1、 第4节能量之源光与光合作用第1课时捕获光能的色素和结构学习目标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。知识点一捕获光能的色素知识梳理1.实验原理2实验步骤(1)提取色素 (2)分离色素3观察结果滤纸条上色素带有四条，如下图所示：结果分析：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。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。色素含量由多到少依次为叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素。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。溶解度由大到小依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。相邻两条色素带之间距离最远
2、的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。4色素对光吸收的差异1.叶片呈现绿色的原因？提示：绿叶中含有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素，叶绿素含量高，且对绿光吸收最少，因此呈现为绿色。2植物的叶片到秋天有的呈黄色，有的呈红色，是什么原因造成的？提示：到了秋天，随着气温的下降，叶片中的叶绿素被分解，而在低气温下新的叶绿素无法形成，所以含量较少的类胡萝卜素和液泡中的花青素的颜色逐渐呈现出来，而有的植物花青素含量多，在秋季叶片就呈现红色；有的植物呈现叶黄素和胡萝卜素所具有的黄色。3(实践应用)温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么样的光源？提示：叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类
3、胡萝卜素主要吸收蓝紫光，需要注意的是这两种色素也吸收其他波长的光，因此温室或大棚种植蔬菜时，应选择无色透明的玻璃、塑料薄膜或者补充蓝紫光更有利于植物进行光合作用。典题分析题型一色素的提取和分离 例1某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线为增强实验效果，将滤液细线画粗些将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中该同学操作有误的是()A BCD解题分析相关操作中，正确的做法是：提取绿叶中的色素时，在将5 g新鲜菠菜叶片
4、剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨；制作滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线，而不是用钢笔；画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素；分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻插入层析液中，随后盖上培养皿盖，为了防止滤液细线中的色素溶于层析液中，不能让滤液细线触及层析液。答案D例2在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“”表示使用
5、，“”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为()ABCD解题分析由表可知，甲同学加的溶剂为水，而不是有机溶剂无水乙醇，色素不溶于水，因而提取不到叶绿体中的色素，所得结果应为；乙同学的操作正确，应为，即自上而下依次出现胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，且叶绿素a和叶绿素b的含量较多；丙同学尽管使用了有机溶剂无水乙醇，可以提取到色素，但由于未加CaCO3，叶绿素可能会被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，应为；丁同学未加SiO2，可能研磨不充分，导致各种色素的提取量均少于正常水平，应为。答案B题后归纳实验异常现象分析(1)滤纸条未见色素带的原因：忘记画滤液细线。滤液细线接触
6、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。知识点二叶绿体的结构和功能知识梳理1.叶绿体(1)叶绿体的结构a外膜和b内膜使其内部结构与细胞质基质分开，保证了叶绿体相对独立地进行代谢活动。由c类囊体堆叠而成的d基粒，增大了膜面积。c类囊体的薄膜上分布着能够吸收、传递和转化光能的色素。e叶绿体基质中还含有少量DNA和RNA。与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜和叶绿体基质中。(2)分布：主要分布在植物的叶肉细胞内。(3)功
7、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)实验过程及现象(2)实验结论叶绿体是进行光合作用的场所。O2是由叶绿体释放的。(3)实验设计的巧妙之处实验材料用水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，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试验再一次验证实验结果。1.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，否则不能进行光合作用，如植物的根细胞、表皮细胞。2叶绿体是细胞光合作用的场
8、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，如蓝藻细胞中没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用。典题分析题型二叶绿体的结构例3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叶绿体具有双层膜解题分析叶绿体是由双层膜构成的，它们具有选择透过性，吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上，与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和基质中。答案C课堂小结一、知识结构二、重要术语1叶绿体2.类囊体3.色素三、重要概念叶绿体是进行光合作用的场所，叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。当
9、堂检测查漏补缺巩固提升1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，用水清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)第二条色素带缺失，D正确。2李明进行绿叶中色素分离实验时，用圆形滤纸
10、替换条形滤纸，并在滤纸圆心处滴一滴色素提取液进行层析，结果形成近似同心的四个色素环，由圆心向外处于第三圈色素环的颜色为()A蓝绿色B黄绿色C黄色D橙黄色答案C解析由题意及色素在层析液中溶解度可知，处于第三圈的色素为叶黄素，其颜色为黄色。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
11、明红光和蓝光部位有氧气产生，而氧气是光合作用光反应的产物，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将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，好氧细菌的分布情况最可能是()A随机、均匀分布在混合液中B集中分布在上下两侧C集中分布在中央位置D集中分布在溶液的下层答案B解析白光透过三棱镜后，红光分布在水绵上侧，蓝紫光分布在水绵下侧，由于色素主要吸收红光和蓝紫光，因此竖直放置的水绵在上侧和下侧光合作用较强，产生的氧气较多，好氧细菌在这两处集中分布。5图甲丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作
12、步骤。请据图回答下列问题：(1)图甲丁中，实验操作步骤的先后顺序是_(填序号)。(2)观察图中试剂a、b，其颜色依次是_。(3)步骤丙中，滤纸条上出现四条色素带，那么最上面一条色素带的色素名称是_。(4)在该实验的操作过程中，有同学按下列方法操作，其中不合理的有_(在ad中选择填空)。a用蒸馏水替代无水乙醇提取色素b在充分研磨叶片后立即加入碳酸钙c用定性滤纸替代纱布过滤研磨液d沿铅笔线连续数次画滤液细线(5)请尝试运用该实验方法，探究菠菜叶生长过程中色素种类和含量的变化，简要写出实验的主要思路：_。答案(1)乙、丁、甲、丙(2)无色、无色(3)胡萝卜素(4)abcd(5)称取相同质量的不同叶龄
13、菠菜叶，进行相同实验操作，分别提取和分离色素，观察比较层析后滤纸条上色素带条数及带宽解析(1)据图分析，甲表示画滤液细线，乙表示研磨、提取色素，丙表示分离色素，丁表示过滤，则实验操作步骤的先后顺序是乙、丁、甲、丙。(2)图中试剂a表示无水乙醇，b表示层析液，二者都无色。(3)步骤丙表示分离色素，最上面一条色素带的色素名称为胡萝卜素。(4)蒸馏水属于无机溶剂，不能提取色素；加入碳酸钙、二氧化硅、无水乙醇后才能研磨叶片；用定性滤纸替代纱布过滤研磨液，则大量滤液被吸收；沿铅笔线画滤液细线时，需待滤液干后再画下一次。(5)探究菠菜叶生长过程中色素种类和含量的变化，其变量应为不同叶龄的菠菜叶片，进行相同实验操作，分别提取和分离色素，观察比较层析后滤纸条上色素带条数及带宽。