有機(jī)溶劑提取、紙層析法分離葉綠體色素的實(shí)驗(yàn)，不能證實(shí)的是()A．葉綠體色素溶解在有機(jī)溶劑中B．在層析液中葉綠體色素的溶解度是不同的C．分離得到的4種色素中葉綠素a的含量最多D．葉綠體色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上11．科學(xué)家恩格爾曼用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌大量聚集在如圖所示區(qū)域。以下分析正確的是()A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝片需放置在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中只是為了設(shè)置自變量B．水綿光合作用產(chǎn)生的O2能進(jìn)入細(xì)菌的線粒體與[H]結(jié)合生成H2OC．圖中細(xì)菌分布的差異是水綿不同區(qū)域光合作用強(qiáng)度不同造成的D．水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP直接為核DNA復(fù)制提供能量12．下列有關(guān)葉綠體的說(shuō)法正確的是()A．葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同B．葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上，酶都分布在基質(zhì)中C．葉綠體的功能不受細(xì)胞核調(diào)控D．線粒體產(chǎn)生的CO2被葉綠體利用至少需要穿過(guò)4層磷脂雙分子層5.4.1光合作用與能量轉(zhuǎn)化同步練習(xí)答案解析1.北方秋季，銀杏、黃櫨、紅楓等樹(shù)種的葉片由綠變黃或變紅，一時(shí)間層林盡染，分外妖嬈。低溫造成葉肉細(xì)胞中含量下降最顯著的色素是()A．葉黃素 B．花青素C．葉綠素 D．胡蘿卜素【答案】C【解析】決定樹(shù)葉顏色的是葉綠素和花青素，當(dāng)葉綠素比較多的時(shí)候葉子是深綠色，比較少的時(shí)候是嫩綠色，花青素多了就會(huì)發(fā)紅，發(fā)紫。葉綠素的形成主要與光照有關(guān)，而北方秋季，銀杏、黃櫨等樹(shù)種的葉片由綠變黃或變紅，一時(shí)間層林盡染，分外妖嬈，說(shuō)明葉的色素中最易受低溫傷害而被破壞的是葉綠素，故選C。2．某同學(xué)在進(jìn)行“葉綠體色素的提取與分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了以下操作。操作中正確的是()A．將新鮮菠菜葉片烘干粉碎后放入研缽中，加入95%乙醇后直接進(jìn)行研磨B．將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處直接用毛細(xì)吸管重復(fù)畫橫線C．為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，將濾液細(xì)線畫粗些并進(jìn)行多次重復(fù)D．將濾紙條畫有濾液細(xì)線的一端朝下，輕輕插入層析液中，濾液細(xì)線不能浸入層析液【答案】D【解析】葉片剪碎后，應(yīng)該加入二氧化硅(研磨充分)、碳酸鈣(保護(hù)色素)，然后再加入無(wú)水乙醇研磨，A錯(cuò)誤；制備濾紙條后，畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)該先用鉛筆畫線，B錯(cuò)誤；畫濾液細(xì)線時(shí)，盡量畫的又細(xì)又直，避免色素帶重疊，影響實(shí)驗(yàn)觀察，C錯(cuò)誤；分離色素時(shí)，層析液不能接觸濾液細(xì)線，否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，D正確。故選D。3．利用乙醇提取出葉綠體中的色素，設(shè)法分離得到各種色素后，將葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素和混合液依次點(diǎn)樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如下圖左所示)，將濾紙點(diǎn)樣點(diǎn)以下部分浸入層析液后，最終濾紙條上各色素正確位置應(yīng)為()A．A B．BC．C D．D【答案】C【解析】葉綠體中的四種色素，在層析液中的溶解度由小到大依次為葉綠素b＜葉綠素a＜葉黃素＜胡蘿卜素。