捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)高一上學(xué)期生物人教版必修1

植物工廠《教材》P97會影響光合作用的強度，從而影響產(chǎn)量。人工光源的強度和不同色光是可以調(diào)控的植物捕獲光能需要什么特殊的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)嗎？正常的綠色玉米幼苗可以生長；白化玉米幼苗，待種子中儲存的養(yǎng)分耗盡就會死去。由此可見葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1嘗試提取和分離綠葉中的色素，簡述綠葉中色素的種類及功能（難點）。2葉綠體適于進行光合作用的結(jié)構(gòu)特點（重點）。目標(biāo)一捕獲光能的色素【活動一】實驗：綠葉中色素的提取和分離

1．提取綠葉中的色素綠葉中的色素可以溶解在有機溶劑

中。（1）原理：無水乙醇（2）實驗步驟提取綠葉中的色素方法步驟1.稱取菠菜葉5g→剪去主葉脈，剪碎置于研缽中；2.加入少許二氧化硅和碳酸鈣→加入5~10mL無水乙醇

→迅速、充分研磨；剪碎加藥品研磨①加SiO2（石英砂）目的是什么？②加CaCO3的目的是什么？

③無水乙醇的作用是什么？溶解并提取色素有助于研磨充分防止研磨中色素（主要是葉綠素）被破壞3.收集濾液：用單層尼龍布過濾→收集濾液（試管口要及時用棉塞塞嚴）收集濾液過濾【探究】色素的提取實驗過程及結(jié)果分析①已知色素存在于葉片的葉綠體中，提取色素時要破碎細胞及葉綠體，使色素充分釋放。在酸性條件下，葉綠素分子卟啉環(huán)中的鎂離子可以被氫離子取代，導(dǎo)致葉綠素被破壞。試分析色素提取時加入碳酸鈣的作用是什么？色素提取時，研磨葉片會導(dǎo)致液泡中的有機酸釋放出來，破壞葉綠素，碳酸鈣可以中和酸性物質(zhì)，保護葉綠素。②研磨時應(yīng)注意什么？原因是什么？研磨時要迅速、充分?？梢员ＷC色素釋放得更加充分且揮發(fā)量少。③過濾時漏斗基部的尼龍布能否用濾紙?zhí)娲?？原因是什么？④某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，請結(jié)合實驗步驟分析可能的原因有哪些？不能因為濾紙的吸附性強，會導(dǎo)致濾液中色素的濃度過低。未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出來。稱取綠葉過少或加入的無水乙醇過多，色素溶液濃度小。未加入碳酸鈣或加入過少，部分色素分子被破壞。2．分離綠葉中的色素（1）原理：不同色素在層析液中的

不同，

的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。溶解度溶解度高層析液培養(yǎng)皿紙層析法層析液？（2）實驗步驟分離綠葉中的色素方法步驟1.制備濾紙條：將干燥的定性濾紙，剪成寬度略小于試管直徑，長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。畫鉛筆細線2.畫濾液細線：用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆橫線均勻畫出一條濾液細線，待濾液干后再重復(fù)畫一到兩次。濾液細線層析液培養(yǎng)皿★【注意】不能讓濾液細線觸及層析液。濾液細線3.分離色素：將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入盛有適量層析液的試管中，隨后用棉塞塞緊試管口，也可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。濾液細線上的色素會被層析液溶解，而不能在濾紙上擴散，導(dǎo)致實驗失敗。4.觀察并記錄：綠葉中光合色素的種類葉綠素（含量約占3/4）類胡蘿卜素（含量約占1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）捕獲光能的色素的種類【探究】色素的分離實驗過程及結(jié)果分析1．制備濾紙條時為什么要減去兩角？2．濾液細線的畫線原則是什么？待濾液干后，再重畫一到兩次的目的是什么？減少邊緣效應(yīng)，使濾液同時到達濾液細線，防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快。畫濾液細線的原則是越細、越直、越齊，越好。待濾液干后，再重畫一到兩次可以增加濾液細線中色素的含量。濾液細線3．為何濾液細線不能觸及層析液？4．濾紙條上色素帶的分布情況說明了什么？防止濾液細線上的色素被層析液溶解，而不能在濾紙上擴散，導(dǎo)致實驗失敗。綠葉中的色素有4種，它們在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散得快慢也不同。同時由于4種色素的顏色不同，也說明不同色素吸收了不同波長的光。層析液培養(yǎng)皿濾液細線3．色素的吸收光譜（1）光譜：陽光是由

組合成的復(fù)合光，在穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。不同波長的光葉綠素溶液葉綠素主要吸收

