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第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源----光与光合作用一、实验：绿叶中色素的提取和分离1、原理:(1) 利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质，可以用无水乙醇、丙酮等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2) 利用各种色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同的原理可以使各种色素在滤纸上相互分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
2、实验流程：(1) 提取色素：称重：称取5g新鲜绿叶剪碎：去掉叶柄和粗的叶脉研磨：加入少许SiO2、CaCO和10mL无水乙醇过滤：漏斗基部放单层尼龙布收集滤液：用棉塞将试管口塞严(2) 制备滤纸条：①将干燥的滤纸剪成略大于试管长度，略小于试管宽度的滤纸条，并在一端剪去两角②在距剪去两角的一端1cm处用铅笔画一条细的直线(3) 画滤液细线：①用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画线处均匀地画一条直的滤液细线②干燥后，重复画2-3次(4) 色素分离：①烧杯中倒入3 mL层析液② 将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液中 ③ 用棉塞塞紧试管口(5) 观察结果：滤纸条上色素带有四条，分别是 素b 。
二、光合作用的发现：1.1771年普利斯特利实验 本实验缺点：缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。
2.1864年萨克斯实验(1) 本实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。
(2) 本实验为自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉，是否出现颜色变化(出现深蓝色)。
(由上到下)橙a ，黄绿色的叶绿3.1880年恩格尔曼实验⑴本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
（2）本实验中为自身对照，自变量为光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光），因变量为好氧细菌分布。
4.1941年鲁宾、卡门实验（1）本实验方法为同位素标记法。
⑵本实验为相互对照，自变量为标记物质（H218O与C18C2），因变量为Q的放射性。
能量之源--光与光合作用一、教材分析本节是人教版高中生物必修1：《分子与细胞》第5章第4节的内容。
在此前章节中，我们已经学习了细胞中的有机物、细胞的结构和细胞器等知识。
这为本节知识的学习打下基础。
绿色植物通过光合作用合成有机物，为地球上多姿多彩的生命提供了氧气和养料。
因此，光合作用是细胞能量代谢中的重要学习内容，在高中生物知识体系中占有重要地位。
二、教学目标1、知识与能力阐述光合作用的基本过程分析影响光合作用的因素2、过程与方法通过探究活动不断提升获取信息、理解信息、分析、推理、评价及实验探究的能力3、情感态度价值观通过对光合作用影响因素的分析，形成把理论付诸实践，用知识服务社会的意识三、重难点1、重点植物光合作用的基本过程2、难点对影响光合作用因素的分析四、教法学法教师提供问题情境，引导学生自主思考后，小组成员讨论完善。
小组代表展学，其他成员补充完善。
注意利用典型例题即时强化巩固。
五、教学过程（一）导入1、据估计，地球上的自养植物一年中通过光合作用合成约4--5千亿吨有机物。
2、这些有机物中所含能量相当于10，000，000亿千瓦时的电能。
3、三峡电站2012年的发电量为1000亿千瓦时。
（通过数据，吸引学生兴趣，突出光合作用的重要性，引起学生对本节知识的重视）（二）光合作用的定义绿色植物通过_____，利用_____，把_________________转化成储存能量的_______，并释放出_______的过程。
播放flash动画，展示“光合作用的过程”（学生通过动画在头脑中形成整体印象，为分析过程打下基础）（三）光合作用的过程学生完成导学案“探究一光合作用的过程”相应内容1．完善光合作用的图解2．辨析光反应和暗反应过程光反应暗反应图解条件场所物质转化能量转化联系小组代表展示学习成果，其他成员进行补充、完善课后作业：结合光合作用的基本过程分析C3、C5、ATP、[H]在不同条件下的含量变化。
第四节能量之源-光与光合作用一、捕获光能的色素1.实验：绿叶中色素的提取和分离①绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
②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。
③实验过程中加入少许的二氧化硅和碳酸钙，二氧化硅有助于充分研磨，碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。
2.分类叶绿素a（蓝绿色）叶绿素（含量约占3/4）绿叶中的色素叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶黄素（黄色）①最上层的是：胡萝卜素；②最下层是：叶绿素b；③最宽的色素带是：叶绿素a；3.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，叶绿素主要存在于叶绿体中。
