光合作用学生.4038.pdf

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1、 1 环球优学教育个性化辅导授课案 教师：马燕梅 学生：张泽慧 时间：2015 年 10 月 14 日 20:3022:30 段 第_3 次课 授课内容：光合作用 教学目标：1、使学生掌握光合作用的基本过程、叶绿体的结构。2、使学生了解叶绿素的提取和分离试验。教学重难点：1.光合作用的基本过程()。2.实验：叶绿体色素的提取和分离。教学过程：回顾 细胞结构、细胞器、细胞膜 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 叶绿素 a (蓝绿色）叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光 叶绿素 b (黄绿色）色素 胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素 主要吸收蓝紫光 叶黄素 （黄色）2叶绿体的结构与功能(1

2、)结构模式图 结构 2 外表：双层膜内部 基质：含有与暗反应有关的酶基粒：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。【例】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(双选)()3 A由图可知，类胡

3、萝卜素主要吸收400500 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420470 nm 波长的光的利用量没有显著变化 小结：影响叶绿素合成的因素分析(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。(3)必需元素：叶绿素中含 N、Mg 等必需元素，缺乏 N、Mg 将导致叶绿素无法合

4、成，叶子变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺 Fe 也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。二 光合作用的探究历程及过程 1光合作用的探究历程 4 时间 发现者 实验 对照 结论 1771 年 普利斯特利（英国）小鼠与绿色植物放在玻璃罩内不易窒息而死 点燃的蜡烛与绿色植物放在玻璃罩内不易熄灭 植物可以更新空气 1864年 萨克斯（德国）绿色叶片暗处消耗营养 曝光 酒精去除色素后，用碘液处理呈深紫蓝色 绿色叶片暗处消耗营养 遮光 酒精去除色素后，用碘液处理无颜色变化 绿色植物叶片在光合作用中产生了淀粉且光合作用需要光照 1939 年 鲁宾和卡门（美国）向绿色植物提供H218O、CO2

5、，释放的氧是18O2 向绿色植物提供H2O、C18O2，释放的氧是 O2 光合作用释放的O2 全部来自于 H2O 1880 年 恩格尔曼（美国）把载有水绵和好氧细菌临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵 把实验组的临时装片完全暴露在光下 O2 是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。20 世纪40 年代 卡尔文（美国）用14CO2供给小球藻进行光合作用，通过控制供给14CO2的时间和对中间产物的分析 探明了CO2转化成 葡萄糖的途径 思考(1)普利斯特利实验结果说服力不强，应如何设计对照实验？5 应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。(2

6、)萨克斯实验的自变量、因变量、实验组、对照组分别是什么？自变量为光的有无，因变量为颜色变化(有无淀粉生成)，实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组。(3)写出鲁宾和卡门实验的设计思路。H2OC18O2植物O2；H218OCO2植物18O2。2光合作用的过程(1)反应式：2CO+OH2 光能、叶绿体 （OCH2）+2O （或 62CO+12OH2 光能、叶绿体 6126OHC+62O+6OH2）(2)过程 元素去向：6 62CO+12OH2 光能、叶绿体 6126OHC+62O+6OH2 思维诊断(1)光合作用需要的色素和酶均分布在叶绿体基粒和基质中()(2)破坏叶绿体外膜后，O2 不能产生(2

7、011浙江，1A)()(3)细胞中不能合成 ATP 的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构(2012北京，1B)()(4)光合作用过程中光反应是暗反应进行的前提()(5)在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中 C3 和 C5 化合物含量都迅速增加(2009海南，15B)()(6)H2O 在光下分解为H和 O2 的过程发生在叶绿体基质中(2009安徽，1B)()【例】(2013海南，10)某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置 48 h 后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘

8、染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是()Aa、b 和 d Ba、c 和 e Cc、d 和 e Db、c 和 e 小结：体会探究光合作用历程的实验方法(1)在光合作用的探究历程中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更加科学、准确。普利斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(H182 O 与 C18O2)，因变量为 O2 的放射性。萨克斯：自身对照，自变量为光照(一半曝光、另一半遮光)，因变量为叶片的颜色变化。7(2)萨克斯在做实验前，把绿叶放在黑暗中处理一段时间，目的是消耗掉叶片中的营养物质。如果不进

