新教材高中生物第5章細胞的能量供應和利用第4節(jié)第1課時捕獲光能的色素和結構課件新人教必修1

第4節(jié)光合作用與能量轉化第1課時捕獲光能的色素和結構課標要求核心素養(yǎng)1．理解實驗“綠葉中色素的提取和分離”的原理和方法，掌握基本操作技能。2．掌握綠葉中色素的種類和作用，明確葉綠體的結構和功能。1．生命觀念——結構與功能觀：葉綠體的結構尤其是基粒大大擴展了膜面積，與光合作用的功能相適應。2．科學探究——實驗思路及設計：科學設計提取和分離色素的實驗步驟，注意每個操作步驟的規(guī)范性。知識導圖

學霸記憶1．無水乙醇能提取綠葉中的色素，層析液可分離色素。2．用無水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在無水乙醇中。3．不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。4．二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。5．層析后濾紙條上自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。6．葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。7．色素分布于葉綠體類囊體薄膜上，而與光合作用有關的酶則分布于類囊體薄膜和葉綠體基質中。必備知識?夯實雙基一、綠葉中色素的提取和分離二、色素的含量和種類三、葉綠體的結構和功能1．葉綠體的結構

2．葉綠體的功能：進行______________的場所。光合作用

(1)在綠葉中色素的提取實驗中加入二氧化硅可以防止破壞葉綠素。 (

)(2)過濾研磨液時漏斗基部放一塊剪好的濾紙進行過濾，將濾液收集到試管中。 (

)(3)葉綠素主要吸收藍紫光和紅光。 (

)(4)沒有葉綠體的生物無法進行光合作用。 (

)(5)葉綠體中進行光合作用所需的酶分布于內膜、基質和類囊體。 (

)活學巧練×

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√

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(6)提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分。 (

)(7)綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴散得越快。 (

)(8)葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍紫光。 (

)(9)植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因為葉片中的葉綠體吸收了綠光。 (

)(10)在真核細胞內，能進行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中。 (

)×

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思考：1．色素的提取非常成功，但層析后濾紙條上色素帶非常模糊，其原因可能有哪些？提示：①畫濾液細線次數(shù)太少。②濾液細線觸及層析液，且時間較長，色素溶解到層析液中。2．實驗過程中，甲同學忘記加入二氧化硅，乙同學沒有加入無水乙醇，而是加了水，請分析他們可能出現(xiàn)的實驗結果。提示：甲同學的結果是濾液中的色素濃度很低，濾紙條上色素帶顏色很淺；乙同學的結果是濾紙條上沒有出現(xiàn)色素帶。3．夏季的樹葉多為綠的海洋，到了深秋時節(jié)更有“看萬山紅遍，層林盡染”的美景，試從生物學角度分析其原因。提示：春夏時節(jié)葉綠素所占比例大，故葉子為綠色，而到了深秋葉綠素大量分解，類胡蘿卜素含量相對增加，故葉子為黃色或橙黃色。4．植物能進行光合作用制造有機物，有位同學就想：“如果人能像綠色植物一樣，豈不是不用吃飯了嗎？”如果該同學的想法能實現(xiàn)，你認為人體細胞應具備什么樣的結構？提示：細胞質中有葉綠體。5．在大棚種植時一般選用哪種顏色的薄膜？為什么？提示：一般選用無色透明的薄膜，因為能夠透過各種單色光。6．陰天時，為了增加蔬菜的產量，在功率相同的情況下，應該選擇什么顏色(藍紫光或紅光/白光)的照明燈為蔬菜補充光源？為什么？提示：藍紫光或紅光。在照明燈功率相同的情況下，用發(fā)藍紫光或紅光的照明燈，植物利用光能的效率最高。課內探究?名師點睛知識點

1．綠葉中色素的功能和合成(1)功能：色素可以吸收、傳遞和轉化光能。(2)影響葉綠素合成的因素葉綠素的合成易受光照、溫度和礦質元素等因素影響。①光照：光是影響葉綠素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而黑暗條件下葉片發(fā)黃。捕獲光能的色素②溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關的酶的活性，進而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，葉片發(fā)黃。③礦質元素：葉綠素中含N、Mg等元素，若缺少這些元素，將導致葉綠素無法合成，老葉先變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導致葉綠素合成受阻，幼葉先變黃。2．實驗結果——有關色素帶的分析色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度胡蘿卜素橙黃色最少最高最快葉黃素黃色較少較高較快葉綠素a藍綠色最多較低較慢葉綠素b黃綠色較多最低最慢(1)從色素帶的位置可知，各種色素在層析液中溶解度的高低依次為：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b。(記憶口訣：胡、黃、a、b)(2)從色素帶的寬度可知，各種色素的含量一般情況下為：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素。3．注意事項及原因分析過程注意事項原因分析提取色素選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高研磨時加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保護色素迅速、充分研磨減少乙醇揮發(fā)，充分溶解色素盛放濾液的試管口加棉塞減少乙醇揮發(fā)和色素氧化過程注意事項原因分析分離色素濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散濾液細線要直、細、勻使分離出的色素帶平整不重疊濾液細線干燥后再重畫一到兩次增加色素附著量使分離出的色素帶清晰分明濾液細線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中

