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第4节 光合作用与能量转化（第二课时）
【学习目标】
1．通过观察不同色素的吸收光谱，总结四种色素对光的吸收有何差异。
2．通过描述叶绿体的亚显微结构，能简述叶绿体作为光合作用场所的原因。
3．通过分析恩格尔曼的两组实验，能分析得出实验结论以及叶绿体的功能。
【课前学习】叶绿体的结构和功能
1.形态结构
叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。下图为叶绿体的结构模式图，数字序号①～④代表相关结构，请回答相关问题：
（1）①和②分别表示叶绿体的外膜和_______，它们的颜色为__________。
（2）③表示叶绿体内部的_______，由囊状结构的_________堆叠而成，重要成分包括与光合作用有关的酶和_______。
（3）④表示叶绿体的_______基质，含有光合作用所需要的_______。
2.恩格尔曼的实验
（1）实验过程：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在__________的黑暗环境中。一组用极细的光束照射水绵，结果需氧细菌只分布于叶绿体____________________；另一组完全暴露在光下，结果需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位。
（2）实验结论：__________是光合作用的场所，____________是叶绿体释放的。
二、1.（1）内膜 无色透明 （2）基粒 类囊体 色素 （3）基质 酶 2.（1）没有空气 被光束照射到的部位 （2）叶绿体 氧气
【课上学习】
任务一：
1．叶绿体中的色素主要吸收什么光谱？
2．大棚种植蔬菜时，夜晚如果进行人为延长光照时间选择哪种颜色的光谱最为经济？
任务二：
听老师介绍完恩格尔曼的第一个实验后，回答下列问题：
1．实验材料为什么选择水绵和好氧细菌？
2．为何要除去小室中原有的空气？
3．在黑暗中用极细的光束照射水绵有何巧妙之处？
4．为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？
5．由实验能得出什么结论？
【课后练习】
1．关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（ ）
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
2．叶绿体色素在光合作用中起吸收光能的作用，其中类胡萝卜素主要吸收（ ）
A．红橙光 B．蓝紫光 C．绿光 D．红绿光和蓝紫光
3．把叶绿体色素溶液装入试管，放在太阳光和三棱镜之间，从三棱镜的另一侧观察，发现连续光谱中变暗的区域主要是（ ）
A．红光和蓝紫光区域 B．绿光和红光区域
C．黄光和蓝紫光区域 D．黄光和绿光区域
4．下列关于叶绿体中色素的叙述，错误的是（　　）
A．色素的提取原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
B．色素提取实验中加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
5．红萝卜细胞的液泡中含有紫红色的花青素，将红萝卜切成小块放到水中，水的颜色无明显变化。若进行加热，随水温的升高，水的颜色逐渐变红。相关叙述正确的是（ ）
A．液泡中有糖类、无机盐、光合色素和蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境
B．花青素呈紫红色与其吸收和转化不同波长的可见光有关
C．加热后水的颜色逐渐变红与细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的功能有关
D．加热后花青素出细胞的方式为协助扩散
6．下列与光合作用中色素有关的叙述，不正确的是（ ）
A． 叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上
B． 光合细菌可以发生光合作用是因为其含有叶绿素和类胡萝卜素
C． 色素对绿光的吸收最少，所以叶片表现为绿色
D． 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
7．下列关于高等植物细胞内色素的叙述，正确的是（　　）
A． 所有植物细胞中都含有4种色素
B． 叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中
C． 叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收红光和蓝紫光
D． 叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用
8．下列关于叶绿体色素的叙述，正确的是（　　）
A． 菠菜叶肉细胞内光合色素含量最多的是叶绿素a
B． 叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜和叶绿体内膜
C． 提取叶绿体中色素时，加入无水乙醇是为了防止色素被破坏
D． 叶绿体内的光合色素都主要吸收蓝紫光和红光
9．光合色素是在光合作用过程中可以吸收、传递、转化光能，下列关于光合色素的叙述正确的是（ ）
A． 四种色素中叶绿素主要吸收红光
B． 叶绿素和胡萝卜素的合成都需要镁
C． 分离出的四种色素中呈橙黄色的是叶黄素
D． 提取色素时加入碳酸钙是为防止色素被破坏
10．在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中，选择A、B两种沙枣，在不同盐浓度下进行实验，部分实验内容与结果如表：
组别 盐浓度 (mmol/L) 叶绿素a含量 （mg/g鲜重） 叶绿素b含量 （mg/g鲜重） 类胡萝卜素/叶绿素
A 0 1．79 0．72 0．16