9、行该步操作，结果可能会变为遮光处也出现蓝色，因为其中的营养物质没有被充分消耗掉。(3)应用普利斯特利的实验装置和萨克斯的实验处理方法可以验证 CO2 是光合作用必需的原料，在实验时应注意对植物做饥饿处理。【例】根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是(双选)()A过程发生于叶绿体基质中 B过程发生于叶绿体类囊体薄膜上 C图示依次为H、ATP、CO2、(CH2O)D不仅用于还原 C3 化合物，还可促进与 C5 的结合 1.如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是()A和均为选择透过性膜 B上分布有与光反应有关的色素和酶 C在上形成的产物H和 ATP 进入中为暗

10、反应提供物质和能量 D中进行的反应使ATP 进入糖类等有机物中 2(2014福建，26)氢是一种清洁能源。莱茵衣藻能利用光能将H2O 分解成H和 O2，H可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使H转变为氢气。(1)莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的_。(2)CCCP(一种化学物质)能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢。已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设计完全培养液(A 组)和缺硫培养液(B 组)，在特定条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量。实验结果：B 组A 组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有_作用。8 为探究 CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影

11、响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为_和_。(3)产 氢 会 导 致 莱 茵 衣 藻 生 长 不 良，请 从 光 合 作 用 物 质 转 化 的 角 度 分 析 其 原 因_。(4)在自然条件下，莱茵衣藻几乎不产氢的原因是_，因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱茵衣藻产氢量。3(2014新课标，2)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()AO2 的产生停止 BCO2 的固定加快 CATP/ADP 比值下降 DNADPH/NADP比值下降 小结：模型法分析物质的量的变化 9 特别提醒(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物

12、质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C3 和 C5 含量的变化是相反的，H和 ATP 含量变化是一致的。三、(实验)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实验步骤 步 骤 注 意 问 题 分 析 1提取色素 5 克绿叶剪碎，放入研钵，加 SiO2、CaCO3和 5mL 丙酮（或 10mL 无水乙醇）迅速、充分研磨。（若没有无水乙醇，也可用体积分数为 95%的乙醇，但要加入适量的无水碳酸钠

13、，除去水分）加 SiO2 加 CaCO3 加丙酮 迅速 加 SiO2为了研磨得更充分。加 CaCO3防止研磨时叶绿素受到破坏。因为叶绿素含镁，可被细胞液中的有机酸产生的氢代替，形成去镁叶绿素，CaCO3可中和液泡破坏释放的有机酸，防止叶绿体被破坏。叶绿体色素易溶于丙酮等有机溶剂。减少研磨过程叶绿素的分解，减少有毒性的丙酮挥发。10 2收集滤液漏斗基部放一单层尼龙布，研磨倒入漏斗内挤压，将滤液收集到小试管中，用棉花塞塞住试管口。尼龙布起过滤作用。试管口用棉花塞塞紧是为了防止丙酮挥发。3制备滤纸条将干燥的滤纸，顺着纸纹剪成长 10cm，宽 1cm 的纸条，一端剪去二个角，并在距这一端 1cm处划一

14、铅笔线。干燥 顺着纸纹剪成长条 一端剪去二个角 可吸收更多的滤液。层析时，色素分离效果好。可使层析液同时到达滤液细线。4 划滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线划出细、齐、直的一条滤液细线，干后重复三次。滤液细线越细、越齐越好。重复三次。防止色素带之间部分重叠。增加色素在滤纸上的附着量，实验结果更明显。5纸层析法分离色素 将 3mL 层析液倒入烧杯中，将滤纸条（划线一端朝下）插入层析液中，用培养皿盖盖上烧杯。层析液不能没及滤纸条。烧杯要盖培养皿盖。防止色素溶解在层析液中，层析液中的苯、丙酮、石油醚易挥发 6观察实验结果 扩散最快是胡萝卜素，扩散最慢是叶绿素 b，含量最多的是叶绿素 a。四种

15、色素之所以能被分离，是因为四种色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同。深度思考(1)为什么需要选用新鲜绿色的叶片做实验材料？提示 新鲜绿色的叶片中色素含量高，从而使滤液中色素含量较高，实验效果明显。(2)为什么滤液细线要重复画，且线要细、直？提示 重复画线是为了增加色素的浓度，使分离出的色素带清晰分明。滤液细线要细、直是为了防止色 11 素带之间出现重叠。(3)层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？提示滤纸条上的滤液细线触及(或没入)层析液，会使滤液中的色素溶解于层析液中，滤纸条上得不到色素带，使实验失败。【例】在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下

