3.5光合作用将光能转化为化学能导学案-2025-2026学年高一上学期生物浙科版必修1

光合作用将光能转化为化学能 学习目标 1.基于光合作用与细胞呼吸的反应式,归纳、总结两者的区别; 2.理解“绿叶中色素的提取和分离”的实验原理和方法,掌握基本的操作技能。 学习过程 新课导入 进行光合作用的生物主要为绿色植物和蓝细菌,它们以二氧化碳和水为原料,利用光能合成糖类等有机物, 这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量。人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠 自养生物的光合产物生活。 观察绿色植物光合作用图片,思考:细胞呼吸一般以糖为底物,那么糖是怎样产生的呢? 新知讲解 内容一:光合作用与细胞呼吸的关系 1. 逆反应:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应的方向进行的反应。 思考 1 :光合作用和呼吸作用互为逆反应吗? 2.呼吸作用是一个放能反应,将储存在葡萄糖等有机物中的化学能释放出来,形成 ATP ,为各种生命活 动提供能量。 光合作用是一个_反应,它利用_将CO2 转变为糖,并将能量储存在糖分子内。也就是说, 光合作用是一个将_转化为_ 的过程。 3.研究人员运用氧的同位素18 O 标记的CO2 和H2 O 进行实验。 思考 2 :光合作用释放的O2 来自哪里? 内容二:光合作用在叶绿体中进行 思考 1 :光合作用是否一定在叶绿体内发生? 思考 2 :与光合作用有关的酶和色素分布在哪里? 内容三:光合色素的提取与分离 1.提取色素应注意: (1)破碎细胞及叶绿体,使色素充分释放。 (2)保证色素的结构和活性不被破坏。 (3)使色素溶解于试剂中。 2.实验背景:叶绿体中含有多种色素,这些色素与光合作用有关,被称为光合色素。光合色素是一类脂 溶性物质,可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取出来,并且将它们分离开来,达到观察叶绿体中色素的 目的。 3.实验原理: (1)色素的提取:绿叶中的色素能溶解在丙酮或酒精等有机溶剂中,故用 95% 的酒精可提取绿叶中的 色素。 (2)色素的分离:不同色素随层析液(乙醚或石油醚等)在滤纸上扩散速度不同,溶解度大,扩散速度快。 4.操作步骤: (1)提取绿叶中的色素: 取材:将新鲜的菠菜叶(或刺槐叶等)放入40 ~ 50 的烘箱中烘干,粉碎。 研磨:取2g 干粉放入研钵中,加入少许二氧化硅和碳酸钙,再加入2 ~ 3mL95% 的酒精,充分、迅速研磨 成匀浆。 过滤:在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布,将研磨液迅速倒入漏斗中。 收集:收集滤液到一支试管中,及时用棉塞将试管口塞紧。 思考 1 :研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的目的是什么? 思考 2 :为什么过滤选择用单层尼龙布而不选择滤纸? (2)分离绿叶中的色素 制备滤纸条 点样 分离绿叶中的色素 观察结果 思考 3 :剪去滤纸条两角的目的是什么?画滤液细线的要求是什么?滤液细线为什么不能触及层析液? 思考 4 :请尝试画出分离色素实验的条带结果,并区分出它们的颜色和含量。 思考 5 :四种光合色素中,溶解度最大和最小的分别是什么? 课堂小结 第 2 页 学科网(北京)股份有限公司 学习过程答案 略 一、单选题(本题共 5 小题) 1.叶绿体中吸收光能的色素分布于( ) A .叶绿体的类囊体膜上 B .叶绿体的外膜上 C .叶绿体的内膜上 D .叶绿体的基质中 【答案】A 【解析】ABCD .叶绿体中吸收光能的色素为光合色素,包括叶绿素和类胡萝卜素,光合色素吸收传递和转 化光能,分布于叶绿体的类囊体膜上,BCD 错误,A 正确。 故选 A。 2.真核细胞存在多种具膜的结构,下列叙述错误的是( ) A .叶绿体内基粒的存在,利于分布更多光合色素 B .线粒体内膜向内折叠形成嵴,利于分布更多糖酵解的酶 C .高尔基体由扁平的小囊和小泡组成,有利于物质运输 D .来自高尔基体的溶酶体含有DNA 酶、RNA 酶等多种酸性水解酶 【答案】B 【解析】A .