【习题一】下列关于光合色素的叙述，错误的是（）A．叶绿素a和叶绿素b都含镁元素B．胡萝卜素在层析液中的溶解度最大C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【分析】1、叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，是光合作用的场所．主要由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，其中类囊体包括基粒类囊体和基质类囊体．光合色素都存在于叶绿体的类囊体膜上．2、叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg．类胡萝卜素不含Mg．3、分离色素原理：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．滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b．【解答】解：A、叶绿素a和叶绿素b都含镁元素，类胡萝卜素不含Mg．A正确；B、胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散的最快，B正确；C、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；D、植物呈现绿色是由于，叶绿素几乎不吸收绿光，绿光被反射回来的缘故，D 错误。
故选：D。
【习题二】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）．下列叙述正确的是（）A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是I＜Ⅱ＜Ⅲ＜ⅣD．色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间【分析】析题图：滤纸条从上到下依次是：Ⅰ胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a（最宽）、Ⅳ叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关．强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照．【解答】解：A、根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；B、强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；C、四种色素在层析液中溶解度大小是I＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，C错误；D、素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液，D错误。
高一生物光合作用辅导讲义授课主题光合作用教学目的1.了解光合作用的探究历程；2.驾驭光合作用的基本过程；3.影响光合作用的因素及应用教学重难点光合作用的基本过程及其影响因素教学内容学问点一：光合作用的探究历程学问点讲解：光合作用的探究历程：年头科学家结论1648 海尔蒙特建立植物体的原料是水分1771 普利斯特利植物可以更新空气1779 英格豪斯只有在光照下植物可以更新空气1845 R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864 萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880 恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。
叶绿体是光合作用的场所1939 鲁宾、卡门光合作用释放的氧来自水。
20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO21.1771年普利斯特莱试验本试验的缺点:缺乏空白比照,试验结果的劝服力不强。
2.1864年萨克斯试验(1)本试验中黑暗处理的目的:消耗掉叶片中原有的淀粉,避开干扰。
(2)本试验为自身比照,自变量为是否照光(一半曝光,另一半遮光),因变量为叶片是否制造出淀粉,表观因变量为是否出现颜色变更(出现深蓝色)。
3.1880年恩格尔曼试验(1)本试验的试验组为极细光束照射处的叶绿体,比照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
(2)本试验为自身比照,自变量为光照(照光处与不照光处;局部光照与完全曝光),因变量为好氧细菌分布。
4.1940年鲁宾、卡门试验(1)本试验方法为同位素标记法。
(2)本试验为相互比照,自变量为标记物质（H218O与C18O2）,因变量为O2的放射性。
方法技巧恩吉尔曼试验方法的奇妙之处(1)试验材料选得妙:用水绵作为试验材料。
水绵不仅具有细而长的带状叶绿体,而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中,便于视察和分析探讨。
(2)解除干扰的方法妙:试验胜利的关键之一在于限制无关变量和削减额外变量,恩吉尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中,解除了环境中光线和氧的影响,从而确保试验能够正常进行。
第10讲与光合作用(Ⅰ)[考纲要求] 1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。
2.实验：叶绿体色素的提取和分离。
考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构1．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱由图可以看出： (1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
2．叶绿体的结构与功能(1)结构模式图(2)结构⎩⎨⎧ 外表：①双层膜内部⎩⎪⎨⎪⎧ ②基质：含有与暗反应有关的酶③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶决定(3)功能：进行光合作用的场所。
证明(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。
[深度思考](1)为什么叶片一般呈现绿色？提示因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。