某班學生完成對新鮮菠菜葉進行綠葉中色素的提取和分離實驗時，由于各組操作不同，出現(xiàn)了以下四種不同的層析結果。典例1典例剖析下列分析最不合理的是 (

)A．甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液B．乙可能是因為研磨時未加入SiO2C．丙是正確操作得到的理想結果D．丁可能是因為研磨時未加入CaCO3解析：甲圖中沒有色素的原因可能是誤用蒸餾水作提取液和層析液；乙圖中色素的量較少，可能是因為研磨時未加入SiO2而導致研磨不充分；丙、丁圖中葉綠素含量比類胡蘿卜素含量低，原因可能是未加入CaCO3而導致色素、(葉綠素)被破壞。C

規(guī)律總結：綠葉中色素提取分離異?，F(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析：①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低。④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊的原因分析：①濾液細線不直，重復畫線時細線不重疊。②濾液細線過粗。(3)濾紙條看不見色素帶的原因分析：①忘記畫濾液細線。②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。1.(2021·河南省洛陽市高一)如圖是對菠菜葉片葉綠體色素分離的結果示意圖。下列相關分析正確的是 (

)A．將濾紙條剪去兩角的目的是方便層析液的吸附B．①對應的色素在層析液中的溶解度最大C．如果③④帶寬減小一定是忘記添加碳酸鈣D．畫濾液細線前先用鉛筆畫細線能夠促進色素的層析變式訓練B

解析：制備濾紙條時要將濾紙條的一端剪去兩角，目的是使色素在濾紙條上擴散均勻，A錯誤；①對應的色素在層析液中的溶解度最大，所以在濾紙條上擴散得速度最快，處于濾紙條的最上端，B正確；如果③④(葉綠素)帶寬減小可能是忘記添加碳酸鈣，也可能是材料不新鮮，葉綠素含量減少，C錯誤；畫濾液細線前先用鉛筆畫細線，能夠使得濾液細線畫得細而直，D錯誤。知識點

1．葉綠體中色素的吸收光譜葉綠體的結構適于進行光合作用2．葉綠體的結構及功能(1)結構：①雙層膜：分為內膜和外膜，其主要功能是控制物質進出葉綠體。②基粒：由囊狀結構堆疊而成，這些囊狀結構稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。③基質：在基粒與基粒之間充滿基質，基質中含有與光合作用有關的酶。(2)功能：葉綠體內的基粒和類囊體擴展了受光面積，含有許多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。(3)實驗設計巧妙之處：①實驗材料選擇水綿和好氧細菌：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可確定釋放氧氣的部位。②沒有空氣的黑暗環(huán)境：排除了氧氣和光的干擾。③用極細的光束點狀投射：葉綠體上可分為獲得光照和無光照的部位，相當于一組對照實驗。④進行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的對照實驗：明確實驗結果完全是由光照引起的。知識貼士(1)光合作用的酶分布在類囊體的薄膜上和基質中，但光合色素只分布在類囊體的薄膜上。(2)葉綠體以囊狀結構堆疊成基粒的方式增大膜面積，而線粒體以內膜向內腔折疊形成嵴的方式增大膜面積。

下列關于葉綠體中色素的敘述，錯誤的是 (

)A．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素B．被葉綠素吸收的光可用于光合作用C．葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同D．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光解析：Mg是合成葉綠素a和葉綠素b的必需元素；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，用于光合作用的光反應過程；葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同；葉綠素不能有效地吸收綠光，綠光被反射出來，使植物呈現(xiàn)綠色。典例2典例剖析D

2．為了探究葉綠體吸收光能后是否有氧氣產生，某學者設計了以下實驗：制作載有水綿和好氧細菌的臨時裝片，用極細光束照射水綿，同時放在顯微鏡下觀察。下列關于該實驗的分析，錯誤的是 (

)A．在光束照射到水綿之前，應該加三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜B．臨時裝片應放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中C．好氧細菌起指示作用D．水綿的帶狀葉綠體有利于設置對照實驗變式訓練A

解析：本實驗的目的是驗證葉綠體在光照下能夠產生氧氣，而與光的種類沒有關系，不需要三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜；為了防止空氣對實驗結果的影響，應該排除空氣；好氧細菌的分布密疏，表示了氧氣產生的多少；水綿的葉綠體便于觀察且有利于設置對照實驗。指點迷津?撥云見日