和

；類胡蘿卜素主要吸收

。類胡蘿卜素溶液紅光藍紫光藍紫光（2）色素的吸收光譜葉綠素a和葉綠素b：主要吸收

；胡蘿卜素和葉黃素：主要吸收

。藍紫光和紅光藍紫光可見光色素的作用？吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能【探究】結(jié)合色素的吸收光譜分析實際問題1．冬季時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選紅色、藍色還是無色的大棚塑料薄膜？為什么？2．陰天時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，在功率相同的情況下，應(yīng)選擇什么顏色（“藍紫光和紅光”或“白光”）的照明燈為蔬菜補充光源？為什么？無色。因為太陽光由七色光組成，用無色薄膜，植物可以獲得更多的光能。選擇藍紫光和紅光。因為在照明燈功率相同的情況下，選用藍紫光和紅光的照明燈補充光源，植物利用光能的效率更高。3．為什么新鮮葉片一般呈現(xiàn)綠色？由于新生葉子中主要含葉綠素與類胡蘿卜素，其中葉綠素含量多（約占3/4），葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來的緣故。在春季與夏季，植物為了生長會產(chǎn)生大量的葉綠素進行光合作用，所以此時葉子多呈綠色。4.葉綠素必須要在

條件下才能合成；元素

是合成葉綠素必不可少的。有光鎂（Mg）葉綠體和液泡5.含有色素的細胞器？但只有葉綠體中的色素參與光能的捕獲（光合色素）。（1）提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分（）（2）綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴散得越快（）（3）葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍紫光（）（4）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（）（5）在干燥濾紙條一端1厘米處用鋼筆畫一條細的橫線（）【判斷正誤】1．某同學(xué)在進行“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，進行了以下操作：①將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無水乙醇后直接進行研磨；②將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鋼筆畫一條橫線；③為增強實驗效果，將濾液細線畫粗些；④將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細線浸入層析液中。該同學(xué)的操作有誤的是（）A．①B．①②C．①②③D．①②③④【典題應(yīng)用】D2．某實驗小組利用新鮮的綠葉為材料，進行綠葉中色素的提取與分離實驗，實驗結(jié)果如圖所示。請回答下列問題：（1）分離綠葉中的色素常用紙層析法，該方法的原理是

.

。A、B是濾紙條上的標(biāo)記，根據(jù)實驗現(xiàn)象可知層析液最先所處的位置是

（填“A”或“B”）處。（2）在色素的提取與分離過程中，偶然發(fā)現(xiàn)某植株缺失第Ⅲ條色素帶。缺失第Ⅲ條色素帶的植株不能合成

，導(dǎo)致對

光的吸收能力明顯減弱。A葉黃素藍紫溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢光合色素在層析液中的溶解度不同，目標(biāo)二葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用1．葉綠體的形態(tài)：一般呈扁平的

或

。主要分布在綠色植物的

中。形狀？分布？葉肉細胞橢球形球形2．葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖雙層膜結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)類囊體⑤據(jù)計算，1g菠菜葉片中的類囊體的總面積竟有60㎡左右葉綠體增大膜面積的方法是什么？類囊體堆疊形成基粒光合色素分布于何處？只分布于類囊體的薄膜上光合作用有關(guān)酶分布于何處？類囊體膜和葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)中還含有什么物質(zhì)？少量DNA、RNA圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)3．葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（1）在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的

。（2）在

上和

中，還有許多進行光合作用所必需的酶。色素分子類囊體膜葉綠體基質(zhì)【辯證思考】能進行光合作用的細胞中一定含有葉綠體嗎？如，藍細菌不一定藻藍素和葉綠素【探究】分析葉綠體的功能恩格爾曼的第一個實驗1881年，德國科學(xué)家恩格爾曼用水綿進行了光合作用的實驗：把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)需氧細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果上述臨時裝片放在光下，需氧細菌則分布在葉綠體所有受光的部位。1．實驗選擇水綿和需氧細菌作為實驗材料的優(yōu)點是：水綿的葉綠體呈

分布，便于觀察；用需氧細菌可確定

的部位。螺旋帶狀釋放氧氣多2．為何要除去小室中原有的空氣？可排除空氣中氧氣的干擾。3．在黑暗中用極細光束照射水綿有何巧妙之處？使葉綠體上形成有光和無光部位，相當(dāng)于一組對比實驗。4．為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下？和黑暗條件下用極細光束照射進行對照，進一步明確實驗結(jié)果完全是由光照射到葉綠體引起的。5．由此實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。恩格爾曼的第一個實驗藍紫光紅光恩格爾曼的第二個實驗6．在恩格爾曼的第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放較多氧氣。7．綜合上述分析，你認為葉綠體具有什么功能？葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。3．如圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述不正確的是（）A．①具有選擇透過性B．吸收光能的色素分布在②上C．與光合作用有關(guān)的酶只分布在③中D．葉綠體具有雙層膜