1、第4节 能量之源光与光合作用一、捕获光能的色素和结构学习导航重点1.说出绿叶中色素的种类和作用.难点2说出光合作用的结构基础叶绿体的结构和功能.新知初探思维启动 一、绿叶中色素的提取和分离 1提取绿叶中的色素(1)原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_中.无水乙醇(2)过程 取材:称取5 g _ 研磨:剪碎叶片,放入研钵中,加少许_,再加入10 mL无水乙醇,迅速、充分研磨 绿叶SiO2和CaCO3过滤:漏斗基部放一块_,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 收集:用小试管收集色素滤液,及时将试管口用棉塞塞严2分离绿叶中的色素(1)原理:各种色素在层析液中的_不同,单层尼龙布溶解度_高的随层析液
2、在滤纸上扩散得快,反之则慢.因而色素就会随着_在滤纸上的扩散而分离开.(2)步骤 溶解度层析液1毛细吸管滤液干滤液细线滤液细线胡萝卜素判一判(1)可选用任何部位的绿色植物叶片进行色素的提取与分离.()(2)向研钵中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的.()(3)画滤液细线时要求齐、细、直,需多次干燥后重复画.()(4)层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少.()二、绿叶中色素的种类及吸收光谱蓝紫光类胡萝卜素蓝紫光红光三、叶绿体的结构与功能 1形态:一般呈扁平的_.椭球形或球形基粒基质类囊体色素和酶3功能:是进行_的场所.光合作用想一想正常植物的叶为什么呈绿色？秋
3、季有些植物叶变黄的原因是什么？【提示】叶绿素含量多.秋季,气温降低,叶绿素分解.要点突破讲练互动 要点一 绿叶中色素的提取和分离1实验原理:提取原理是色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素.分离原理是色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢.要点突破 2提取分离方法:提取方法为溶解法;分离方法为纸层析法.3实验步骤及注意事项步骤 方法 原因 提取绿叶中的色素 加入二氧化硅:有助于研磨充分;加入碳酸钙:防止研磨中色素被破坏;加入无水乙醇:为了溶解、提取色素 步骤 方法 原因 提取绿叶中的色素 将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏
4、斗中过滤,滤液收集到试管中,及时用棉塞塞紧试管口 单层尼龙布:过滤叶脉及二氧化硅等;试管口塞紧:防止乙醇挥发 步骤 方法 原因 制备滤纸条 干燥滤纸:透性好、吸收滤液多;剪去两角:使层析液同步到达滤液细线 步骤 方法 原因 画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细而直的滤液细线,吹干后再重复画一两次 画得细而直:为防止色素带重叠而影响分离效果;画一两次:是为积累更多的色素,使分离后的色素带明显 步骤 方法 原因 分离绿叶中的色素 层析液不能没及滤液细线,以防止色素溶解于层析液中而无法分离;试管加塞是为了防止层析液中成分挥发 步骤 方法 原因 观察与分析 特别提醒 光合色素的
5、记忆方法(1)色素名称可采用“名字”记忆法:在滤纸条上从上到下(扩散速度从快到慢)的色素名称依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,可简单记为“胡黄ab”.(2)色素带颜色可采用“叠音”记忆法:在滤纸条上四条色素带从上到下的颜色依次为“橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色”,可简单记为“橙黄黄、蓝绿绿”,其中第二个“绿”指“黄绿色”.例1(2012广州高一检测)下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是()A提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发B水稻在收获时节,叶片中色素量的变化是(甲乙)(丙丁)C四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的溶解度最大D四种色素中,丙和丁主要吸收红
6、光关键点【思路点拨】本题考查了绿叶中色素的提取和分离的相关知识,分析时应从以下三方面入手:明确色素提取过程中试剂使用和注意事项.掌握色素提取实验的结果及分析.掌握色素含量的变化及对光的吸收.【解析】碳酸钙在提取色素时其作用是保护色素,图示中四种色素依次为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,它们的多少代表含量而不表示溶解度,当秋收时低温会破坏叶绿素,所以甲、乙的含量会降低,而且比丁、丙之和少,丙、丁两者主要吸收蓝紫光.【答案】B【探规寻律】(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.(3)色素带扩散速度与溶解度有
