資源簡介

光合作用與能量轉化
【學習目標】
1．知識目標：說出綠葉中色素的種類和作用；光合作用的光反應、暗反應過程及相互關系；影響光合作用強度的環境因素。
2．能力目標：理解葉綠體的結構和功能。
3．情感目標：學習科學方法，尊重實驗事實養成科學嚴謹的態度，建立科學的價值觀。
【學習重難點】
綠葉中色素的種類和作用；光反應和暗反應的過程；探究影響光合作用強度的環境因素。
【學習過程】
第一課時 捕獲光能的色素和結構
一、綠葉中色素的提取和分離
1．提取原理：____________________________________；分離原理：葉綠體中的色素在__________不同，_______隨______在濾紙上擴散得____；反之則慢。
2．方法步驟：先觀察視頻
目的 實驗步驟
色素的提取 （1）稱取5克菠菜葉片，剪碎后放入研缽中 （2）加入少許__________、__________、10mL_________迅速研磨 （3）將研磨過的濾液通過漏斗（漏斗基部放紗布）過濾收集到試管中，并及時用____________________。
色色素的分離 制備濾紙條 （1）將干燥的濾紙剪成的紙條，剪去__________。 （2）在剪去兩角的一端大約1cm處，用鉛筆畫一條細線
畫濾液細線 （1）用毛細吸管吸取少量濾液沿鉛筆線處均勻畫一條濾液細線。 （2）待濾液細線干燥后，__________。
分離綠葉中的色素 （1）在燒杯中加入3mL層析液 （2）將濾紙條剪去兩角一端朝下，略傾斜靠燒杯內壁輕輕插入層析液中，并__________（__________不觸及到層析液）
二、實驗思考、討論一
①石英砂、碳酸鈣在實驗中起什么作用？
②加入無水乙醇（丙酮）的作用是什么？
③為什么要迅速、充分研磨？
④為什么必須及時用棉塞塞緊試管口？
⑤為什么色素會在濾紙條上分離？
⑥為什么將濾紙條的一端剪去二個角？
⑦為什么濾液細線越細、越直越好？
⑧為什么畫濾液細線需要重復2-3次？
⑨為什么濾液細線不能觸及層析液？
⑩為什么燒杯要蓋培養皿？
三、實驗方案設計
（1）某同學設計一個“探索葉綠體中色素的提取和分離”的實驗，但缺少直尺、鉛筆、毛細吸管，怎樣做才能使色素分離？請你幫助設計一個最佳方案。
（2）用圓形濾紙代替濾紙條做色素的分離實驗，如何設計實驗方案？
3．實驗結果觀察與記錄分析
四、思考、討論二
（1）葉片呈現綠色的原因是什么？
（2）為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？
（3）溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？
五、葉綠體的結構和功能
思考：捕捉光能的色素存在于細胞什么結構中呢
1．葉綠體的結構
（1）組成①_________，②__________的基本骨架是_________________。
（2）葉綠體內含有很多③__________，極大地增大了受光面積。
（3）葉綠體是進行__________的場所。光合作用的酶存在于__________
和_________；光合作用的色素存在于________________上。
2．葉綠體的功能
動畫展示恩格爾曼的水綿實驗
（1）思格爾曼的實驗結論是什么
（2）思格爾曼的實驗方法有什么巧妙之處
【課后復習】
1．通過紙層析法分離葉綠體色素，結果在濾紙條上出現4條色素帶，從上而下依次為：（　　）
A．胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b
B．胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、葉黃素
C．葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素
D．葉黃素、葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素
2．葉綠體色素的紙層析結果顯示．葉綠素b位于層析濾紙的最下端，原因是：（　　）
A．分子量最小
B．分子量最大
C．在層析液中的溶解度最小
D．在層析液中的溶解度最大
3．在圓形濾紙的中央點上色素濾液，對葉綠體的色素進行色素層析法分離，會得到近似同心的四個色素環，排列在最里圈的色素呈（　　）
A．橙黃色
B．藍綠色
C．黃綠色
D．黃色
4．在進行綠葉中色素的提取和分離的實驗時不讓層析液觸及濾液細線的原因是（　　）
A．濾紙上幾種色素會擴散不均勻而影響實驗結果
B．濾紙上的濾液細線會變粗而使色素太分散
C．色素會溶解在層析液中而使實驗失敗
D．濾紙上的幾種色素會混合起來不分散
5．如圖做色素層析分離的正確裝置是（　　）
6．葉綠體中的色素能夠在濾紙上彼此分離的原因是（　　）
A．色素提取液中色素已經分層
B．陽光的照射使不同色素彼此分開
C．乙醇有使色素溶解并彼此分離的特性