溶解度越大，隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散的速率越快，所形成的色素帶距離點(diǎn)樣處越遠(yuǎn)，據(jù)此依題意并分析各選項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：濾紙條從下到上的色素名稱分別是：葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，C正確，A、B、D均錯(cuò)誤。4．下列關(guān)于葉綠體色素的敘述，錯(cuò)誤的是()A．葉綠素中含有鎂元素B．被葉綠素吸收的光能可用于水的光解和ATP的合成C．綠葉中葉綠素和胡蘿卜素的含量不同D．可利用無(wú)水乙醇分離4種葉綠體色素【答案】D【解析】組成葉綠素的化學(xué)元素是C、H、O、N、Mg，A正確；葉綠素吸收光能后使水光解，同時(shí)在葉綠體基粒上將光能轉(zhuǎn)化為電能，在電能的作用下將ADP合成ATP，B正確；綠葉中色素含量是葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜素，C正確；色素溶于有機(jī)溶劑，可用無(wú)水乙醇提取色素，分離色素用層析液，D錯(cuò)誤。5．在“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)中，加入碳酸鈣的目的是()A．溶解色素 B．使研磨更加充分C．分離色素 D．防止色素被破壞【答案】D【解析】在綠葉中色素的提取和分離的實(shí)驗(yàn)中，溶解色素的是無(wú)水乙醇或丙酮，A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中加入二氧化硅的目的是使研磨更加充分，B錯(cuò)誤；分離色素的是層析液，C錯(cuò)誤；加入碳酸鈣的目的是防止色素被破壞，D正確。6.在提取得到葉綠體色素溶液后，取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再滴適量的層析液，色素隨層析液擴(kuò)散得到如右圖所示結(jié)果。圖中1、3兩條色素帶依次代表的色素是()A．胡蘿卜素、葉綠素a B．葉黃素、葉綠素bC．葉綠素b、葉黃素 D．葉綠素a、胡蘿卜素【答案】A【解析】胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b在層析液溶解度由高到低，故擴(kuò)散速度逐漸下降，圓形濾紙最外層的色素帶說(shuō)明相應(yīng)色素?cái)U(kuò)散速度最快，最里邊的擴(kuò)散的最慢，所以1、2、3、4四條色素帶依次表示胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。綜上所述，B、C、D不符合題意，A符合題意。故選A。7.紙層析法可分離光合色素，以下分離裝置示意圖中正確的是()【答案】C【解析】層析液是由2份丙酮和1份苯混合而成，具有一定的毒性，但它容易揮發(fā)，因此用橡皮塞塞緊瓶口，A錯(cuò)誤；濾液細(xì)線觸到層析液，則色素溶解在層析液中，濾紙條上得不到色素帶，B錯(cuò)誤；有濾液細(xì)線的一端朝下，并沒(méi)有觸到層析液，則濾紙條上分離出四條色素帶，C正確；濾液細(xì)線觸到層析液，則色素溶解在層析液中，實(shí)驗(yàn)失敗，D錯(cuò)誤。8.下列關(guān)于高等植物葉綠體中光合色素的敘述，不正確的是()A．提取色素研磨時(shí)加入少許CaCO3，可防止葉綠素被破壞B．葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中C．利用層析法可分離4種光合色素D．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光【答案】D【解析】加入碳酸鈣可以防止色素被破壞，A正確；用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素，B正確；由于不同色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙條上的擴(kuò)散速度不同，所以可利用紙層析法分離4種葉綠體色素，C正確；由于綠色植物幾乎不吸收綠色光，所以植物的葉片一般呈現(xiàn)綠色，D錯(cuò)誤。9.吸收光能的色素分布在()A．葉綠體的外膜上 B．類囊體的薄膜上C．葉綠體的內(nèi)膜上 D．葉綠體的基質(zhì)中【答案】B【解析】葉綠素中的色素分布在類囊體薄膜上。10．用有機(jī)溶劑提取、紙層析法分離葉綠體色素的實(shí)驗(yàn)，不能證實(shí)的是()A．葉綠體色素溶解在有機(jī)溶劑中B．在層析液中葉綠體色素的溶解度是不同的C．分離得到的4種色素中葉綠素a的含量最多D．