1、第3节光合作用第1课时叶绿体中的色素1.叶绿体中含有光合作用过程中吸收与转化光能的色素。2叶绿体中的色素可用有机溶剂进行提取，用纸层析法进行分离。3叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。4少数特殊状态的叶绿素a不仅能吸收光能，还能将光能转换成电能。叶绿体中的色素自读教材夯基础1提取叶绿体中的色素(1)原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。(2)过程： 2分离叶绿体中的色素(1)原理：各种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。因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。(2)步骤：将3 mL层析液倒入试管中，装置如右图所示，插入
2、滤纸条(有滤液细线的一端朝下)，随后用软木塞塞紧试管口注意：不能让滤纸条上的滤液细线触到层析液观察结果：滤纸条上色素带有四条，如下图所示：3叶绿体中色素种类、分布及吸收光谱色素种类颜色吸收光谱分布叶绿素(约占3/4)叶绿素a蓝绿色主要吸收蓝紫光和红橙光叶绿体中的类囊体薄膜上叶绿素b黄绿色类胡萝卜素(约占1/4)胡萝卜素橙黄色主要吸收蓝紫光叶黄素黄色跟随名师解疑难1叶绿体中色素的提取和分离的实验操作方法及目的叶绿体中色素的提取和分离步骤方法原因提取叶绿体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、提取色素将研磨液迅速过滤，滤液收集到试管中，及时用胶
3、塞塞紧试管口滤纸过滤：过滤叶脉及二氧化硅等试管口塞紧：防止乙醇挥发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画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀地画出一条细而直的滤液细线，吹干后再重复画两三次画得细而直：为防止色素带重叠而影响分离效果画两三次：是为积累更多的色素，使分离后的色素带明显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观察与分析色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素b黄绿色较多最低最慢关键一点(1)色素
4、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。2叶绿体中的色素与光能吸收(1)叶绿体中的色素与吸收光谱：(2)叶绿体中的色素对光的吸收特点：叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。叶绿素对红橙光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。关键一点(1)无色大棚
5、膜：日光中各种颜色的光均能透过，光合效率高。(2)有色大棚膜：主要反射和透射同色光，吸收其他颜色的光，光能有损失，只在为得到特殊品质的产物时才使用。其中绿色薄膜大棚中的植物光合作用效率最低。1下列关于“叶绿体中色素的提取和分离”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解析：实验探究活动中明确实验目的是正确实施实验探究活动的保障。本实验的目的要求是：(1)进行叶绿体中色素的提取和分离；(2)探究叶绿体中含有几种色素。而对色素的吸收光谱没有要求。答案：C2某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行
6、了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是()A光吸收差异显著，色素带缺第 2 条B光吸收差异不显著，色素带缺第 2 条C光吸收差异显著，色素带缺第 3 条D光吸收差异不显著，色素带缺第 3 条解析：水稻叶片中的叶黄素缺失，其对蓝紫光的吸收减小，但对红光的吸收无明显差异。色素层析条带从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶黄素缺失则会导致色素层析条带从上至下缺失第2条。答案：B叶绿体中色素的功能自读教材夯基础(1)吸收、传递光能：绝大多数的叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。(2)吸收、转换光能：少数处于特殊状态的叶绿素a。跟随名师解疑难
7、(1)聚光色素，把大量的光能吸收、聚集，并迅速传递给反应中心色素然后转换为电能。(2)能量在色素之间传递的高效性：类胡萝卜素所吸收的光能传给叶绿素a的效率可达90%，叶绿素b吸收光能传递给叶绿素a的效率接近100%。3下列与叶绿体中色素功能无关的是()A储存光能 B吸收光能C传递光能 D利用光能解析：叶绿素、类胡萝卜素都能吸收光能，类胡萝卜素将光能传递给叶绿素，叶绿素分子利用光能，一方面将H2O分解为H和O2，另一方面将光能转化为化学能储存在ATP中。答案：A叶绿体中的色素例绿色植物的叶片大多数是绿色的，原因是(多选)()A绿叶主要吸收太阳光中的绿光进行光合作用B绿叶较少吸收绿色光，较多反射绿
