(學(xué)案)光合作用與能量轉(zhuǎn)化

光合作用與能量轉(zhuǎn)化 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知識(shí)目標(biāo)：說(shuō)出綠葉中色素的種類(lèi)和作用；光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過(guò)程及相互關(guān)系；影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。2．能力目標(biāo)：理解葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。3．情感目標(biāo)：學(xué)習(xí)科學(xué)方法，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，建立科學(xué)的價(jià)值觀。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】綠葉中色素的種類(lèi)和作用；光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程；探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。【學(xué)習(xí)過(guò)程】第一課時(shí) 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)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(kuò)散得____；反之則慢。2．方法步驟：先觀察視頻目的實(shí)驗(yàn)步驟色素的提取（1）稱(chēng)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(guò)的濾液通過(guò)漏斗（漏斗基部放紗布）過(guò)濾收集到試管中，并及時(shí)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(huà)一條細(xì)線畫(huà)濾液細(xì)線（1）用毛細(xì)吸管吸取少量濾液沿鉛筆線處均勻畫(huà)一條濾液細(xì)線。（2）待濾液細(xì)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?xún)A斜靠燒杯內(nèi)壁輕輕插入層析液中，并__________（__________不觸及到層析液）二、實(shí)驗(yàn)思考、討論一①石英砂、碳酸鈣在實(shí)驗(yàn)中起什么作用？  ②加入無(wú)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(shí)用棉塞塞緊試管口？  ⑤為什么色素會(huì)在濾紙條上分離？  ⑥為什么將濾紙條的一端剪去二個(gè)角？  ⑦為什么濾液細(xì)線越細(xì)、越直越好？  ⑧為什么畫(huà)濾液細(xì)線需要重復(fù)2-3次？  ⑨為什么濾液細(xì)線不能觸及層析液？  ⑩為什么燒杯要蓋培養(yǎng)皿？  三、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)“探索葉綠體中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)，但缺少直尺、鉛筆、毛細(xì)吸管，怎樣做才能使色素分離？請(qǐng)你幫助設(shè)計(jì)一個(gè)最佳方案。  （2）用圓形濾紙代替濾紙條做色素的分離實(shí)驗(yàn)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？  3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察與記錄分析四、思考、討論二（1）葉片呈現(xiàn)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(shí)，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補(bǔ)充光源？  五、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能思考：捕捉光能的色素存在于細(xì)胞什么結(jié)構(gòu)中呢?  1．葉綠體的結(jié)構(gòu)（1）組成①_________，②__________的基本骨架是_________________。（2）葉綠體內(nèi)含有很多③__________，極大地增大了受光面積。（3）葉綠體是進(jìn)行__________的場(chǎng)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(dòng)畫(huà)展示恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)（1）思格爾曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?  （2）思格爾曼的實(shí)驗(yàn)方法有什么巧妙之處?   【課后復(fù)習(xí)】1．通過(guò)紙層析法分離葉綠體色素，結(jié)果在濾紙條上出現(xiàn)4條色素帶，從上而下依次為：（　?。?/span>A．胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素bB．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(jié)果顯示．葉綠素b位于層析濾紙的最下端，原因是：（　?。?/span>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(diǎn)上色素濾液，對(duì)葉綠體的色素進(jìn)行色素層析法分離，會(huì)得到近似同心的四個(gè)色素環(huán)，排列在最里圈的色素呈（　?。?/span>A．橙黃色B．藍(lán)綠色C．黃綠色D．黃色4．在進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離的實(shí)驗(yàn)時(shí)不讓層析液觸及濾液細(xì)線的原因是（　?。?/span>A．濾紙上幾種色素會(huì)擴(kuò)散不均勻而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果B．濾紙上的濾液細(xì)線會(huì)變粗而使色素太分散C．色素會(huì)溶解在層析液中而使實(shí)驗(yàn)失敗D．濾紙上的幾種色素會(huì)混合起來(lái)不分散5．如圖做色素層析分離的正確裝置是（　?。?/span>6．葉綠體中的色素能夠在濾紙上彼此分離的原因是（　?。?/span>A．色素提取液中色素已經(jīng)分層B．陽(yáng)光的照射使不同色素彼此分開(kāi)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(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是（　?。?/span>A．葉綠體中的色素都分布在類(lèi)囊體膜上B．葉綠體中的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C．