16、表所示(“”表示使用，“”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为()A。B C D 1某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(双选)()试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 水 CaCO3 SiO2 12 A甲可能是因为研磨时未加入 CaCO3 B乙可能是因为研磨时未加入 CaCO3 C丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液 D丁是正确操作得到的理想结果 小结：绿叶中的色素提取和分离实验的异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶，滤液中

17、色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线未画成一条细线。(3)滤纸条上得不到色素带的原因分析 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。13【例】(2013江苏，5)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()A使用定性滤纸过滤研磨液 B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C在划出一条滤液细线后紧接着重复划线 23 次 D研磨叶片时，用体积分数为 70%的乙醇溶解色素 1某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：将

18、 5 g 新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端 1 cm 处用钢笔画一条横线；为增强实验效果，将滤液细线画粗些；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是()A B C D 四、影响光合作用速度的曲线分析及应用 因素 图像 关键点的含义 在生产上的应用 单因子影响 光照强度 A 点光照强度为 0，此时只进行呼吸作用，释放 CO2的量，表明此时的呼吸强度。AB 段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；B 点时，呼吸作用释放的 CO2全部用于

19、光合作用，即光合作用强度=呼吸作用强度，称 B 点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长)。BC 段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C 点以上不再加强了。C 点为光合作用的饱和点。(1)适当提高光照强度(2)延长光合作用时间(例：轮作)(3)对温室大棚用无色透明玻璃(4)若要降低光合作用则用有色玻璃。如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱。但较其他单色光强。二氧化碳浓度 CO2是光合作用的原料，在一定范围内，CO2越多，光合作用速率越大，但到 A 点时，即 CO2达到饱和时，就不再增加了 温室栽培植物时适当提高室内 CO2的浓度，如释

20、放一定量的干冰或多施有机肥，使根部吸收的 CO2增多。大田生产“正其行，通其风”，即为提高 CO2浓度、增加产量 14 温度 光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在1035下正常进行光合作用，其中 AB 段(1035)，随温度的升高而逐渐加强，B 点(35)以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，4050光合作用几乎完全停止 (1)适时播种(2)温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温(3)植物“午休”现象的原因之一 矿质元素 矿质元素是光合作用的产物葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质。如缺少 N，就影响蛋白质(酶)的合成；缺少 P 就会影响 ATP 的合成；缺

21、少Mg 就会影响叶绿素的合成 合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率 多因子影响 图像 含义 P 点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q 点时，横坐标所表示的因子，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子 应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加 CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和 CO2浓度以提高光合作用速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节或增加 CO2浓度来充分提高光合效率，以达到

22、增产的目的 4(2013重庆，6)下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是()At1t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2 释放增多 Bt2t3，暗反应限制光合作用。若在t2 时刻增加光照，光合速率将再提高 15 Ct3t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果 Dt4 后短暂时间内，叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高，C3 化合物还原后的直接产物含量降低 5如图是夏季晴朗的一天中，某绿色植物体内 C3 和 C5 两种化合物相对含量的变化曲线图，有人据图做出了如下分析和判断，其中正确的是()A

23、m 表示 C5，因为夜间叶绿体不能产生 ATP 和H，C5 因缺少 ATP 不能与 CO2 结合而积累 B在 59 时，光合作用的最大限制因子是温度，1115 时最大的限制因子是光照和 CO2 C1620 时两种物质含量变化的主要原因是环境因素的改变引起植物气孔开放和 ATP、H生成减少 D 环境因素的变化引起植物呼吸作用增强产生较多的 CO2 是 1620时两种物质含量变化的主要原因 归纳总结 16 17 要语强记 1叶绿体中的色素有 4 种，即叶绿素 a、叶绿素 b、叶黄素和胡萝卜素。2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。3吸收光能的四种色素分布

24、在叶绿体的类囊体薄膜上。4叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。5光合作用释放的 O2来自于 H2O。6光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将 H2O 分解成H和 O2，同时形成 ATP 的过程。7暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括 CO2的固定和 C3的还原等过程。18 课后巩固计划：（可以是课后作业）1.总结本堂课所学知识 2.完成作业 学生对于本次课的评价：特别满意 满意 一般 差 学生签字：_ 教师评定：1、学生上次作业评价：特别满意 满意 一般 差 2、学生本次上课情况评价：特别满意 满意 一般 差 教师签字：_ 19 教学主管审核批复：教学主管签字：_ 环球优学教育教务