4.2.1 光合色素与光能的捕获-2021-2022学年高中生物必修1【名师导航】同步Word教参(苏教版)

第二节　光合作用 第1课时　光合色素与光能的捕获 学 习 目 标 核 心 素 养 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量。 2.提取和分离叶绿体中的光合色素。 1.通过对“光合作用的探索历程”中的科学实验的学习，掌握分析问题的方法，学习科学家的品质。 2.熟练操作“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验，交流并讨论实验结果。 一、解开光合作用之谜 时间 人物 实验方法 结论 17世纪中叶 范·海尔蒙特 用定量的方法 植物生长所需的养料主要来自水，而不是土壤 1771年 普利斯特莱 通过植物和动物之间进行气体交换的实验 植物生长吸收CO2，同时释放O2 1779年 扬·英根豪斯 把带叶的枝条放入水里，发现叶在阳光下产生O2，在黑暗处不产生O2 植物需要阳光才能制造出O2 1864年 萨克斯 采用碘液检测淀粉的方法 叶片在光下能产生淀粉 1940年 鲁宾和卡门 运用同位素标记法 光合作用释放的O2来自水，糖类中的氢也来自水 1948年 卡尔文 用14C标记的CO2进行示踪 CO2被用于合成糖类等有机物 二、光合色素与光能的捕获 1．恩吉尔曼的实验 (1)①生物材料：丝状绿藻(水绵)和好氧细菌。 ②实验现象：在红光区和蓝光区集中了大部分的好氧细菌。 ③实验结论：叶绿素主要吸收红光和蓝光。 (2)可见光束看起来是白色的，通过三棱镜时会分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色连续光谱。用透过三棱镜后的不同颜色的光照射临时装片中水绵的叶绿体，发现好氧性细菌聚集于红光区和蓝光区的叶绿体部位。这说明叶绿体中的色素能有效的吸收和利用红光和蓝光。 2．叶绿体中的色素及作用 色素名称 颜色 功能 叶绿素a 蓝绿色 主要吸收和利用红光和蓝光 叶绿素b 黄绿色 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 三、提取和分离叶绿体中的色素 1．实验原理 (1)叶绿体中的色素是有机物，不溶于水，易溶于无水乙醇等有机溶剂中，所以用无水乙醇等能提取色素。 (2)层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。所以用纸层析法来分离四种色素。 2．实验材料：幼嫩、鲜绿的菠菜叶。 3．实验注意事项及原因 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、提取色素 分离色素 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 4.实验结果 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．研磨菠菜叶时加入石英砂是为了保护叶绿素。 (　　) [答案]　1.√　2.√ 3．×　提示：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．×　提示：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．×　提示：研磨菠菜叶时加入石英砂是为了研磨更充分。 　解开光合作用之谜 [讲解归纳] 1．普利斯特莱的实验 (1)实验过程及现象 密闭玻璃罩＋绿色植物＋小鼠→不易窒息死亡。 (2)实验分析 ①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将小鼠单独置于玻璃罩内，作为空白对照。 ②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。 ③限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。 2．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。 3．鲁宾和卡门的实验 (1)实验过程及结论 ①实验过程：HO＋CO2→植物→18O2；H2O＋C18O2→植物→O2。 ②结论：光合作用释放的O2全部来自水。 (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。 1．德国