高考生物专题复习细胞代谢(3)学案

细胞代谢3
目标：（简洁、明确、概念、要点、规律）
重点：光合和呼吸的实验设计
难点：光合和呼吸的实验设计
教学设计（知识系统化、问题化）
一、叶绿体色素的提取和分离
1．实验原理
(1)提取：绿叶中的色素溶于____________而不溶于水，可用________提取色素。

(2)分离：各种色素在_______中溶解度不同，_________的随______在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。

2.实验结果的分析
(1)在滤纸条上距离最近的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素和叶绿素b。

(2)四条色素带的分布与扩散速度有关，扩散速度与溶解度呈正相关，从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度的大小。

(3)色素带的粗细与色素的含量有关，从色素带的宽度可推知色素含量的多少。

(4)通过对比不同滤纸条上色素带的种类，可确定不同叶片中色素的种类，如黄色叶片中的色素在分离时，可能缺少蓝绿色或黄绿色。

3．实验的异常现象分析
(1)提取液颜色浅的原因：
①研磨不充分，色素未充分提取出来。

②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。

③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

(2)色素带呈弧形的原因是滤纸条未剪去两角。

(3)滤纸条上只有两条色素带，原因是使用的叶片中叶绿素被破坏或不含叶绿素。

(4)滤纸条上看不见色素带的原因：
①忘记画滤液细线。

②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全溶解到层析液中。

二、酵母菌呼吸方式的测定——对比实验法
(1)实验原理。

①酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。

②CO2可使________变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由________——根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。

③橙色的__________，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成________色。

(2)实验中的关键步骤：
①通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。

②B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。

三、光合速率与呼吸速率的测定
(1)测定装置：
(2)测定方法及解读：
i.测定呼吸强度。

⎩⎪⎨⎪⎧①装置烧杯中放入适宜浓度NaOH 溶液用于吸收CO 2
②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰③置于适宜温度环境中④红色液滴向左移动（代表呼吸耗氧量） ii.测定净光合速率。

⎩⎪⎨⎪⎧①装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO 3溶液， 用于保证容器内CO 2浓度恒定满足光合需求②必须给予较强光照处理，且温度适宜③红色液滴向右移动的距离（代表净光合速率） (3)实验设计中的3个关键点：
①变量的控制手段，如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。

②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。

③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“表观(净)光合作用强度值”。

课堂练习（5～10分钟）
1．(2015·石家庄二模)石家庄栾城区的“玫瑰香”草莓享誉全国，为提高产量和质量，科研人员进行如下实验：
实验一：选取生长良好的草莓幼苗进行照光和遮阴处理，并对两种环境下幼苗的光合色素含量测定。

实验二：将消毒后生理状态良好且相同的草莓幼苗分别置于pH 为a 、b 、c 、d 和e 的培养液培养，其他条件适宜。

培养一段时间后，测定草莓幼苗叶片光合速率、呼吸速率，结果如下图：
(1)实验一中所测定的吸收光能的色素除了叶绿素a 、叶绿素b 之外，还包括________，这些物质分布在________(填具体结构)。

测定色素含量前，需要提取色素，提取的方法是：在剪碎在绿叶中加入SiO2，________、________
后
快速研磨，经过滤获得色素滤液。

(2)草莓光反应产生在[H]等与叶绿体基质中的________反应生成(CH2O)，该过程称为________。

(3)培养草莓幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液____________的改变，影响实验结果。

在替换下来的培养液中加入____________，溶液颜色将由蓝变绿再变黄。

(4)若pH为a时，水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于________小时(保留整数)。

解析：(1)光合色素包括叶绿素(含叶绿素a和叶绿素b)和类胡萝卜素(含叶黄素和胡萝卜素)都能吸收光能。

植物细胞光合色素分布在叶绿体类囊体，而类囊体堆叠在一起称为基粒。

提取叶绿体中色素时，要加入二氧化硅充分研磨，为了使色素从细胞中释放出来；在细胞破裂过程会有酸性物质与叶绿素接触，破坏色素，应加入碳酸钙中和酸性物质，保护色素；色素溶于有机溶剂而不容于水，故提取色素应该加入无水乙醇或者丙酮。

