【本讲教育信息】
一、教学内容
活动：“光合色素的提取和分离”和“探究环境因素对光合作用的影响”
1. 光合色素的提取和分离。
2. 探究环境因素对光合作用的影响。
二、教学重、难点
光合色素的提取和分离
三、全面突破
知识点1：光合色素的提取和分离
1. 实验原理：叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂中，可用酒精提取叶绿体中的色素。
叶绿体中的四种色素在层析液中的扩散速度不同，层析液的主要成分是石油醚，叶绿体中的四种色素在石油醚中的溶解度不同：溶解度最高的是胡萝卜素，它随层析液在滤纸上扩散得最快；叶黄素和叶绿素a的溶解度次之；叶绿素b的溶解度最低，扩散得最慢。这样，几分钟后，四种色素就在扩散过程中分离开来。
2. 材料用具：新鲜的绿色叶片（如菠菜叶片）；干燥的定性滤纸，烧杯（100mL），研钵，小玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，小试管，培养皿盖，药勺，量筒（10mL），天平；酒精，层析液，二氧化硅，碳酸钙。
3. 方法步骤：
a. 研磨：称取
思考：（1）加入少许二氧化硅和碳酸钙、酒精的目的分别是什么？
（二氧化硅的作用是使研磨更加充分、迅速；碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏，保护叶绿素不分解；酒精用来溶解提取叶绿体中的色素。）
（2）叶肉细胞的结构应破坏到什么程度，才能使色素溶解到酒精中？
（至少应使叶肉细胞的叶绿体的类囊体薄膜破裂）
b. 过滤：将研磨液迅速倒入小玻璃漏斗中（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤。将滤液收集到一个小试管中，及时用棉塞将试管口塞紧。
思考：为什么要用棉塞将试管口塞紧？
（避免酒精挥发）
c. 分离叶绿体中的色素
（1）制备滤纸条：取一干燥的定性滤纸，将滤纸剪成长
（2）画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画一条细而直的滤液细线。待滤液干后，重复2-3次。
（3）分离色素：将2mL层析液倒入烧杯中，将制备好的滤纸条（有滤液细线的一端朝下）略微斜靠着烧杯的内壁轻轻插入到层析液中，注意：不能让滤液细线触到层析液。用培养皿盖盖上烧杯。
思考：为什么不能让滤液细线触到层析液？
（不能将滤液细线浸没在层析液中，是因为色素易溶解于层析液中，导致色素带不清晰。）
（4）观察实验结果：最后滤纸条上将分离出四条色素带，颜色从上往下分别是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，四种色素从上到下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
注意：
①画滤液细线时注意细，匀，直，浓。先用铅笔轻轻地画一道线，防止色素带重叠，用提取液反复画好几次，每次画完后尽量吹干，不要弄破纸条。用铅笔可以画得整齐些，这样可让每一种色素都有共同的起点。
②层析液是挥发性较强的有机溶剂，并且具有一定的毒性，所以在操作中要尽量用培养皿盖盖住烧杯口。
知识点2：探究环境因素对光合作用的影响
1. 常见的探究或验证光合作用和细胞呼吸等的实验方法：
（1）圆叶片法
（2）同位素示踪法
（3）试剂指示法
（4）黑白瓶法
2. 实验原理：
空气中二氧化碳的浓度，土壤中水分的多少，光照的长短与强弱及温度的高低等都是影响光合作用的环境因素，选择其中一种因素，通过实验，可分析它对光合作用的影响。
光合作用的强度可通过一定时间内原料的消耗量或产物的生成量来研究。如：可用排水法收集一定时间内黑藻经光合作用产生的氧气量，也可以用精密pH试纸测定在密闭系统中黑藻经光合作用后溶液的pH改变推算出二氧化碳浓度的变化。
3. 实验步骤（实验装置图可参考上图）
（1）实验材料的分组及处理
（2）可变因素的控制
（3）确定观察指标
（4）观察不同处理条件下的因变量的变化情况，并记录。
【典型例题】
例1、叶绿素不溶于 （ ）
A. 水 B. 石油醚 C.
酒精 D.