8、色光C绿叶色素中叶绿素含量约是类胡萝卜素的3倍D绿叶吸收各种颜色的太阳光，再释放出绿光解析一般叶片呈现绿色是因为叶绿体中的叶绿素含量比类胡萝卜素多，并且叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，对绿光较少吸收，而被大量反射，因此人们会感觉到叶片是绿色的。答案BC把叶绿素提取液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是()A红橙光和蓝紫光区B黄光和蓝紫光区C绿光和红橙光区D黄光和绿光区解析：叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光。答案：A1.色素提取与分离实验的分析与应用。2.探究叶片变黄的原因。3.探究光与叶绿素合成的关系。典例剖析中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学
9、拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。.提取叶绿素：绿色叶片提取液过滤液浓缩液叶绿素粗产品.探究pH对叶绿素稳定性的影响：取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 )下进行实验，方法和结果如下表。实验组号叶绿素溶液(mL)调pH至处理时间(min)溶液颜色3.0Y10绿色3.07.010绿色3.06.010黄绿色3.05.010黄褐色注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。根据所学知识和实验结果，请回答：(1)提取食用叶绿素的X应该为_，原因是_。(2)表中Y应该为_，原因是_。(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_食品，否则_。(4)小李想了解叶
10、绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。解析(1)研磨时加入SiO2可使研磨更充分，提取到更多的色素。(2)该实验探究pH对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为pH的大小，所以我们要设置一系列pH梯度，即pH为8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通过对实验结果的分析，在pH为6.0、5.0的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。(4)由于各种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条上扩散得快；反之，则慢。所以，我们可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。答案(1)二氧化硅(SiO2)使研磨更充分(2)8.0pH梯
11、度差为1.0，所以Y为8.0(3)酸性叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色(4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。主要步骤：制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端1 cm处画一铅笔细线。画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于试管中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。观察实验结果。归纳拓展生物实验普适规律生物实验不可怕，记住规律就拿下；课本实验考原理，材料对比和归纳；设计实验有方法，目的原理代入法；材料给全把元消，实验对照加减法；假设结论写结果，图
12、表变量别忘啦。(满分50分时间20分钟)一、选择题(每小题3分，共24分)1下列哪组是影响叶绿体色素分离效果的关键因素()选取植物研磨过滤画滤液细线层析时不要让滤液细线触及层析液观察色素带ABC D解析：要选取叶绿素含量高的植物叶片，研磨要充分，得到的色素多，滤液细线不要触及层析液，才能达到满意的分离效果。答案：A2在做“叶绿体中色素的提取和分离”实验时，研磨绿叶不需要加入()A乙醇 B碳酸钙C二氧化硅 D层析液解析：研磨叶片是为了提取叶绿素，无水乙醇可溶解色素，加二氧化硅可使研磨充分，加碳酸钙是为了防止研磨时叶绿素被破坏。而层析液是用于分离色素的，在提取时不需加入。答案：D3利用新鲜的菠菜叶
13、进行“叶绿体中色素提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是()解析：由于四种色素在层析液中溶解度的不同，造成其扩散速度不同。溶解度最大的是胡萝卜素，它扩散的距离最远，其次是叶黄素，而叶绿素的溶解度小，所以叶绿素a和叶绿素b分别扩散在第三和第四条色素带上。答案：B4关于叶绿体中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因的叙述，错误的是()A提取液中的不同色素的相对分子质量不同B在层析液中，溶解度高的色素随层析液在滤纸条上扩散速度快C层析液使色素溶解后因扩散速度不同而彼此分离D阳光的照射使各种色素能彼此分开解析：叶绿体中的四种色素的相对分子质量大小各不相同，在层析液中溶解度不同，溶解度