葉綠體色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上【答案】D【解析】用有機(jī)溶劑能提取色素，說(shuō)明色素能溶解在有機(jī)溶劑中，A正確；用紙層析法能分離各種色素，說(shuō)明色素在層析液中的溶解度不同，B正確；分離得到的4種色素中葉綠素a的色素帶最寬，說(shuō)明葉綠素a的含量最多，C正確；該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能說(shuō)明色素的種類及各種色素的溶解度大小，但不能說(shuō)明葉綠體色素分布在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上，D錯(cuò)誤。11．科學(xué)家恩格爾曼用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌大量聚集在如圖所示區(qū)域。以下分析正確的是()A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝片需放置在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中只是為了設(shè)置自變量B．水綿光合作用產(chǎn)生的O2能進(jìn)入細(xì)菌的線粒體與[H]結(jié)合生成H2OC．圖中細(xì)菌分布的差異是水綿不同區(qū)域光合作用強(qiáng)度不同造成的D．水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP直接為核DNA復(fù)制提供能量【答案】C【解析】由圖可知好氧菌聚集在紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)，這是由于葉綠體中的色素能夠利用這兩種光進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣。實(shí)驗(yàn)過(guò)程不同顏色的光為自變量，裝片需放置在黑暗環(huán)境中是為了設(shè)置自變量，而沒(méi)有空氣是為了排除無(wú)關(guān)變量的影響，A錯(cuò)；細(xì)菌不含有線粒體，因而B(niǎo)錯(cuò)；水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP只能供碳反應(yīng)使用。12．下列有關(guān)葉綠體的說(shuō)法正確的是()A．葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同B．葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上，酶都分布在基質(zhì)中C．葉綠體的功能不受細(xì)胞核調(diào)控D．線粒體產(chǎn)生的CO2被葉綠體利用至少需要穿過(guò)4層磷脂雙分子層【答案】D【解析】葉綠體增大膜面積的方式是類囊體堆疊成基粒，線粒體增大膜面積的方式是內(nèi)膜凹陷形成嵴，因此二者增加膜面積的方式不同，A錯(cuò)誤，葉綠體中與光反應(yīng)有關(guān)的酶分布在類囊體膜上，與暗反應(yīng)有關(guān)的酶分布在葉綠體基質(zhì)中，B錯(cuò)誤；葉綠體屬于“半自主性細(xì)胞器”，其性狀既受自身DNA的控制又受核DNA的控制，C錯(cuò)誤；線粒體產(chǎn)生的CO2被同一細(xì)胞的葉綠體利用時(shí)穿過(guò)的膜層數(shù)最少，只需穿過(guò)2層線粒體膜和2層葉綠體膜，共4層磷脂雙分子層，D正確。5.4.2光合作用與能量轉(zhuǎn)化同步練習(xí)1．下列物質(zhì)中，可以在葉綠體類囊體薄膜上被消耗的有()A．水、二氧化碳、ATP B．氧氣、水、ATPC．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水2．在光合作用中，不需要酶參與的過(guò)程是()A．CO2的固定 B．葉綠素吸收光能C．三碳化合物的還原 D．ATP的形成3.右圖所示為葉綠體中的某種結(jié)構(gòu)及其上發(fā)生的物質(zhì)和能量變化。下列敘述不正確的是()A．圖中的①是植物吸收的水分子B．光合色素都分布在結(jié)構(gòu)②上C．光能轉(zhuǎn)變?yōu)閇H]和ATP中的化學(xué)能D．[H]、O2和ATP都能用于暗反應(yīng)4．在葉綠體中，ATP和ADP的運(yùn)動(dòng)方向是()A．ATP和ADP同時(shí)由類囊體向葉綠體基質(zhì)運(yùn)動(dòng)B．ATP和ADP同時(shí)由葉綠體基質(zhì)向類囊體運(yùn)動(dòng)C．ATP由類囊體向葉綠體基質(zhì)運(yùn)動(dòng)，ADP的運(yùn)動(dòng)方向則相反D．ADP由類囊體向葉綠體基質(zhì)運(yùn)動(dòng)，ATP的運(yùn)動(dòng)方向則相反5．冬季，利用溫室種植蔬菜時(shí)，不利于提高蔬菜作物產(chǎn)量的措施是()A．調(diào)控晝夜溫差 B．阻止空氣流通C．補(bǔ)充人工光照 D．調(diào)控溫室濕度6．