5.4光合作用与能量转化导学案-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

5.4光合作用与能量转化 一、绿叶中色素的提取与分离 1.提取绿叶中的色素 （1）原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中 （2）实验用品及作用 ①无水乙醇：溶解色素、提取色素 ②二氧化硅（SiO2）：有助于研磨更充分 ③碳酸钙（CaCO3）：防止研磨中色素被破坏（植物细胞液泡中含有机酸，研磨时会释放出来，使叶绿素存在于酸性环境中，CaCO3可以和H+反应，防止色素被破坏） ④单层尼龙布：过滤（不可以用滤纸，因为滤纸有较强的吸附性，会吸附绿叶中的色素） （3）实验步骤 ①取材：称取5g绿叶（如菠菜的绿叶） ②研磨：剪碎叶片，加少许SiO2和CaCO3，再加入5-10mL无水乙醇，迅速、充分的研磨 ③过滤：漏斗基层放一块单层尼龙布，将滤液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 ④收集：用小试管收集色素滤液，及时用绵塞将试管口塞严 2.分离绿叶中的色素 （1）原理：不同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，反之则慢 （2）实验步骤 ①制备滤纸条 剪滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，并在一端剪去两角（目的是有利于得到平整的色素带） 铅笔画线：在距去角一端1cm处用铅笔画一条细线 ②画滤液细线 吸取滤液：用毛细血管吸取少量滤液 画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线 重复画线：待滤液干后重复画细线1-2次（为了增加色素的含量） ③分离绿叶中的色素 将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中（注意：不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液），随后用绵塞塞紧试管口 ④观察与记录 （3）实验结果及分析 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素（含量约占3/4） 叶绿素b（黄绿色） 类胡萝卜素（含量约占1/4） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 3.绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 （1）滤纸条上色素带颜色过浅的原因分析 ①未加二氧化硅（石英砂）或研磨不充分，色素未充分提取出来 ②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素（叶绿素）含量太少 ③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低 ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏 ⑤画滤液细线次数过少 ⑥层析液触及到滤液细线，但时间不长 （2）滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗 （3）滤纸条看不见色素带 ①忘记画滤液细线 ②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中 4.色素的吸收光谱 （1）光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱 （2）色素的吸收光谱：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体的形态：一般为扁平的椭球形或球形 2.叶绿体的结构 外表：双层膜 内部：基质；基粒（由类囊体堆叠而成） 3.叶绿体的功能：进行光合作用的场所 4.恩格尔曼的实验 （1）黑暗环境中用极细的光束照射海绵 结果：需氧细菌只分布在叶绿体有光束照射的部位 （2）用透过三棱镜的光照射水棉临时装片 结果：需氧细菌主要分布在叶绿体蓝紫光与红光照射部位 5.叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础 （1）在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子 （2）在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶 三、光合作用的原理 1.光合作用的概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程 2.光合作用的反应式 3.探索光合作用原理的部分实验 （1）19世纪末：科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 （2）1928年：科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 （3）1937年希尔（英国）：在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气 （4）1941年鲁宾、卡门（美国）：用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H218O+CO2→植物→18O2，H2O+C18O2→植物→O2，得出光合作用释放的氧气全部来自水 （5）1954年阿尔农（美国）：在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与光的水解相伴随 4.光合作用过程