D．各種色素在層析液中的溶解度不同
7、葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，下面有關葉綠體的敘述正確的是（　　）
A．葉綠體中的色素都分布在類囊體膜上
B．葉綠體中的色素分布在外膜和內膜上
C．光合作用的酶只分布在葉綠體基質上
D．光合作用的酶只分布在外膜、內膜和基粒上
8．分別在A、B、C三個研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色（或褐色），幾乎無色。
處理 A組 B組 C組
SiO2（少量） + + +
CaCO3（少量） － + +
丙酮（10毫升） + － +
蒸餾水（10毫升） － + －
注：“＋”表示加；“－”表示不加。試回答：
（1）A組處理得到的溶液顏色是，原因是。
（2）B組處理得到的溶液顏色是，原因是。
（3）C組處理得到的溶液顏色是，原因是。
第二課時 光合作用的原理和應用
【教學過程】
一、光合作用的原理
填寫圖中光合作用過程的名稱并回答問題：
（1）寫出各標號的名稱：
①_______②_______③_______
④________⑤_______⑥________
⑦_______⑧_______⑨_________
（2）光反應為暗反應提供了［　　］和［　　］（只填序號）。
（3）光反應和暗反應的場所分別是葉綠體的_______________和______________。
光合作用的過程 對比項目 光反應階段 暗反應階段
所需條件 必須有光 有光無光均可
進行場所 類囊體的薄膜上 葉綠體內的基質中
物質變化 H2O分解成O2和［H］；形成ATP 二氧化碳被固定；C3被［H］還原，最終形成糖類；ATP轉化成ADP和Pi
能量轉換 光能轉變為化學能，儲存在ATP中 ATP中的化學能轉化為糖類中儲存的化學能
聯系 物質聯系：光反應階段產生的［H］，在暗反應階段用于還原； 能量聯系：光反應階段生成的ATP，在暗反應階段中將其儲存的化學能釋放出來，幫助形成糖類，ATP中的化學能則轉化為儲存在糖類中的化學能。
二、光合作用原理的應用
影響光合作用的因素：有光照強度、CO2濃度、溫度和礦質營養。
①光照強度：植物的光合作用強度在一定范圍內是隨著光照強度的增加，同化CO2的速度也相應增加，但當光照強度達到一定時，光合作用的強度不再隨著光照強度的增加而增強。
植物在進行光合作用的同時也在進行呼吸作用：
當植物在某一光照強度條件下，進行光合作用所吸收的CO2與該溫度條件下植物進行呼吸作用所釋放的CO2量達到平衡時，這一光照強度就稱為光補償點，這時光合作用強度主要是受光反應產物的限制。
當光照強度增加到一定強度后，植物的光合作用強度不再增加或增加很少時，這一光照強度就稱為植物光合作用的光飽和點，此時的光合作用強度是受暗反應系統中酶的活性和CO2濃度的限制。如圖所示：
植物在進行光合作用的同時也在進行著呼吸作用。
總光合作用是指植物在光照下制造的有機物的總量(吸收的CO2總量)。
凈光合作用是指在光照下制造的有機物總量(或吸收的CO2總量)中扣除掉在這一段時間中植物進行呼吸作用所消耗的有機物(或釋放的CO2)后，凈增的有機物的量。
②溫度：植物所有的生活過程都受溫度的影響，因為在一定的溫度范圍內，提高溫度可以提高酶的活性，加快反應速度。
光合作用也不例外，在一定的溫度范圍內，在正常的光照強度下，提高溫度會促進光合作用的進行。但提高溫度也會促進呼吸作用。如下圖所示。
所以植物凈光合作用的最適溫度不一定就是植物體內酶的最適溫度。
③CO2濃度：CO2是植物進行光合作用的原料，只有當環境中的CO2達到一定濃度時，植物才能進行光合作用。
一般來說，在一定的范圍內，植物光合作用的強度隨CO2濃度的增加而增加，但達到一定濃度后，光合作用強度就不再增加或增加很少，這時的CO2濃度稱為CO2的飽和點。如CO2濃度繼續升高，光合作用不但不會增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影響植物正常的生長發育。如下圖所示：
④必需礦質元素的供應：綠色植物進行光合作用時，需要多種必需的礦質元素。如氮是催化光合作用過程各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分；磷也是NADP+和ATP的重要組成成分。
科學家發現，用磷脂酶將離體葉綠體膜結構上的磷脂水解掉后，在原料和條件都具備的情況下，這些葉綠體的光合作用過程明顯受到阻礙，可見磷在維持葉綠體膜的結構和功能上起著重要的作用。
又如綠色植物通過光合作用合成糖類，以及將糖類運輸到塊根、塊莖和種子等器官中，都需要鉀。
再如鎂是葉綠體的重要組成成分，沒有鎂就不能合成葉綠素。等等。

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