第三章 第二节 第1课时 光合作用的认识过程与光合色素（导学案）2020-2021学年高一新教材生物必修1 分子与细胞【步步高】学习笔记（苏教版，苏鄂）

第二节　光合作用——光能的捕获和转换 第1课时　光合作用的认识过程与光合色素 一、解开光合作用之谜 1．光合作用的认识过程 时间 科学家 实验过程(方法)及现象 实验结论 1627年 比利时海尔蒙特 用定量的方法研究植物的营养来源 植物生长所需要的养料主要来自水，而不是土壤 1779年 荷兰英格豪斯 把带叶的枝条放入水里，绿叶只在阳光下产生气体，在黑暗处并不产生气体，后来确定这种气体是O2 植物需要阳光才能制造出气体 1864年 德国萨克斯 绿叶曝光处变蓝，遮光处无颜色变化 叶片在光下能产生淀粉 19世纪60年代 俄国科学家 用光学仪器发现叶绿素的吸收光谱与光合作用的作用光谱相吻合 光合作用中利用的光与叶绿素吸收光能有关 1940年 美国鲁宾和卡门 运用同位素标记法：向小球藻提供含18O的水和含18O的CO2，追踪O2中氧的来源 证明光合作用释放的O2来自水 1938～1948年 美国卡尔文 用14C标记的CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪碳元素行踪 发现CO2被用于合成糖类等有机物的途径 2.同位素标记法 (1)概念：利用同位素研究生物体内发生的反应历程，追踪物质的运行和变化规律。 (2)特点 ①同位素有的有放射性，有的没有放射性。 ②用放射性同位素标记的化合物在化学性质上不会改变。 (1)英格豪斯证明了植物在阳光下产生O2(　　) (2)光合作用释放的O2都来自水(　　) (3)卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√ 下图是萨克斯的实验，请分析： (1)把绿叶先在暗处放置24小时的目的是什么？ 提示　消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。 (2)该实验是如何形成对照的？ 提示　树叶部分遮光，另一部分曝光，形成了对照。 (3)为什么要用酒精脱色后再用碘蒸气处理？ 提示　避免叶片颜色对实验结果的干扰。 (4)本实验的结论是什么？ 提示　叶片在光下能产生淀粉。 二、光合色素与光能的捕获 1．恩格尔曼的实验 (1)实验材料：水绵和好氧细菌。 (2)过程及现象 (3)结论：叶绿体中含有能有效地吸收和利用红光和蓝光的物质，这些物质吸收的光与绿叶在光下产生氧气有关。 2．光合色素 (1)分布：叶绿体中类囊体膜上。 (2)分类 (3)光合色素对光的吸收 ①叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。 ②胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 (4)类胡萝卜素还有保护叶绿素免遭强光伤害的作用。 (1)没有叶绿体的植物细胞不能进行光合作用(　　) (2)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内(　　) (3)叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光和红光(　　) (4)叶片呈绿色说明色素吸收最少的可见光是绿光(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 下图是恩格尔曼探究叶绿体功能的实验示意图，请据图思考： (1)该实验选择水绵和好氧细菌作为实验材料，有什么优点？ 提示　水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。 (2)甲组是在黑暗环境中用极细的光束点状投射叶绿体，好氧细菌的分布是怎样的？说明什么？ 提示　 好氧细菌聚集在叶绿体被光束照射到的部位。说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的。 (3)乙组是完全暴露在光照下，好氧细菌分布于叶绿体所有的受光部位，这组实验的设计目的是什么？ 提示　和甲组进行对照，明确实验结果完全是由光照引起的。 (4)两组实验都要求在隔绝空气的条件下进行，为什么？ 提示　排除空气中的氧气对实验结果的干扰。 三、提取和分离叶绿体中的光合色素 1．实验原理 无水乙醇等有机溶剂能溶解绿叶中的各种光合色素；色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上的扩散速度有差异。 2．实验步骤 (1)提取色素：称取5 g新鲜的菠菜叶(或其他植物绿叶)，剪碎后放入研钵中，加入少许二氧化硅、碳酸钙和5 mL无水乙醇，迅速而充分地研磨。将研磨液过滤到试管中，用棉塞塞紧试管口。 (2)制备滤纸条：将与烧杯高度相等、宽1 cm的干燥滤纸条剪去一端的两个角，在距该端大约1_cm处用铅笔画一条细线。 (3)画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细而直的滤液细线，吹干后在同一位置重复画滤液细线。 (4)分离色素：将画好滤液细线的滤纸条轻轻地插入盛有3 mL层析液的烧杯中，斜靠在烧杯壁上，用培养皿覆盖烧杯。滤液细线不能触及层析液。 (5)观察结果：几分钟后取出滤纸条，观察滤纸条上色素的分布情况。 (1)提取色素时，要缓慢充分的研磨叶片，以保证色素充分地释放出来(　　) (2)研磨绿叶时，要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇(　　) (3)分离色素时，在无水乙醇中溶解度越高的，则在滤纸条上的扩散速度越快(　　) (4)色素分离后