3.2.1 解开光合作用之谜 叶绿体与光能的捕获-2021-2022学年新教材高中生物必修1分子与细胞【名师导航】同步Word教参(苏教版)

第二节　光合作用——光能的捕获和转换 第1课时　解开光合作用之谜　叶绿体与光能的捕获 课标内容要求 核心素养对接 1．说明植物细胞中的叶绿体从阳光中捕获能量。 2．提取和分离叶绿体中的光合色素。 1．生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积，与光合作用的功能相适应。 2．科学思维——分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。 3．科学探究——实验思路及设计：科学设计提取和分离色素的实验步骤，注意每个操作步骤的规范性。 一、解开光合作用之谜 时间 人物 实验方法 结论 1627年 海尔蒙特 采用了定量研究的方法 柳树生长所需养料主要来自水，而不是土壤 1779年 英格豪斯 把带叶的枝条放入水里，发现绿叶只在阳光下产生气体，在黑暗处不产生气体 后来，人们明白了空气的组成后，才确定绿叶在阳光下放出的气体是O2 1864年 萨克斯 采用碘蒸气处理叶片的方法 叶片在光下能产生淀粉 19世纪60年代 利用光学仪器 光合作用中利用的光与叶绿素吸收光能有关 1941年 鲁宾和卡门 运用同位素标记法 光合作用释放的O2来自于水 1948年 卡尔文 用14C标记CO2，追踪光合作用中碳元素的行踪 CO2被用于合成糖类等有机物 二、叶绿体与光能的捕获 1．恩格尔曼的实验 (1)实验材料：水绵和好氧细菌。 水绵是一种藻类，常生活在淡水中，细胞中有一条或多条螺旋排列的带状叶绿体。 (2)实验过程和结果 (3)实验结论 叶绿体中含有能有效地吸收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：叶绿体中的类囊体膜上 (2)种类、颜色与吸收光谱 种类 颜色 吸收光谱 叶绿素 叶绿素a 蓝绿色 主要吸收和利用蓝紫光和红光 叶绿素b 黄绿色 类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 主要吸收蓝紫光，还有保护叶绿素免遭强光伤害的作用 叶黄素 黄色 (3)作用：光合色素能吸收大部分的可见光用于光合作用，但对绿光吸收最少，大部分绿光被反射出来，因而叶片呈现绿色。 3．提取和分离叶绿体中的光合色素 (1)实验原理 ①提取：无水乙醇等有机溶剂能溶解绿叶中的各种光合色素。 ②分离：色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上的扩散速度也有差异。 (2)实验步骤 步骤 方法 原因 提取色素 ①选取新鲜叶片：色素含量高 ②加入少许二氧化硅和碳酸钙：作用分别是研磨充分、保护色素 ③加入5 mL无水乙醇：溶解色素 制备滤纸条 剪去两角：防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快 分离色素 画滤液细线 画得细、直：防止色素带重叠 层析装置示意图 ①层析液不能触及滤液细线：防止色素溶于层析液中 ②烧杯加盖：防止层析液挥发 判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．色素提取液是无水乙醇，分离液是层析液。 (　　) 2．不同色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关。 (　　) 3．分离结束后，滤纸条上的颜色自上而下依次是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。 (　　) 4．叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光，除此之外，叶绿素还主要吸收红光。 (　　) 5．植物叶片多呈现绿色的原因是对绿光的吸收最多。 (　　) 6．研磨菠菜叶时加入二氧化硅是为了保护叶绿素。 (　　) 提示：1.√　2.√ 3．×　分离结束后，滤纸条上的颜色自下而上依次是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。 4．√ 5．×　植物叶片多呈绿色的原因是叶绿素对绿光吸收最少，使绿光被反射出来。 6．×　研磨菠菜叶时加入二氧化硅是为了研磨更充分。 　解开光合作用之谜 1．萨克斯的实验 (1)实验过程及现象 黑暗中饥饿处理的绿叶 (2)实验分析 ①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。 ②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。 ③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。 2．鲁宾和卡门的实验 (1)实验过程及结论 HO＋CO2→植物→18O2；H2O＋C18O2→植物→O2 光合作用释放的O2来自于水。 (2)实验分析 设置了对照实验，自变量是标记物质(HO和C18O2)，因变量是O2的放射性。 3．恩格尔曼的实验 (1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和好氧细菌。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)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。 (3)设计的观测指标妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。 (4)设计的实验对照妙：进行黑