1、第4节光合作用与能量转化第1课时捕获光能的色素和结构学习目标核心素养1.说出叶绿体的结构和功能。2说出色素的种类及功能。3进行绿叶中色素的提取和分离。1.生命观念：叶绿体的基粒大大扩展了膜面积，与叶绿体功能进行光合作用相适应。2科学探究：学会提取和分离绿叶中色素的实验方法，交流与讨论实验结果。知识点一捕获光能的色素1生物圈得以维持运转的基础：太阳光能的输入、捕获和转化。唯一能够捕获和转化光能的生物学途径：光合作用。2实验：绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理(2)实验步骤提取色素若没有无水乙醇，还可用什么来提取色素？提示：有机溶剂，如丙酮。分离色素3观察结果滤纸条上色素带有四条，如下图所示：结
2、果分析：(1)色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。(2)色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。(3)色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。(4)相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。4绿叶中色素的吸收光谱(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合而成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。(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。制备滤纸条；在一端剪去两角的目
3、的？提示：防止出现边缘效应，两边色素扩散的快，保证色素带整齐。重复画线的目的？提示：增加色素含量，使现象明显。1.影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。(2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。(3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的主要成分，缺镁叶片变黄。2不同颜色温室大棚的光合效率(1)无色透明大棚日光中各色光均能透过，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光合效率最高。(2)若需补光，则补蓝紫光、红光效果最好。(3)叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。叶片呈现绿色的原因。提示：色素对绿光
4、吸收最少，反射绿光最多，故叶片呈现绿色。题型一叶绿体中色素的提取和分离例1某同学利用图中甲、乙两种方法对绿叶中的色素进行分离，得到图A、B所示的结果。下列与之相关的叙述中，错误的是 ()A应向培养皿和烧杯中加入层析液B应将滤液滴在甲图的a处，而不是b处C层析液一定不能触及乙图的d线DA、B两图中1、2、3、4表示的色素带顺序相同解题分析A图中1、2、3、4表示的色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，B图中1、2、3、4表示的色素带依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，它们的顺序不同，D错误。答案D知识拓展实验异常现象分析(1)滤纸条未见色素带的原因：忘记画滤液细线；滤液细线接
5、触到层析液，使得色素溶解于层析液中；用水进行绿叶中色素的提取。(2)滤液绿色过浅的原因：未加二氧化硅，研磨不充分；取材不好，叶片不够新鲜，不是浓绿色；加入无水乙醇过多，提取浓度太低；未加CaCO3或加入过少，色素分子被破坏。题型二色素对光的吸收相关知识考查例2(2019河南周口高一检测)下图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少)，则图甲、乙分别是()A胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱B叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱C叶黄素、叶绿素的吸收光谱D叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱解题分析从图观察，图甲吸收光谱在蓝紫光区和红光区，应为叶绿素分子的吸收光谱；图乙吸收光谱只在蓝紫光区，应为类胡萝卜
6、素的吸收光谱。答案B知识点二叶绿体的结构适于进行光合作用 1叶绿体(1)叶绿体的结构比较叶绿体和线粒体增大膜面积的方式。提示：线粒体：内膜向内折叠形成嵴；叶绿体：类囊体堆叠形成基粒。色素及酶的分布(2)分布：主要分布在植物的叶肉细胞内。(3)功能：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。2叶绿体功能的实验验证(1)实验者：德国科学家恩格尔曼。(2)实验过程及现象资料1：紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚在红光和蓝紫光区域。(3)实验结论叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。叶绿体主要吸收红光和蓝紫光。(4)实验设计的巧妙之处实验材料用水绵和好氧细菌，水绵的叶
7、绿体呈螺旋带状分布，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气的部位。没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对比试验。临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。资料2：在叶绿体的类囊体和基质中，含有多种进行光合作用的酶。该资料说明光合作用的有关生化反应在叶绿体中进行。3总结在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。植物细胞一定能进行光合作用吗？提示：不一定。只有含有叶绿体的植物细胞才能进行光合作用