(2)为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高？提示无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。
题组一光合色素吸收光谱的分析1．将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。
则该色素是( )A．类胡萝卜素 B．叶黄素C．胡萝卜素 D．叶绿素a答案 D解析叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。
其中，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。
从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。
2．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。
据图判断，以下说法不正确的是( )A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少答案 C解析类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光，A正确；据图可知，用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm 波长的光后，色素吸收光能增强，光反应增强，C3还原加速，叶绿体中C3的量将减少，C项错误；叶绿素b主要吸收420～470 nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，D正确。
光照强度对光合作用的影响西宁市第十四中学刘益琴一、使用教材新课标人民教育出版社，高中生物必修一第五章细胞的能量供应和利用、第四节能量之源--光与光合作用。
二、实验器材自制暗箱、室温温度计、同一厂家统一样式的三个不同瓦数（5w/9w/13w）的LED 灯、锥形瓶、氧气传感器三、实验创新要点课本实验中将针管处理过的小叶片浸泡在事先充满二氧化碳的盛有水的烧杯中，经过不同光照处理后观察浮起的小叶片数。
实验不足：该实验不可固定的无关变量过多，比如小叶片的处理程度、外界自然光对实验的影响、向盛有清水的烧杯中吹入的二氧化碳的量等等，这些都会影响实验结果。
实验创新点：设计的改进实验中尽可能地避免这些无关变量对实验结果的干扰。
1、自制暗箱避免自然光对实验结果的影响；2、配制5%碳酸氢钠溶液等量倒入三个等大的锥形瓶中，利用碳酸氢钠的分解作用产生二氧化碳；3、利用光合作用中产生的氧气的量来判断光合作用的速率，从质变到量变。
四、实验设计思路光合作用是一个光生物化学反应。
光合速率通常以一定时间内植物吸收二氧化碳的量来表示，而光合作用中植物每吸收一分子二氧化碳，就会放出一分子氧气。
因此本实验就以所测得的氧气含量变化来说明植物光合速率。
在一定范围内，植物的光合速率随着光照强度的增强而增强。
五、实验教学目标知识目标：知道光照是光合作用的因素根据控制变量原则和对照原则会设计简单的实验方案根据光照强度对光合作用的影响解释农业上提高农作物产量的措施能力目标：通过阅读课本和小组讨论设计可以操作的实验方案，完成实验过程、数据的处理并得出结论提高了对实验的分析能力和初步数据处理能力以及协作交流能力情感态度价值观：在探究设计实验的过程中体会科学的严谨性通过共同探究的学习生活，学会与他人合作，在小组中培养团队合作能力六、实验教学内容（一）、课前准备（二）、虚拟仿真实验室操作（三）、改进试验方案的设计和操作（四）、利用传感器和数字化实验室进行最终的实验操作并分析实验结果（五）、实验结果及结论七、实验教学过程首先向同学们介绍现代农业科技大棚，工作人员可人为地调节棚中的物理环境因素，以达到农作物产量最大化。
高中生物：能量之源—光与光合作用知识点知识点1捕获光能的色素和叶绿体的结构1.叶绿体的结构2.叶绿体色素的种类和功能色素功能叶绿素叶绿素a：蓝绿色吸收红光和蓝紫光叶绿素b：黄绿色类胡萝卜素叶黄素：黄色吸收蓝紫光知识点2 绿叶中色素的提取和分离1. 实验原理（1）提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
（2）分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2. 过程（1）提取色素①取材：称取5 g绿色叶片；②研磨：加少许SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇；③过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布；④收集：收集滤液，试管口用棉塞塞严（2）色素的分离①制备滤纸条：将干燥滤纸剪成长与宽略小于试管长和宽的滤纸条，并在一端剪去两角，在距剪去两个角一端1cm处用铅笔画一条细的横线。
②画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，在滤纸条上沿铅笔线画出一条细线，待滤液干后，重复画一两次。
③分离色素：将3 mL层析液倒入试管中，装置如下图所示，插入滤纸条，有滤液细线的一端朝下，随后用软木塞塞紧试管口。
注意：不能让滤纸条上的滤液细线触到层析液。
④观察滤纸条上的色素带：滤纸条上色素带有四条。
如下表所示：知识点3 光合作用的发现历程1.1771年，英国普利斯特利指出：植物可以更新空气。
2.1779年，荷兰英格毫斯指出：植物要更新空气必须要有阳光和绿叶。
3.1845年，德国梅耶指出：植物能把光能转换成化学能。
4.1864年，德国萨克斯证明：光合作用的产物出除氧气外还有淀粉。
5.1880年，美国的恩格尔曼证明：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。
6.1939年，美国鲁宾和卡门利用同位素标记法证明：光合作用释放的氧气来自于水。
7.1948年，美国卡尔文利用14C标记的二氧化碳追踪检测其放射性，探明二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径。