叶绿体内基粒是由单层膜的类囊体薄膜堆叠而成的,增大了光合色素分布的面积,A 正确; B .线粒体内膜是需氧呼吸第三阶段的场所,内膜向内折叠形成嵴的意义是可以增大膜面积,为需氧呼吸 第三阶段所需酶提供大量附着位点,而糖酵解的酶分布于细胞溶胶中,B 错误; C .高尔基体由扁平的小囊和小泡组成,有利于物质运输,C 正确; D .溶酶体来源于高尔基体,溶酶体内的酶由核糖体合成,经内质网和高尔基体加工后进入溶酶体内,D 正确。 故选 B。 3.将菠菜叶剪碎后加入碳酸钙、二氧化硅和95% 的酒精进行研磨,该过程中酒精的作用是( ) A .提取光合色素 B .中和有机酸,保护叶绿素 C .消毒,避免色素被细菌污染 D .使光合色素在滤纸条上分离 【答案】A 【解析】A .光合色素的提取与分离实验中,95% 的酒精的作用是提取光合色素,A 符合题意; B .中和有机酸,保护叶绿素,这是碳酸钙的作用,B 不符合题意; C .消毒,避免色素被细菌污染,这是75% 的酒精的作用,C 不符合题意; D .使光合色素在滤纸条上分离,这是层析液/纸层析法的作用,D 不符合题意。 故选 A。 4.对菠菜绿叶中光合色素进行提取和分离。然后以色素扩散距离为横坐标,光合色素的含量为纵坐标,绘制 图形如图,甲、乙、丙、丁代表 4 种不同色素。下列叙述正确的是( ) A .研磨时若未加入二氧化硅,对丙、丁含量影响不大 B .为使实验结果显著,点样时应在滤纸条上连续画 3 -4 次 C .实验结果表明,不同色素在95% 酒精中溶解度不同 D .使用黄化的叶片进行实验,丙、丁含量多于甲、乙 【答案】D 【解析】A .二氧化硅能使研磨得充分,研磨时若未加入二氧化硅,会影响四种色素,A 错误; B .为使实验结果显著,应在滤纸条上多次画线,一次画线后晾干再进行下次画线,B 错误; C .分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素,溶解度大,扩散速度快;溶 解度小,扩散速度慢,因此,不同色素在层析液中溶解度不同,C 错误; D .丁为胡萝卜素,丙为叶黄素,乙为叶绿素a ,甲为叶绿素b ,黄化的叶片中叶绿素的含量减少,类胡 萝卜素的颜色显现出来,故丙、丁含量多于甲、乙,D 正确。 故选 D。 5.德国科学家萨克斯的实验,在叶片照光 24 小时后,经脱色、漂洗并用碘液处理,结果有锡箔覆盖的部分 呈棕色,而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明( ) ①光合作用需要CO2 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧 ⑤光合作用制造淀粉 A .①② B .③⑤ C .②⑤ D .①③ 【答案】C 【解析】分析题意:有锡箔覆盖的部分没有变蓝色,见光部分变成蓝色,说明见光部分可以进行光合作用, 产生淀粉遇碘变蓝色,而不见光部分不能进行光合作用,没有淀粉产生,即该实验的结论是:光合作用需 要光(②)、绿叶在光下进行光合作用制造了淀粉(⑤)。 故选 C。 二、非选择题(本题共 1 大题) 6.如图 1 表示某同学做“光合色素的分离 ”实验的改进装置,据图回答下列问题。 (1)该实验采用的方法是 1 法,应将提取到的滤液滴在a 、b 中的 2 处,向培养皿中倒入 3 ,棉线灯芯下端应 4 中。 (2) 实验结果得到四个不同颜色的同心圆(如图 2),则 1、2、3、4 四条带依次表示 5 、 6 、 7 、 8 。若采用的实验材料是秋季的黄叶,四个圆中颜色明显变浅的是 9 。 【答案】1、纸层析法 2、 a 3、层析液 4、浸入层析液 5、胡萝卜素 6、叶黄素 7、 叶绿素a 8、叶绿素b 9 、3 和 4 【解析】(1)分离色素的方法是纸层析法,此实验装置是让培养皿中的层析液,通过灯芯扩散到定性滤纸 上,应将提取到的滤液滴在a 、b 中的a 处,向培养皿中倒入层析液,棉线灯芯下端应浸入层析液中。 (2)光合色素在层析液中的溶解度不同,色素随层析液在定性滤纸上扩散,形成 4 个大小不同的同心圆, 则 1 、2 、3 、4 四条带依次表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 、叶绿素b 。秋季的黄叶,叶绿素含量低,所 以四个圆中颜色明显变浅的是 3 和 4。 第 5 页 学科网(北京)股份有限公司 $