為提高溫室大棚中蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)采取的正確措施是()A．在白天和夜間都應(yīng)適當(dāng)降低溫度B．在白天和夜間都應(yīng)適當(dāng)提高溫度C．在夜間適當(dāng)提高溫度，在白天適當(dāng)降低溫度D．在白天適當(dāng)提高溫度，在夜間適當(dāng)降低溫度7.在右圖所示的玻璃容器中，注入一定濃度的NaHCO3溶液并投入少量的新鮮綠葉碎片，密閉后，設(shè)法減小液面上方的氣體壓強(qiáng)，會(huì)看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器，又會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片重新浮出液面。光照后葉片重新浮出液面的原因是()A．葉片吸水膨脹，密度減小B．葉片進(jìn)行光合作用所產(chǎn)生的O2附著在葉面上C．溶液內(nèi)產(chǎn)生的CO2大量附著在葉面上D．NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大8．如圖表示某種植物在最適溫度和0.03%的CO2濃度條件下，光合作用合成量隨光照強(qiáng)度變化的曲線，若在B點(diǎn)時(shí)改變某種條件。結(jié)果發(fā)生了如曲線b的變化，則改變的環(huán)境因素是()A．適當(dāng)提高溫度 B．增大光照強(qiáng)度C．適當(dāng)增加CO2濃度 D．增加酶的數(shù)量9．下列敘述錯(cuò)誤的是()A．溫度和光照會(huì)影響CO2的同化速率B．光合作用中O2的產(chǎn)生發(fā)生在光反應(yīng)階段C．光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH不參與暗反應(yīng)D．土壤中的硝化細(xì)菌可利用CO2和H2O合成糖10．下圖甲表示某綠色植物進(jìn)行光合作用的示意圖，圖乙為外界因素對(duì)光合作用影響的關(guān)系圖。請(qǐng)分析回答：圖甲圖乙(1)圖甲中a、b兩個(gè)生理過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所是____________，若適當(dāng)提高CO2濃度，短時(shí)間內(nèi)圖中C的含量變化是________。(2)圖甲中物質(zhì)D為_(kāi)_______________，D的生成量可代表光合作用的強(qiáng)度。除此外，下列哪些選項(xiàng)也能夠代表光合作用強(qiáng)度？________。A．O2的釋放量 B．C3化合物的量C．C5化合物的量 D．CO2的吸收量(3)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該植物夜晚雖然能吸收CO2，卻不能合成D，原因是_____________________。(4)在電子顯微鏡下觀察，可看到葉綠體內(nèi)部有一些顆粒，它們被看作是葉綠體的脂質(zhì)倉(cāng)庫(kù)，其體積隨葉綠體的生長(zhǎng)而逐漸變小，可能的原因是_____________________________________________________________。(5)圖乙中，如果X代表土壤中Mg2＋濃度，則X可通過(guò)影響____________________的合成來(lái)影響光合速率；如果X代表CO2的含量，則X主要通過(guò)影響______________的產(chǎn)生來(lái)影響光合速率。5.4.2光合作用與能量轉(zhuǎn)化同步練習(xí)答案解析1．下列物質(zhì)中，可以在葉綠體類囊體薄膜上被消耗的有()A．水、二氧化碳、ATP B．氧氣、水、ATPC．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水【答案】C【解析】在葉綠體類囊體薄膜上發(fā)生的是光反應(yīng)，該過(guò)程有ATP的形成和水的光解。2．在光合作用中，不需要酶參與的過(guò)程是()A．CO2的固定 B．葉綠素吸收光能C．三碳化合物的還原 D．ATP的形成【答案】B【解析】色素分子吸收光能的過(guò)程中不需要酶的催化。3.右圖所示為葉綠體中的某種結(jié)構(gòu)及其上發(fā)生的物質(zhì)和能量變化。下列敘述不正確的是()A．圖中的①是植物吸收的水分子B．光合色素都分布在結(jié)構(gòu)②上C．光能轉(zhuǎn)變?yōu)閇H]和ATP中的化學(xué)能D．[H]、O2和ATP都能用于暗反應(yīng)【答案】D【解析】光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP用于暗反應(yīng)，O2釋放出去或被線粒體利用。4．在葉綠體中，ATP和ADP的運(yùn)動(dòng)方向是()A．ATP和