苯
分析：“光合色素的提取和分离”实验中，用酒精提取包括叶绿素在内的光合色素，进行色素分离所用的层析液由石油醚、丙酮和苯配成，四种光合色素随着层析液在滤纸上扩散，由于扩散速度不同从而达到使四种色素分离的目的。只有溶于该溶剂中的物质才能随着溶剂的扩散而扩散。这说明叶绿素可溶解于石油醚、酒精、丙酮和苯。
答案：A
例2、利用酒精提取叶绿体色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素是（不要求答案顺序）
，它们参与光合作用中的 阶段。
分析：叶绿体中的色素有：叶绿素b 、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。光合作用的光反应阶段需要光，碳反应阶段不需要光，叶绿体中色素的作用就是吸收可见的太阳光，因此这些色素参与光合作用的光反应阶段。
答案：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素 光反应
例3、阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于 （ ）
A. 绿光区
B.
红光区和绿光区
C. 蓝紫光区和绿光区
D. 红光区和蓝紫光区
分析：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，吸收绿光最少或几乎不吸收绿光。光线通过叶绿素溶液时，红光和蓝紫光被吸收，再通过三棱镜以后所显示的连续光谱中缺乏红光和蓝紫光，就会在这些区域出现黑色条带。
答案：D
例4、为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制定了下列实验方案：
|
（1）实验目的（略） （2）实验材料和用具（略） （3）实验方法和步骤 ①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。 ②将上述植物及装置放在暗室中饥饿培养，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。 ③饥饿培养一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。 ④取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。 ⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液检测其有无葡萄糖的特异性颜色反应出现。 |
该实验方案有几项明显错误，请指出并改正。
分析：对该实验方案的分析片面或缺乏必要的实验分析能力而误答。错因：忽视了平时的生物实验操作和训练。正确思路：①实验中无对照实验；②实验中不能用红色安全灯，因为色素能够吸收红光，进行光合作用，影响实验结果；③淀粉遇碘变蓝是淀粉特有的颜色反应，而不是葡萄糖的颜色反应。鉴定还原糖（葡萄糖）的存在应用的试剂是斐林试剂。需要注意的是：对于实验分析要求从以下几个方面进行：①科学性和严谨性。主要指实验设计必须有充分的科学依据，在某些实验中要有对照实验。②实验条件的一致性和可重复性。在实验中除要设计的变量外，其他条件都要一致，并且一个实验不能只看一次的结果，必须有足够的实验次数，才能判断出实验结果的可靠性。③实验器材的选择。实验中材料和用具的选择是非常重要的，要根据实验所提出的问题和要求，联系命题者所提供的器材，准确判断和筛选实验所需的用具及材料。④准确表达实验结果和进行数据处理。
答案：（1）实验步骤②中暗室内用“红色安全灯”是错误的，应改为绿色安全灯；（2）实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉；（3）未设对照组。对照组的做法是：a. 装置同题干中的步骤①，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b. 将上述植物及装置放在暗室中饥饿培养，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。c. 重复题干中的步骤③、④。d. 重复改正后的题干中的步骤⑤。
【超前思维】
下一讲我们将学习《细胞的增殖》，请大家从以下五个方面进行预习：
1. 细胞周期的概念。
2. 细胞有丝分裂的过程，区别各时期的细胞分裂图。
3. 有丝分裂过程中染色体数目、DNA数目的变化规律。
4. 动、植物细胞有丝分裂过程的区别。
5. 有丝分裂的特点及意义。
重点导学
1. 细胞周期指 的细胞从 到 所经历的整个过程，包括分裂期（M期）和分裂间期。间期又包括G1、 （发生DNA的复制）、G2。
2. 间期：完成
，染色体数目不增加，DNA加倍；
前期：膜仁消失显两体； 、 消失，出现 及 ，染色体散乱排列。
中期：形数清晰赤道齐；染色体着丝点排列在 上，染色体形态比较稳定。
后期：点裂数增均两极；着丝点分裂，姐妹染色单体分离， 数目加倍。
末期：两消两现重开始。核膜，核仁重新出现，纺锤体，染色体逐渐消失。
3. 动、植物细胞有丝分裂的区别：
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|
植物细胞 |
动物细胞 |
|
前期 |
细胞两极发出 构成纺锤体 |
中心体发出 ，构成纺锤体 |
|
末期 |
细胞板向四周扩散形成 |
无细胞板，细胞向内 成两个子细胞 |
4. 有丝分裂的特征及意义：将亲代细胞染色体经过 （实质为DNA复制后），精确地
分配到两个子细胞中，在亲代与子代之间保持了遗传性状的稳定性。
【模拟试题】（答题时间：25分钟）
1. 通过纸层析法分离叶绿体色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，从上而下依次为（ ）
A. 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
B. 胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素
C. 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素
D. 叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素
2.