A 100 1．71 0．68 0．17
A 200 1．30 0．43 0．21
B 0 1．60 0．58 0．15
B 100 1．21 0．40 0．19
B 200 0．78 0．21 0．30
（1）据表推知，此实验的自变量有________________。在同一盐浓度下，A种沙枣的叶绿素测量值均比B种________。随着盐浓度的增加A种沙枣总叶绿素含量呈________趋势。
（2）表中类胡萝卜素包括________，在光合色素分离的实验中，主要位于滤纸条由上而下的第________条色素带。
（3）由实验结果推断，沙枣经盐处理后，可能导致沙枣的叶绿素________，从而导致叶绿素含量变化。综合判断________种沙枣耐盐性好。
参考答案
1．C 叶绿体中的色素不溶于水，能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，A正确；根是植物吸收水分和矿质元素的主要器官，构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收，B正确；
C、植物进行光合作用只能吸收可见光，不能吸收红外光和紫外光，C错误；叶绿素的形成需要光，黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的，D正确。
2．B根据分析，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。
3．A 叶绿素对可见光有两个吸收高峰，在红光区和蓝紫光区，而类胡萝卜素只有一个吸收高峰，在蓝紫区，则叶绿体色素溶液装入试管，放在太阳光和三棱镜之间，从三棱镜的另一侧观察，红光区和蓝紫光区被吸收，故变暗，A正确，BCD错误。
4．A 色素的提取原理是色素能溶解于有机溶剂，A错误；CaCO3可以中和叶肉细胞中的有机酸，起到保护色素的作用，即加入CaCO3可防止色素被破坏，提取叶绿素肯定要破坏叶绿体，B正确；叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同，叶绿素a吡叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C正确；叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)中心元素是镁离子，叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素，D正确。
5．C 液泡中有糖类、无机盐、花青素和蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境，使植物细胞保持坚挺，光合色素是在叶绿体内，A错误；花青素呈紫红色与细胞液内的pH有关，叶绿体内光合色素能吸收和转化不同波长的可见光，B错误；加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的功能，原生质层失去了选择透过性，使花青素进入水中，C正确；水的颜色逐渐变红是由于沸水使生物膜失去选择透过性，D错误。
6．B 7．B 8．A 9． D
10．（1）盐浓度、沙枣种类 高 下降 （2）胡萝卜素和叶黄素 一和二
（3）分解 A第4节 光合作用与能量转化（第一课时）
【学习目标】
1．通过比较正常叶片与白化叶片的长势差别，能说出捕获光能的物质是绿叶中的色素。
2．通过观看绿叶中色素的提取和分离实验，能简述实验原理、实验目的、操作流程和注意事项。
3．通过观看绿叶中色素的提取和分离实验，能独立进行相关实验操作。
【课前学习】绿叶中色素的提取和分离
1.实验原理
（1）提取色素的原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂__________中。
（2）分离色素的原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度______的随层析液在滤纸上扩散得______，反之则慢。
2.实验步骤
（1）提取绿叶中色素：称取菠菜叶2g→剪碎置于研钵→放入少许_________和碳酸钙→加入10mL__________→迅速研磨→过滤→收集滤液。
（2）制备滤纸条：滤纸条要剪去一端的_______，在距离该端大约1cm处用铅笔画一细线。
（3）画滤液细线：滤液细线画得______________效果越好，并且要______________。
（4）分离色素：滤纸条轻轻插入盛有层析液的小烧杯中，__________不能触及到层析液，用培养皿盖住小烧杯。
（5）结果分析：滤纸条上会出现_______条色素带，从上到下依次为_______（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（_______色）、叶绿素（黄绿色）。
参考答案：一、1.（1）无水乙醇 （2）高 快 2.（1）石英砂 无水乙醇 （2）两角 （3）越细越直越齐 重复画若干次 （4）滤液细线 （5）四 胡萝卜素 蓝绿
【课上学习】
任务一：
观看视频并阅读教材98-99页，回答下列问题：
1．色素提取时所用试剂及作用？
2．菠菜叶放置24-36小时的原因？
3．研磨时应注意什么？原因为何？
任务二：
观看视频并阅读教材98-99页，回答下列问题：
1．层析液的成分及注意事项？
2．滤液细线的划线原则？
3．分离后的色素有几种？颜色、位置、宽窄有何差异？
【课后练习】
1．右图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为( )
A．红色
B．黄色
C．绿色
D．紫色
2．某研究小组获得了红花菜豆的叶黄素缺失突变体。从叶黄素缺失突变体叶片中提取色素，用纸层析法分离色素，如右上图所示，色素层析条带分离结果是（ ）
3．用新鲜的菠菜叶片进行光合色素的提取与分离实验，距滤液细线最近的一条色素带是（ ）
A．叶绿素a B．叶绿素b C．胡萝卜素 D．叶黄素