14、高的色素随层析液在滤纸上扩散速度快，溶解度低的色素扩散得慢，因而四种色素彼此分离。色素的分离与阳光照射无关。答案：D5在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体中的色素滤液进行色素分离，可看到近似同心环状的四个色素圈，排在最外的一个呈()A蓝绿色 B黄绿色C黄色 D橙黄色解析：因为呈橙黄色的胡萝卜素扩散的速度最快，因此排在最外一圈。答案：D6提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是()A未见色素带，说明材料可能为黄化叶片B色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素bD胡萝卜素在滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高解析：叶绿体中的色素能够溶解
15、在有机溶剂中，由于叶绿素含量比胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色，所以，提取液呈现绿色。叶绿体中的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，如胡萝卜素在层析液中扩散得最快；溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，如叶绿素b。A选项中未见色素带，其原因可能是操作失误，因为即使是黄化叶片也应该有色素带，主要是叶黄素和胡萝卜素。答案：C7用有机溶剂提取、纸层析法分离叶绿体色素的实验，不能证实的是()A叶绿体色素溶解在有机溶剂中B在层析液中叶绿体色素的溶解度是不相同的C在光下叶绿体色素主要反射绿光和黄光D叶绿体色素分布在叶绿体囊状结构的薄膜上解析：纸层析法分离叶绿体色素的实验原理是叶绿体色素
16、可以溶解在有机溶剂中，并根据色素在层析液中的溶解度的不同，使叶绿体中色素在扩散过程中分离开来。最终分离出4条色素带：橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。因叶绿体色素对绿光和黄光的吸收量很少，故在光下叶绿体色素主要反射绿光和黄光。但是该实验不能证实叶绿体色素分布在叶绿体囊状结构的薄膜上。答案：D8红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述，正确的是()A红枫叶片不含叶绿素B红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C红枫叶片能吸收光能进行光合作用D液泡中的色素吸收的光能用于光合作用解析：红枫叶片中含有叶绿素，能吸收光能进行光合作用，其叶片呈红色是因为液泡中含有色素，液泡中的色素是不能吸收光
17、能用于光合作用的。答案：C二、非选择题(共26分)9(14分)下图表示叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和用具。据图回答：(1)图中步骤加入研钵内的物质：A_10 mL，作用是_；B_少许，作用是使研磨得充分；C_少许，作用是_。(2)图中步骤剪去两角的作用是_，画滤液细线的要求是_。(3)图中步骤中关键应注意_；加盖的目的是_；色素带最宽的是_，扩散速度最快的是_。解析：(1)研磨时需要加入3种物质，10 mL无水乙醇，作用是溶解色素，二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素中的镁被氢取代，破坏叶绿素，研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸。(2)剪
18、去两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。(3)层析时的关键是不能让层析液没及滤液细线，否则，滤液细线会被层析液溶解、不能分离。4种色素溶于层析液中，因溶解度的差异，造成在滤纸条上扩散速度不同，从而达到分离的目的。由于层析液有毒，而且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的，含量越多，色素带越宽，一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a色素带最宽。扩散速度最快的是胡萝卜素，在色素带的最上一层。答案：(1)无水乙醇溶解色素二氧化硅碳酸钙防止色素被破坏(2)防止色素带不整齐细、齐、直(3)层析液不要没及滤液细线防止层析液挥发叶绿素a胡萝卜素10(12
19、分)分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。处理ABCSiO2(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_。解析：观察表中A、B、C三个研钵的处理与结果的关系。(1)因为A中未加CaCO3，使其中的部分叶绿素受到破坏，所以溶液颜色为黄绿色。(2)B中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的叶绿素等色素不能溶解于蒸馏水中，故溶液几乎无色。(3)C中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的叶绿素等色素能溶解于有机溶剂酒精中，故溶液为深绿色。答案：(1)黄绿色部分叶绿素受到破坏(2)几乎无色叶绿素不溶于水(3)深绿色大量叶绿素溶于乙醇中