光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)上D．光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上8．分別在A、B、C三個(gè)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(jīng)研磨、過(guò)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(wú)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(shí)  光合作用的原理和應(yīng)用【教學(xué)過(guò)程】一、光合作用的原理填寫(xiě)圖中光合作用過(guò)程的名稱(chēng)并回答問(wèn)題：（1）寫(xiě)出各標(biāo)號(hào)的名稱(chēng)：①_______②_______③_______④________⑤_______⑥________⑦_______⑧_______⑨_________（2）光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了［　　］和［　　］（只填序號(hào)）。（3）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所分別是葉綠體的_______________和______________。光合作用的過(guò)程對(duì)比項(xiàng)目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段所需條件必須有光有光無(wú)光均可進(jìn)行場(chǎng)所類(lèi)囊體的薄膜上葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中物質(zhì)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(lèi)；ATP轉(zhuǎn)化成ADP和Pi能量轉(zhuǎn)換光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，儲(chǔ)存在ATP中ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)中儲(chǔ)存的化學(xué)能聯(lián)系物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)階段產(chǎn)生的［H］，在暗反應(yīng)階段用于還原；能量聯(lián)系：光反應(yīng)階段生成的ATP，在暗反應(yīng)階段中將其儲(chǔ)存的化學(xué)能釋放出來(lái)，幫助形成糖類(lèi)，ATP中的化學(xué)能則轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在糖類(lèi)中的化學(xué)能。二、光合作用原理的應(yīng)用影響光合作用的因素：有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。①光照強(qiáng)度：植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)是隨著光照強(qiáng)度的增加，同化CO2的速度也相應(yīng)增加，但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定時(shí)，光合作用的強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也在進(jìn)行呼吸作用：當(dāng)植物在某一光照強(qiáng)度條件下，進(jìn)行光合作用所吸收的CO2與該溫度條件下植物進(jìn)行呼吸作用所釋放的CO2量達(dá)到平衡時(shí)，這一光照強(qiáng)度就稱(chēng)為光補(bǔ)償點(diǎn)，這時(shí)光合作用強(qiáng)度主要是受光反應(yīng)產(chǎn)物的限制。當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定強(qiáng)度后，植物的光合作用強(qiáng)度不再增加或增加很少時(shí)，這一光照強(qiáng)度就稱(chēng)為植物光合作用的光飽和點(diǎn)，此時(shí)的光合作用強(qiáng)度是受暗反應(yīng)系統(tǒng)中酶的活性和CO2濃度的限制。如圖所示：植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也在進(jìn)行著呼吸作用。總光合作用是指植物在光照下制造的有機(jī)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(jī)物總量(或吸收的CO2總量)中扣除掉在這一段時(shí)間中植物進(jìn)行呼吸作用所消耗的有機(jī)物(或釋放的CO2)后，凈增的有機(jī)物的量。②溫度：植物所有的生活過(guò)程都受溫度的影響，因?yàn)?/span>在一定的溫度范圍內(nèi)，提高溫度可以提高酶的活性，加快反應(yīng)速度。光合作用也不例外，在一定的溫度范圍內(nèi)，在正常的光照強(qiáng)度下，提高溫度會(huì)促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。但提高溫度也會(huì)促進(jìn)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(nèi)酶的最適溫度。③CO2濃度：CO2是植物進(jìn)行光合作用的原料，只有當(dāng)環(huán)境中的CO2達(dá)到一定濃度時(shí)，植物才能進(jìn)行光合作用。一般來(lái)說(shuō)，在一定的范圍內(nèi)，植物光合作用的強(qiáng)度隨CO2濃度的增加而增加，但達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度就不再增加或增加很少，這時(shí)的CO2濃度稱(chēng)為CO2的飽和點(diǎn)。如CO2濃度繼續(xù)升高，光合作用不但不會(huì)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(zhǎng)發(fā)育。如下圖所示：④必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)：綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，需要多種必需的礦質(zhì)元素。如氮是催化光合作用過(guò)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(xué)家發(fā)現(xiàn)，用磷脂酶將離體葉綠體膜結(jié)構(gòu)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(guò)程明顯受到阻礙，可見(jiàn)磷在維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能上起著重要的作用。又如綠色植物通過(guò)光合作用合成糖類(lèi)，以及將糖類(lèi)運(yùn)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(méi)有鎂就不能合成葉綠素。等等。