高中生物第四章第16课时光合作用的认识过程与光合色素课时作业苏教版必修1

第16课时光合作用的认识过程与光合色素[目标导读] 1.结合教材P72内容，说出对光合作用的认识过程。

2.结合教材P73“边做边学”，掌握提取和分离叶绿体中的光合色素的原理和实验方法，分析实验现象。

3.结合教材P74内容，举例说出主要的光合色素。

[重难点击] 提取和分离叶绿体中的光合色素。

一解开光合作用之谜植物的光合作用是一个复杂的过程，经过了众多科学家的努力才逐步解开了光合作用的奥秘，阅读教材P72，分析下面几个有关光合作用的重要实验，思考并回答有关问题：1．17世纪中叶，比利时的范·海尔蒙特第一次试图用定量的方法研究植物的营养来源。

通过该实验，他认为植物生长所需要的养料主要来自水，而不是土壤。

2．1771年，英国科学家普利斯特莱将点燃的蜡烛与植物一起放入一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放入密闭的玻璃罩内，小鼠不容易窒息而死(如图所示)。

(1)这个实验说明：植物可以吸收CO2，放出O2，从而更新空气成分。

(2)这个实验存在哪些不足？答案①缺少空白对照，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独放在玻璃罩内，作为空白对照；②没有认识到光在植物更新空气中的作用。

3．1779年，荷兰的扬·英根豪斯把带叶的枝条放入水里。

这些叶在阳光下产生O2，在暗处并不产生O2。

扬·英根豪斯是怎么认为的呢？答案他认为植物需要阳光才能制造出O2。

即光照是进行光合作用的条件。

4．1864年，萨克斯把绿叶放在暗处24小时，然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。

过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，遮光的一半无颜色变化，曝光的一半呈深蓝色。

如图：(1)该实验中，对照组是曝光的一半叶片，实验组是遮光的一半叶片。

(2)该实验说明：光合作用需要光照；光合作用能制造淀粉。

(3)该实验中，把绿叶放在暗处一段时间的作用是：消耗掉叶片中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。

5．1940年，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法进行光合作用实验。

甲组向植物提供H182O和CO2，发现释放的氧是18O2；乙组向植物提供H2O和C18O2，释放的氧是O2，如图：(1)这个实验说明：光合作用释放的氧全部来自水。

(2)该实验能不能给植物同时提供H182O和C18O2?答案不行。

那样无法分辨氧气中的放射性是来自水还是二氧化碳。

(3)他们还证实了糖类中的氢来自于水。

6．1948年，美国的卡尔文用14C标记CO2，追踪光合作用中碳元素的行踪，证实了CO2被用于合成糖类等有机物。

特别提醒在光合作用的发现中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更加科学、准确：(1)普利斯特莱：密闭的玻璃罩内不加植物的是对照组，加植物的是实验组。

(2)萨克斯：自身对照，曝光的一半叶片与遮光的另一半叶片形成对照。

(3)鲁宾和卡门：相互对照，加H218O的一组与加C18O2的一组相互对照。

活学活用1．如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量之比是( )A．1∶2 B．2∶1 C．8∶9 D．9∶8问题导析(1)图中A、B物质都是氧气。

(2)A、B中的元素均来自于反应物中的水。

(3)分别写出A、B的化学式：A.O2；B.18O2。

二者的相对分子质量之比为32、36。

答案 C解析图中A、B物质是氧气，均来自于反应物中的水。

A、B分别为O2、18O2，二者的相对分子质量之比为32∶36＝8∶9。

二提取和分离叶绿体中的光合色素植物的光合作用离不开光能，光能的捕获离不开光合色素。

结合“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验，探究光合色素的种类和作用。

结合教材P74“边做边学”，分析完成下面问题。

1．实验原理(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取绿叶中的光合色素。

(2)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。

因而，色素会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

2．实验步骤分析(1)提取色素时，向研钵中加入SiO2、CaCO3及无水乙醇的作用分别是什么？答案提取色素时，加入二氧化硅少许，作用是使研磨得充分；碳酸钙少许，作用是防止研磨中色素被破坏；无水乙醇5 mL，作用是溶解色素。

(2)将研磨液过滤到试管中，及时用棉塞塞紧试管口。

(3)制备滤纸条时，剪去两角的作用是防止色素带不整齐，画滤液细线的要求是细而直，吹干后还要重复画几次。

(4)色素分离时，加盖的主要目的是防止层析液挥发；关键应注意滤液细线不能触及层析液，否则滤液细线会被层析液溶解，不能分离。

3．实验结果(色素带的宽窄代表了色素的含量多少，色素扩散的速度和溶解度成正比)特别提醒1．层析液是一种挥发性较强的有机溶剂，可用93号汽油代替。

2．如果得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有：(1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。

(2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。

(3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

3．Mg是构成叶绿素的必需元素，另外，叶绿素的合成还需要光照。

活学活用2．如图1表示某同学做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的改进装置，据图回答：(1)该实验采用的方法是________法，应将提取到的滤液滴在a、b中的____处，向培养皿中倒入________，棉线灯芯下端应____________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________、________、__________、__________。