下列关于“光合色素的提取与分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（ ）
A.
提取高等植物叶绿体中的色素 B.
用纸层析法分离色素
C.
了解各种色素的吸收光谱 D. 验证叶绿体中所含色素的种类
3. 按顺序选择相应的药品
A. 95%的乙醇 B. 碳酸钙 C. 二氧化硅 D. 层析液
①保护叶绿素（ ）
②溶解各种色素（
）
③为研磨充分（ ）
④促使各种色素在滤纸上扩散（
）
4. 在“光合色素的提取与分离”实验中，要使色素带清晰且整齐，应采取的措施是（ ）
①定性滤纸要干燥 ②剪去滤纸条一端的两个角 ③滤液细线画得细而直
④重复画线
⑤棉塞塞紧试管口
A. ①②③④ B. ②③④⑤ C. ①③④⑤ D. ①②④⑤
5. 分别在A、B、C 3个研钵中加入
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处理 |
A |
B |
C |
|
SiO2（少量） |
+ |
+ |
+ |
|
CaCO3（少量） |
－ |
+ |
+ |
|
95%乙醇（10毫升） |
+ |
－ |
+ |
|
蒸馏水（10毫升） |
－ |
+ |
－ |
注：“＋”表示加；“－”表示不加。
试回答：
（1）A处理得到的溶液颜色是
，原因是
。
（2）B处理得到的溶液颜色是
，原因是
。
（3）C处理得到的溶液颜色是
，原因是
。
6. 某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，操作情况如下所述，结果实验失败，请指出其错误所在：
⑴将
⑵用毛细吸管吸取少量滤液，沿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2～3次。
⑶把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。
7. 如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度。该装置放在
（1）若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是 mL·h-l。
（2）与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值
（填“偏高”、“偏低”或“相同”），原因是
（3）假若在该植物的叶片上涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，这一做
法主要是限制了光合作用的
反应阶段。
（4）如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.8 mL读数处。在另一相同实验装置中，需只将温度提升至
8. 使用下图装置，可测定植物的光合作用速率，开始时装置左右两侧的汞柱液面持平，即瓶内气压等于大气压，请回答：
（1）用
（2）为了保证水草光合作用的正常进行，在三角烧瓶内加入下列何种溶液最好？
（填序号）。
①葡萄糖溶液；
②碳酸缓冲溶液（碳酸氢钠和碳酸的混合物）
③氢氧化钾溶液；
请简要说明原因（用文字表达）：
（3）光照一定时间，装置左侧的液柱与右侧液柱相比，变化是左高右低，原因是
（4）用这种装置测定的光合作用速率与真实的光合作用速率是否一致，为什么？
【试题答案】
1. A 2. C 3. B A C D 4. A
5. ⑴ 黄绿色 部分叶绿素受到破坏
⑵ 几乎无色 叶绿素不溶于水
⑶ 深绿色 大量叶绿素溶于乙醇中
6. ⑴ 未去除粗叶脉和将叶剪碎，降低了叶绿素的提取率。
⑵ 上一次所画滤液细线未干燥，即进行下一次画线，使滤液细线过粗或线上色素量较低。
⑶ 由于摇晃，层析液接触滤液细线，溶解了色素。
7. （1）0.8 （2）偏低 植物同时进行呼吸作用，消耗了部分氧气 （3）暗 （4）在上述条件下，光照强度不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素
8.（1）
（2）② 在光合作用中应该供给二氧化碳，在水中含有一定量二氧化碳的试剂就是碳酸缓冲液，这样，当水中二氧化碳过多时就能够形成碳酸氢钠，故二氧化碳不会跑到空气中去，保证了二氧化碳的供给
（3）水草通过光合作用释放氧气，使瓶内气压升高。
（4）不一致，真实的光合作用速率应该等于所测定光合作用速率与呼吸作用速率之和。