7、关,扩散速度越快溶解度越大.(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.(5)色素带最宽的是叶绿素a,最窄的是胡萝卜素,叶绿素b比叶黄素稍宽.变式训练如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”的实验的改进装置,下列与之有关的叙述中,错误的是()A应向培养皿中倒入层析液 B应将滤液滴在a处,而不能滴在b处 C实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)D实验得到的若干个同心圆中,最小的一个圆呈橙黄色 解析:选D.如图所示是一个叶绿体中色素分离的实验装置,所以应把层析液倒入培养皿中,灯芯起到传递层析液的目的,把色素滴到a点让其在定性滤纸上扩散,四个圆圈中扩
8、散最慢的即为圆圈最小的,它应该是呈黄绿色的叶绿素b.要点二 有关叶绿体的阐释1分布植物的叶肉细胞和幼嫩茎的表皮细胞.2结构及功能(1)结构示意图(2)结构特点叶绿体的基质和基粒类囊体上含有与光合作用有关的酶.类囊体的薄膜上分布有捕获光能的色素.叶绿体基质中还含有少量的DNA和RNA.叶绿体中类囊体堆叠成基粒,增大了内部膜面积.(3)功能:吸收光能,是光合作用的场所.3叶绿体中的色素(1)色素的种类(2)不同色素的吸收光谱图示表明:叶绿素对红光和蓝紫光吸收量较大,而类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量较大,对其他光吸收量较少,并非不吸收,可见对绿光吸收量最少.特别提醒(1)大棚膜的选择:要想光合效率最高,
9、选用无色大棚膜,日光中各种色光均可透过.要想生产特殊品质的蔬菜、水果,可选用有色大棚膜,此膜可透过同色光,如蓝紫膜或红橙膜,但一般不用绿色薄膜.(2)叶绿体不同部位发生的光合作用过程不同其原因是类囊体薄膜上分布光合色素,可以吸收光能,传递光能,同时具有转化光能的酶.基质内分布有机物合成的酶.(2012西安中学高一检测)叶绿体是植物进行光合作用的细胞器.下列关于叶绿体及色素的叙述中正确的有()A植物细胞都有叶绿体,叶绿体普遍分布在植物细胞的整个细胞中B叶绿素在高等植物体内有两种,叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色例2C同线粒体一样,叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积D叶绿体中的色素只吸收红光和蓝紫
10、光进行光合作用【解析】本题考查叶绿体的有关知识,涉及叶绿体的分布和结构,以及叶绿体中色素的种类、颜色和吸收光谱,具体分析如下:A项:不是所有的植物细胞都有叶绿体,一般地讲,叶绿体分布在绿色植物的绿色部分,主要存在于叶肉细胞中.B项:叶绿体中的色素分为两大类:叶绿素和类胡萝卜素.其中,叶绿素又包括蓝绿色的叶绿素a、黄绿色的叶绿素b;类胡萝卜素包括橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素 C项:叶绿体的内膜光滑,其内部的基粒和类囊体一方面扩大了膜面积,供色素和酶分布;另一方面极大地扩展了受光面积.而线粒体的内膜上含有许多与有氧呼吸有关的酶.D项:叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,并非不吸收其他颜色的光,只
11、不过吸收量较少.【答案】B 互动探究(1)光合作用可以在离体的叶绿体中进行吗？(2)叶绿体中色素的合成受哪些因素影响？【提示】(1)只要保证叶绿体的完整性,就能在离体的叶绿体中进行光合作用.(2)叶绿素的合成受光照、温度和矿质元素等的影响.光是合成叶绿素的必要条件;叶绿素的合成受酶的催化,需要适宜的温度范围;另外,N、Mg是构成叶绿素的矿质元素.对四种色素的分布及吸收光谱不清楚如图是在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的四条色素带,若将其置于暗室中,并用红光照射,色素带呈暗色的是()易错警示 例1A B CD【常见错误】错选A项.【错因分析】错选A项的原因主要有以下两个方面:(1)对题干关键
12、词“色素带呈暗色”的原因不理解.色素带呈暗色是因为色素将光吸收,在4种色素中,只有叶绿素a和叶绿素b能吸收红光,因此呈暗色.(2)对色素分离的结果掌握不牢固,混淆了滤纸条上四条色素带的种类,误认为是叶绿素a和叶绿素b.【正确解答】选C.叶绿素a和叶绿素b吸收红光和蓝紫光,图中是叶绿素a,是叶绿素b.对液泡内色素和叶绿体内色素的作用易于混淆下列关于高等植物细胞内的色素的叙述中,错误的是()A绿叶中叶绿素的含量约是类胡萝卜素的3倍 B植物细胞内的色素都进行光合作用 C细胞内叶绿体中的色素吸收光能用于光合作用 例2D有的植物细胞的液泡内也含有一定量的色素【正确答案】B【纠错总结】绿叶中的叶绿素含量约是总色素的3/4,类胡萝卜素含量约占1/4,二者之比为31;植物细胞内色素按功能可分为光合色素和非光合色素,光合色素主要分布在叶绿体内,包括叶绿素和类胡萝卜素,它们吸收光能用于光合作用.非光合色素,如花青素分布在液泡的细胞液中,不能进行光合作用,可使植物花瓣呈现不同颜色.