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1、第第 4 节 能量之源节 能量之源光与光合作用光与光合作用 第第 1 课时 捕获光能的色素和结构课时 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。(重点) 2说出叶绿体中色素的种类和作用。 (重点) 3理解“绿叶中色素的提取和分离”的 实验原理和方法。(重难点) 1通过对叶绿体的结构和功能的学习， 形成结构与功能相适应的生命观念。 2通过“绿叶中色素的提取和分离”实 验，提高实验方案的实施及对实验结果 的交流与讨论的能力。 一、叶绿体中色素的提取和分离 1色素的提取 (1)原理 绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。 (2)实验用品及作用连线 试剂用品作用 无水乙醇 a
2、过滤 SiO2b溶解色素、提取色素 CaCO3 c有助于研磨充分 单层尼龙布d防止研磨中色素被破坏 【提示】 b c d a (3)实验步骤 取材：称取 5 g 绿叶，剪碎，放入研钵中 研磨： 过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，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紧 2色素的分离 (1)实验原理：绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，它们随层析液在滤纸 条上的扩散速度也不同， 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快 ； 反之则慢。 这样， 色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。 (2)实验步骤 二、色素的种类、作用和叶绿体的结构、功能 1色素的种类
3、、含量、颜色及吸收光谱 叶绿素(约占 3/4)类胡萝卜素(约占 1/4) 种类 叶绿素 a叶绿素 b胡萝卜素叶黄素 颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色 吸收光谱主要吸收红光和蓝紫光主要吸收蓝紫光 2.叶绿体的形态结构、功能及色素的分布 (1)形态：扁平的椭球形或球形。 (2)结构模式图 (3)结构 外表：双层膜 内部 基质：含有与暗反应有关的酶 基粒：由类囊体堆叠而成，分布有 色素和与光反应有关的酶) 决定 (4)功能：进行光合作用的场所。 证明 (5)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位。 1绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。 ( ) 2提取色素时加碳酸钙的目的
4、是为了使研磨更充分。( ) 3吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。( ) 4植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( ) 5叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收红光和蓝紫光。( ) 提示：1 绿叶中色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同。 2 加碳酸钙的目的是防止色素被破坏。 3 色素分布在类囊体膜上。 4 叶绿素不吸收绿光。 5 叶绿体中色素的提取和分离 问题探究 1实验过程中，甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙，乙同学忘记加入无水乙 醇，丙同学加的无水乙醇过多。请分析他们可能出现的实验结果。 提示：甲同学研磨不充分，部分色素被破坏，过滤收集的滤液颜色浅。乙同 学不能提取到色素。丙同学
5、的滤液颜色浅，提取的滤液色素的浓度低。 2 实验操作时， 为什么要将滤纸条的一端剪去两角？画滤液细线的要求是细、 直、齐，且要在干燥后重复画一两次，请分析这样做的原因是什么？ 提示：(1)剪去两角的目的是防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快。 (2)滤液细线要细、直、齐是使分离的色素不重叠，重复画线的目的是增加色 素含量，使分离的色素带清晰，便于观察。 3实验结束后，某同学的滤纸条上没有出现色素带，请探讨其实验失败的可 能原因。 提示：(1)忘记画滤液细线。 (2)层析时滤液细线触及层析液。 归纳总结 1实验材料和试剂 (1)材料 叶片要新鲜、颜色要深绿，这样的叶片含有的色素较多。 (2)试剂及作
6、用 试剂名称作用 二氧化硅有利于绿叶的充分研磨和色素的释放 碳酸钙防止研磨中色素被破坏 无水乙醇溶解色素 层析液分离色素 2.实验操作中的关键步骤 (1)研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。 (2)滤液细线要求：细、直、齐，含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一 两次。 (3)滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不 到色素带。 3滤纸条上色素的分布和对光的吸收 4绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析： 未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 一次加入大量的
7、无水乙醇，提取浓度太低。 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。 (3)滤纸条看不见色素带： 忘记画滤液细线。 滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 1关于叶绿素提取的叙述中错误的是( ) A菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B加入少许 CaCO3能避免叶绿素被破坏 C用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分 C 叶绿体中的四种色素包括胡萝卜素，均溶于无水乙醇，C 项错误 ； 菠菜绿 叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入 SiO2可使叶片研磨更充分，加入少许 CaCO3，可以中和叶肉细胞中的有机