(2)光反应产物NADPH 参与暗反应C3 还原过程，该过程发生在叶绿体基质中，生成有机物。

(3)植物根系长期浸没在水溶液中会缺氧，无氧呼吸产生二氧化碳，改变培养液的pH，而二氧化碳可以用溴麝香草酚蓝水检测，发生蓝色变绿色变黄色的颜色变化。

(4)根据题干曲线图分析，当PH为a时，净光合速率为150umol/mg/h－1，呼吸速率为200 umol/mg/h－1，要保证植物正常生长应该要在24小时有有机物积累，设有光时间为x小时，则150x－200×(24－x)大于零，求出x约为14小时。

答案：(1)类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素) (叶绿体)类囊体的薄膜(或基粒、类囊体) 碳酸钙(CaCO3) 无水乙醇(或丙酮) (2)三碳化合物(C3) 三碳化合物的还原(3)pH值溴麝香草酚蓝(4)14
教师批改作业后的反馈：
课后作业（限60分钟内完成）
作业1：---必做题（占80%，难度系数易0.5，中0.3）
2．(2015·安庆三模 )实验小组想利用下图所示装置，测定某植物的光合作用强度。

请回答有关问题。

(1)若乙装置为对照相，则其与甲装置的区别应为____________________________________________________。

(2)测定植物的净光合作用强度；
①在甲、乙两装置的烧杯中加入________(填“NaOH”或“NaHCO3”)溶液。

②将两装置放在适宜的光照下照射1小时，测定红墨水滴移动的距离。

③实验结果：乙装置中红墨水滴向右移动0.5 cm，甲装置中红墨水滴向________移动4 cm。

(3)测定植物的呼吸作用强度：
①在甲、乙装置的烧杯中加入NaOH溶液。

②将两装置放在________环境中1小时，温度与(2)中温度相同。

③实验结果：乙装置中红墨水滴向右移动0.1 cm，甲装置中红墨水滴向________移动1.5 cm。

(4)综合分析可知，该植物的实际光合作用强度可表示为：每小时红墨水滴向________移动________cm。

解析：(1)由于该装置是测定植物的光合作用强度，为排除气温、气压导致的物理性膨胀等外界因素对光合作用的
影响，甲、乙两装置中唯一的区别为植物是否存活。

(2)①为排除呼吸作用释放的CO2对测定植物的净光合作用强度的影响，应保证装置中CO2浓度的相对稳定，因而应在甲、乙两装置的烧杯中加入NaHC O3溶液。

②将两装置放在适宜的光照下照射1小时，由于光合速率大于呼吸速率，O2的释放导致甲装置中气体体积增大，红墨水滴向右移动；而乙装置中放置的是死亡的植物，死亡的植物，红墨水滴向右移动0.5 cm可能是环境因素引起的，这样的因素在甲装置中同样存在，因而甲装置实际光合速率为4－0.5＝3.5。

(3)若要测定植物的呼吸作用强度，应在黑暗的条件下进行。

甲装置中的植物进行有氧呼吸消耗氧气，而产生的CO2被NaOH吸收，因而甲装置内压强减小，红墨水滴向左移动1.5cm，乙装置为对照组，其红墨水滴向右移动0.1cm 可能是环境因素引起的，这样的因素在甲装置中同样存在，因而甲装置实际呼吸速率为0.1＋1.5＝1.6。

(4)综合分析可知，该植物的实际光合作用强度可表示为：每小时红墨水滴向右移动3.5＋1.6＝5.1 cm。

答案：(1)装置中放置死亡的植物
(2)①NaHCO3 ③右(3)②黑暗③左
(4)右 5.1。