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__________。

问题导析(1)分析题中信息，联系教材中关于叶绿体中色素的提取和分离实验。

确定题中采取的方法为纸层析法。

因此滤液应滴在定性滤纸上的a点。

(2)棉线的作用是将层析液扩散到滤纸上。

因此棉线下端应浸在层析液中。

(3)由于不同色素在层析液中的溶解度不同，因此随层析液在滤纸上的扩散速度不同，从而在滤纸上形成4条色素带。

(4)若采用的实验材料为秋季的黄叶，由于温度降低，叶片中的叶绿素被破坏，因而叶绿素a和叶绿素b的色素带明显变浅。

答案(1)纸层析 a 层析液浸入层析液(2)胡萝卜素叶黄素叶绿素a 叶绿素b 3和4三光能的捕获1．下图为恩吉尔曼的实验图解，请分析回答下列问题：(1)恩吉尔曼将水绵和能运动的好氧细菌制成临时装片，放在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵，结果好氧细菌聚集在被光束照射到的叶绿体部位(如图1)。

(2)如果将临时装片置于光下，好氧细菌的分布又如何呢？答案好氧细菌分布于叶绿体所有的受光部位(如图2)。

(3)上述实验说明了什么问题？答案上述实验说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的。

(4)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，发现好氧细菌聚集于红光区和蓝光区的叶绿体部位(如图)。

这说明叶绿体中的色素能有效地吸收和利用红光和蓝光。

2．色素的性质(1)吸收光谱：叶绿素a和叶绿素b在蓝光和红光部分吸收峰很高；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，它们还具有保护叶绿素免受强光伤害的作用。

(2)作用：光合色素具有吸收、传递和转换光能的作用。

知识拓展1．光合色素的吸光性质(1)内容：叶绿素主要吸收蓝光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

(2)应用：温室或大棚为提高产量和改善品质使用不同颜色的薄膜。

2．研究表明，各种光合色素中，只有少数特殊状态的叶绿素a分子才能吸收转换光能，同时也能接受并利用其他色素分子传递来的光能，而其他的色素分子只能吸收光能，并将光能传递给特殊状态的叶绿素a分子，自身并不能利用光能，叶黄素和胡萝卜素还具有保护叶绿素免遭伤害的作用。

活学活用3．将叶绿体色素滤液放在自然光源和三棱镜之间，从三棱镜的另一侧，观察连续光谱中明显变暗的区域是( )A．红光和蓝紫光区 B．黄光和蓝紫光区C．红光和绿光区D．黄光和绿光区答案 A解析叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光。

当堂检测1．下列是有关植物光合作用发现的几个实验或事件：①德国植物学家萨克斯的实验证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉②美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明光合作用释放的氧气全部来自水③英国科学家普利斯特莱指出植物可以更新空气④德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所上述实验或事件按时间的先后顺序排列，序号正确的是( )A．③①④② B．①③④②C．③①②④ D．①③②④答案 A解析1771年英国科学家普利斯特莱指出植物可以更新空气，1864年德国植物学家萨克斯证明绿色叶片在光合作用中产生淀粉，1880年德国科学家恩吉尔曼用水绵证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所，1940年美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明光合作用释放的氧气全部来自水。

2．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CO2②光合作用需要光③光合作用放出氧④光合作用制造淀粉A．①② B．③④C．②④ D．①④答案 C解析对照实验中对照组和实验组相比，一般只改变一个实验因素，通过设计对照组，使实验所得的结果更加可靠。

本实验对照组和实验组的可变实验因素是光照，有锡箔覆盖处接受不到光照，而无锡箔覆盖处能接受到光照，因此，该实验充分证明了光合作用需要光。

由此变量带来了实验结果的不同，遇碘液变蓝色是淀粉的特性，因此该实验还证明了光合作用能制造淀粉。

3．在“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因不可能是( )A．未加二氧化硅，研磨不充分B．加入大量的无水乙醇提取C．加入少量无水乙醇提取D．使用放置数天的菠菜叶答案 C解析要加入少量无水乙醇进行提取，加得太多，提取液颜色会太浅，影响实验。

4．叶绿体色素的纸层析结果显示，叶绿素b位于层析滤纸的最下端，原因是( )A．相对分子质量最小B．相对分子质量最大C．在层析液中的溶解度最小D．在层析液中的溶解度最大答案 C解析不同的叶绿体色素在层析液中的溶解度不同，所以不同的色素随层析液在滤纸上扩散的速度也不同，在层析液中溶解度越大的色素，随层析液在滤纸上扩散的速度也就越快。

叶绿素b在层析液中溶解度最小，所以叶绿素b位于层析滤纸的最下端。

5．回答下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的问题。

(1)某同学在做“提取和分离叶绿体中的光合色素”的实验时，操作情况如下所述：①将2 g新鲜完整的菠菜叶放在研钵中，加入无水乙醇、二氧化硅、CaCO3以后，迅速研磨。

②用毛细吸管吸取少量滤液，沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画一两次。