8、酸，能避免叶绿素被破坏。 2下列有关绿叶中色素的提取和分离实验的叙述中，正确的是( ) A叶绿素的提取需要加入层析液作为提取液 B过滤时应使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口 C分离色素时应将滤液细线置于层析液中 D选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同 B 提取叶绿素使用无水乙醇，层析液用于分离色素；过滤时使用单层尼龙 布，并用棉塞塞住试管口，以防止挥发性强的无水乙醇挥发；分离色素时不能将 滤液细线置于层析液中，否则色素会溶入层析液中；不同材料中四种色素在层析 液中的溶解度相同，来自不同材料叶绿体中的四种色素含量可能不同，经过纸层 析后，在滤纸上的排列顺序相同，色素带粗细可能不同。 色素
9、功能和叶绿体的结构和功能 问题探究 1一般植物的叶片在春、夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这一现 象的原因是什么？ 提示：在春夏季节，叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收 最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好， 叶子呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。 2叶绿体的结构有哪些特点与光合作用相适应？ 提示：(1)叶绿体的色素分布在基粒的类囊体膜上，基粒和类囊体的数量很多， 极大地扩展了受光面积。(2)类囊体膜和基质中分布有与光合作用有关的酶。 归纳总结 1叶绿体中的色素与吸收光谱 (1)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。
10、 (2)叶绿素对红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。 2叶绿体功能的验证实验恩格尔曼实验 (1)实验过程及现象 Error! 黑暗 无空气 极细光束照射好氧细菌集中于叶绿体被 光束照射的部位 完全曝光好氧细菌分布于叶绿体 所有受光部位 ) (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“四妙” 实验材料选得妙：实验材料选择水绵和好氧细菌。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多的部位。 排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。 观测指标设计得妙：用极细的
11、光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多 和光照少的部位，相当于一组对照实验。 实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完 全是由光照引起的等。 1如图是叶片中两类色素的吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素( ) A叶绿素 a、叶绿素 bB类胡萝卜素、叶绿素 C叶黄素、叶绿素 aD叶绿素、类胡萝卜素 D 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 2为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实 验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( ) A光照、有空气、临时装片中无 NaHCO3稀溶液 B光照、无空气、临时装片中有 NaHCO3稀溶液
12、C黑暗、有空气、临时装片中无 NaHCO3稀溶液 D黑暗、无空气、临时装片中有 NaHCO3稀溶液 B 水绵中的叶绿体通过光合作用释放氧气，光合作用需要光照和 CO2， NaHCO3稀溶液可提供 CO2，装片中不能有空气，否则好氧细菌均匀分布，无法根 据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功能。 课堂小结 知识网络构建核心语句背诵 1提取色素的原理是色素能溶解在 无水乙醇等有机溶剂中。 2不同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。 3层析后滤纸条上自上而下的四条 色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶 绿素 a 和叶绿素 b。 4叶绿素主要吸收红光和蓝紫
13、光， 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 5 色素分布于叶绿体类囊体薄膜上， 而与光合作用有关的酶分布于类囊 体薄膜和叶绿体基质中。 1在进行“绿叶中色素提取和分离”的实验时，不让层析液没及滤液细线的 原因是( ) A滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果 B滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散 C色素会溶解在层析液中而使实验失败 D滤纸上的几种色素会混合起来不分散 C 叶绿体中的各种色素能够溶于有机溶剂，若在层析时，层析液没及滤纸 条上的滤液细线，色素就会溶解在层析液中，导致层析后得不到色素带。 2下图为叶绿体结构示意图， 下列叙述不正确的是( ) A1 具有选择透过性 B吸收光能的色素分布
14、在 2 上 C与光合作用有关的酶只分布在 3 中 D叶绿体具有双层膜 C 叶绿体具有双层膜即图示 1，属于生物膜，具有选择透过性；与光合作用 有关的酶，在 2 类囊体薄膜上以及 3 叶绿体基质中均有分布。 3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 B 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
15、两处集中分布。 4秋冬季节，由于叶绿体中的某类色素易被破坏，使叶片呈现黄色，导致叶 片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是( ) A黄光、红光B红光、蓝紫光 C蓝紫光、绿光D绿光、黄光 B 秋冬季节，叶绿素被破坏，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 5下图为两种光照下同一植物叶片色素提取和分离的结果。据图回答： (1)强光导致了该植物_(填色素)含量降低，_(填色素)含 量增加有利于该植物抵御强光照。 (2)色素、的颜色分别为_，色素、主要吸收_，正常 光照下，含量最高的色素为_。 (3)画滤液线时，滤液在点样线上要画_次。 答案 (1)叶绿素 类胡萝卜素 (2)橙黄色和黄色 红光和蓝紫光 叶绿素 a (3)23