4．下列属于线粒体和叶绿体的区别的是（　　）
A．是否含有DNA B．是否释放O2
C．是否具有双层膜 D．是否产生ATP
5．下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法，不正确的是（　　）
A．实验中需要加入SiO2进行研磨，以破碎细胞和叶绿体
B．在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止色素被破坏
C．色素分离后在滤纸条上形成的4条色素带，从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
D．色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
6．如图为某种细胞器的结构模式图，下列叙述错误的是（ ）
A．结构①的基本骨架是磷脂双分子层
B．结构②的选择透过性与蛋白质的种类和数量有关
C．结构③的膜表面积大，有利于有氧呼吸的酶附着
D．结构④中含量最多的化合物是水
7．叶绿素提取的叙述，错误的是（　　）
A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B．可以使用无水乙醇作为本实验的提取剂
C．加入少许Ca（OH）2能避免叶绿素被破坏
D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
8．关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，错误的是（ ）
A．二氧化硅有助于研磨得充分
B．叶绿素a的色素带最宽，溶解度最高
C．滤纸条插入时应注意滤液细线不能触及层析液
D．用毛细吸管吸取少量滤液，画在滤纸条一端
7．秋天到来，温度降低，植物叶肉细胞中含量下降最显著的色素是（ ）
A．叶黄素 B．叶绿素 C．胡萝卜素 D．类胡萝b素
9．韭黄是利用绿色韭菜在避光条件下培养出来的。某同学利用所学知识研究韭黄叶片呈黄色的原因，结果如图所示，其中色素带颜色①和⑤相同、②和⑥相同。
（1）由结果分析可知，韭黄叶片呈黄色的原因是：在避光条件下，韭黄不能合成__________________（填色素名称），叶片中只含有____________________（填色素名称）。
（2）图甲中的色素分布在叶绿体的_____________上。
10．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请分析回答下列问题：
（1）提取叶片中光合色素时常使用____________（试剂）研磨法来获取色素，为使____________，还可加入少许二氧化硅。
（2）纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。若研究者用该方法能否获得上述实验数据？为什么？__________________________________。
（3）据图可知，污染程度的加剧使________________________（色素类型）的含量减少。
参考答案
1．B
2．B
3．B 纸层析法分离叶绿体中的色素，其原理为溶解度小，扩散速度慢，距离起点越近，叶绿素b的溶解度最小，即扩散速度最慢，距离起点最近，C正确。
4．B 叶绿体和线粒体均含有少量DNA，A错误；叶绿体能释放氧气，线粒体消耗氧气，B正确；叶绿体和线粒体均具有双层膜，C错误；叶绿体和线粒体均能产生ATP，D错误。
5．D 实验中需要加入SiO2进行研磨，以破碎细胞和叶绿体，使得色素释放出来，A正确；研磨过程中加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，B正确；滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色），C正确；色素带的宽度反映了色素的含量，D错误。
6．C 结构①是叶绿体的外膜，其基本支架是磷脂双分子层，A正确；结构②是叶绿体内膜，具有选择透过性，这种特性与膜上的蛋白质种类和数量有关，B正确；结构③为叶绿体基粒，由类囊体膜堆叠而成，增大了基粒的膜面积，有利于光合色素的附着，C错误；结构④为叶绿体基质，其内含量最多的化合物是水，D正确。
6．C 菠菜绿叶细胞中富含叶绿体，叶绿体中含有叶绿素，因此可被用作叶绿素提取的材料，A正确；绿叶中色素可溶于无水乙醇等有机溶剂中，因此可以用无水乙醇来提取叶绿素，B正确；在研磨的时，加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏，C错误；研磨时加入石英砂（二氧化硅）可使叶片研磨更充分，D正确。
7．B 二氧化硅由于颗粒坚硬，因此，其作用是有助于研磨充分，A正确；叶绿素a的色素含量最多，色素带最宽，但其在层析液中的溶解度是较小的，叶绿体色素中在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素，B错误；在分离色素时，不能让滤液细线触及层析液，否则色素会 溶解在层析液中，导致实验失败，C正确。在滤纸条一端，画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，使得色素带细而直，即用毛细吸管吸取少量滤液，在滤纸条一端画滤液细线，D正确；
8．B 根据分析：秋天到来，温度降低，植物叶肉细胞中含量下降最显著的色素是叶绿素，在低温条件下被分解，所以叶黄素、胡萝卜素、花青素就会表现出来，叶片由绿色变为黄色。
9（1）叶绿素a和叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素 （2）类囊体薄膜
10． （1）无水乙醇（有机溶剂） 研磨充分
（2）纸层析法只能用于分离后的色素带的观察，不能进行定量分析
（3）叶绿素a和叶绿素b（叶绿素）

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