8、，否则不能进行光合作用，如植物的根细胞、表皮细胞。叶绿体是细胞光合作用的场所，那么没有叶绿体就一定不能进行光合作用吗？提示：不一定。叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌细胞中没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用。题型三叶绿体的功能实验分析例3如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用实验时，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束对水绵细胞的不同部位(如a处)做点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位。此实验证明了()A氧气是由水分解来的B氧气是叶绿体释放出来的，叶
9、绿体是光合作用的场所C光合作用能产生淀粉D光合作用需以二氧化碳为原料解题分析好氧细菌分布在氧气较多的地方，叶绿体在光下进行光合作用放出氧气。此实验证明了叶绿体是光合作用的场所。答案B例41880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况(如下图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是()A细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强B好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强C好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强D好氧细菌大量消耗O2，使水绵光合作
10、用增强，则该种光有利于光合作用解题分析好氧菌代谢类型为异养需氧型，不能进行光合作用，A错误；水绵光合作用产生氧气，光合作用强的区域产生O2浓度高，好氧细菌生存条件适宜，聚集多，B正确；由实验结果知，好氧菌集中的地方，只能说明氧气浓度高，不能说明水绵光合作用产生的有机物的多少，C错误；水绵主要吸收红光和蓝紫光进行光合作用向外界释放氧气，才使好氧细菌集中在两区域，不是好氧菌消耗氧气多使水绵光合作用速度加快的，因果关系错，D错误。答案B1(2018龙岩高一检测)关于光合色素提取和分离实验的叙述，正确的是()A菠菜绿叶可被用作色素提取的材料，在使用前用清水浸泡清洗，提取效果会更好B加入少许CaCO3能
11、避免类胡萝卜素被破坏C色素分离的原理是色素易溶解于层析液D用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时(从上往下)第二条色素带缺失答案D解析由于色素不溶于水，用清水洗绿叶不影响实验结果，A错误；加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏，B错误；色素分离的原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，C错误；用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时从上往下第二条色素带为叶黄素的色带，会缺失，D正确。2(2017全国卷改编)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是 ()A类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用B叶绿素的吸收光谱
12、可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的答案A解析类胡萝卜素只吸收蓝紫光，不吸收红光，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；光合作用需要吸收CO2，故可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示光合作用的作用光谱，C正确；根据吸收光谱可知，叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。3恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域，该实验能得出
13、的结论主要是()A好氧细菌没有线粒体也能进行有氧呼吸B光合作用释放氧气的部位是叶绿体的类囊体C叶绿素主要吸收红光和蓝光D叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，释放氧气答案D解析该实验中恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌聚集在红光和蓝光区域，说明红光和蓝光部位有氧气产生，而氧气是光合作用的产物，所以该实验主要说明叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，并释放氧气，D正确。4. 下图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是()A具有选择透过性B吸收光能的色素分布在上C与光合作用有关的酶只分布在中D叶绿体具有双层膜答案C解析叶绿体是由双层膜构成的，它们具有选择透过性，A、D正确；吸收
14、光能的色素分布在类囊体薄膜上，即上，B正确；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和基质中，C错误。5如图是绿叶中色素的提取和分离过程图解，根据所学知识回答下列问题：(1)图1是色素的提取，其中甲过程按a、b、c依次加入5 g绿叶、SiO2和CaCO3少许、10 mL_；加入c的作用是_。(2)图1中乙过程是过滤得到含有色素的滤液，其中用的是单层尼龙布而不是纱布，原因是_。(3)图2中戊是沿铅笔细线画出含色素的滤液细线e，要求画出的e要_，所以在画线时要待干燥后再画下一次，重复12次。(4)图2中己是纸层析分离色素的步骤，其中h是_，g和f的位置关系是_。答案(1)无水乙醇溶解色素(2)纱布对色素的吸收性强，会遗失部分色素，导致色素含量降低(3)细、直、齐(4)层析液g不能没及f解析(1)除向研钵中加入绿叶、SiO2和CaCO3外，还应加入溶解并提取色素的无水乙醇。(2)纱布对色素的吸收性强，会遗失部分色素，导致色素含量降低，所以用尼龙布。(3)画滤液细线时要注意画得细、直、齐，目的是防止色素带重叠而影响分离效果。(4)图2中己是纸层析分离，由于色素易溶于层析液，所以不能让层析液没及滤液细线。