1．不同顏色溫室大棚的光合效率無色透明大棚中各色光均能透過，有色大棚主要透射同色光，其他光被其吸收，所以用無色透明薄膜的大棚光合效率更高，而葉綠素對綠光吸收最少，綠色的塑料薄膜的大棚光合效率最低。2．光質與光合效率(1)不同波長的光對光合效率的影響不同。光合效率大小為白光、紅光、藍紫光、橙黃光、綠光。葉綠體中的色素吸收最多的是藍紫光和紅光，在日光照射的基礎上，用紅色、藍紫色燈光可以提高光合效率。(2)不同顏色的藻類吸收不同波長的光。水層對光波中的紅、橙部分的吸收明顯多于對藍、綠部分的吸收，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水較深的地方。這是藻類對光照條件適應的一種表現(xiàn)。

大棚種植西蘭花能夠讓我們在寒冷的冬季也能享受其美味。為了增加其產量，大棚內照明燈的顏色和大棚的塑料薄膜顏色選擇最好的組合為 (

)A．藍紫光或紅光、無色透明 B．藍紫光或紅光、黃色透明C．白光、黃色透明 D．白光、無色透明解析：由于照明燈的功率是一定的，所以在相同的功率下，用藍紫光或紅光的照明燈，植物利用光能的效率更高；由于太陽光是一定的，所以用無色透明的塑料薄膜，植物獲得光能更多。典例3A

解疑答惑

問題探討?P971．提示：采用人工光源在室內直接給作物補光是促進植物生長的有效途徑，可以促進植物生長，提高植物產量。2．提示：二氧化碳是光合作用的原料，原料越多合成的有機物就越多，但二氧化碳濃度過高，光合作用會被抑制，故應控制濃度。植物生長需要多種無機鹽，它們對植物的生長起著重要的作用，不同植物和同一植物的不同生長時期所需要的無機鹽的種類和比例是不同的，因此應控制營養(yǎng)液成分。溫度主要通過影響酶的活性影響光合速率。白天適當增強光照和提高室溫，可提高光合作用效率增加有機物的積累，夜晚適當降低室溫可減少植物呼吸作用對有機物的消耗，有利于有機物的積累。

探究·實踐?P981．提示：濾紙條上有4條不同顏色的色素帶，從上往下依次為：胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)。2．這說明了綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙條上擴散得快慢也不同。

思考·討論?P1001．提示：氧氣是葉綠體釋放的。2．提示：實驗材料選擇水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，便于觀察，用需氧細菌可確定氧氣多的部位；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，葉綠體上的有光照部位和無光照部位，相當于一組對照實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結果等。3．提示：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用并釋放出大量的氧氣，使需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。4．提示：葉綠體是進行光合作用的場所。

練習與應用?P101一、概念檢測1．(1)×

提示：葉綠體中的胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a及葉綠素b都能吸收光能用于光合作用。(2)√(3)×

提示：植物之所以呈現(xiàn)綠色，是因為植物幾乎不吸收綠光，將綠光反射出去了。2．A并不是所有的植物細胞中都含有4種色素，如洋蔥根尖細胞中不含葉綠素，A錯誤；有的植物的液泡也含有一定的色素，主要是花青素，B正確；植物細胞內的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，二者都可以吸收光能，C、D正確。二、拓展應用1．提示：有關。不同顏色的藻類植物吸收不同波長的光。藻類植物本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水層對光波中的紅、橙部分的吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。2．提示：植物工廠生產蔬菜是一種高投入、高技術、精裝備的生產體系?？梢愿玫貪M足蔬菜生長的環(huán)境條件，提高生產效率。該生產技術的大面積推廣具有一定難度，但代表了未來生產技術的一個重要方向。訓練鞏固?課堂達標1．關于葉綠體中色素的提取和分離實驗的操作，正確的是(

)A．使用定性濾紙過濾研磨液B．將干燥處理過的定性濾紙條用于層析C．在畫出一條濾液細線后緊接著重復畫線1～2次D．研磨葉片時，用體積分數(shù)為70%的乙醇溶解色素解析：在提取綠葉中色素時，漏斗基部放單層尼龍布進行過濾；紙層析法分離濾液中色素時，需用干燥的定性濾紙；畫出一條濾液細線后需等濾液干后再重畫1到2次；研磨葉片時應用無水乙醇溶解色素。B

2．秋冬季節(jié)，由于葉綠體中的某類色素易被破壞，使葉片呈現(xiàn)黃色，導致葉片吸收光的能力減弱，其中吸收明顯減少的是 (

)A．黃光、紅光 B．紅光、藍紫光C．藍紫光、綠光 D．綠光、黃光解析：秋冬季節(jié)，由于葉綠體中的葉綠素易被破壞，主要含有類胡