第12講 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)【知識精研】高考生物一輪復(fù)習(xí) 課件

必修一第12講捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第二單元細(xì)胞代謝目標(biāo)要求實驗：提取和分離葉綠體色素。01綠葉中色素的提取和分離02捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)考點綠葉中色素的提取和分離01綠葉中色素的提取和分離

白化苗由于不能形成葉綠素，無法進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡?？梢?，葉片中的色素與光能的捕獲有關(guān)。綠葉中有哪些色素呢？玉米（白化苗）玉米（正常苗）綠葉中色素的提取和分離一、實驗原理1.提取原理2.分離原理無水乙醇可以用體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉來替代。用

提取色素（色素能溶解在有機溶劑中）。用

分離色素。層析液

綠葉中的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。這樣，綠葉中色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分開。

紙層析法分離的方法：綠葉中色素的提取和分離二、材料用具新鮮的綠葉（如菠菜的綠葉：色素含量高）、干燥的定性濾紙、研缽、無水乙醇、層析液、二氧化硅、碳酸鈣等。三、方法步驟1.提取綠葉中的色素2.分離色素3.觀察與記錄（1）制備濾紙條

（2）畫濾液細(xì)線（3）分離綠葉中的色素12①稱取5g的綠葉，剪碎，放入研缽中。②放入少許二氧化硅和碳酸鈣，再放入10mL

無水乙醇，迅速、充分地研磨。SiO2CaCO3無水乙醇迅速充分作用作用作用作用作用防止乙醇揮發(fā)有助于研磨充分防止色素被破壞溶解、提取色素葉綠體能夠被充分破壞，使得色素能充分被釋放出來1.提取綠葉中的色素34③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾。④將濾液收集到試管中，及時用棉塞將試管口塞嚴(yán)。用單層尼龍布過濾，過濾葉脈及二氧化硅等并且不吸附色素。盛放濾液的試管用橡膠塞塞緊，防止無水乙醇的揮發(fā)。1.提取綠葉中的色素（1）制備濾紙條干燥的定性濾紙為什么要剪去兩角？避免層析液在邊緣擴散過快（邊緣效應(yīng)），使其同步到達細(xì)線1cm鉛筆線剪去兩角2.分離色素——紙層析法（2）畫濾液細(xì)線為了積累更多的色素使分離色素帶更明顯。

用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線畫一條細(xì)線（可將濾液倒入培養(yǎng)皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻的細(xì)線）。★注意：細(xì)齊直，待濾液干后，再畫一兩次。2.分離色素——紙層析法（3）分離色素防止色素溶解在層析液中為何要蓋上培養(yǎng)皿？防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒。插濾紙條層析液培養(yǎng)皿將適量的層析液倒入燒杯中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）插入層析液（細(xì)線不能浸入）中，觀察色素帶及其顏色并記錄。2.分離色素——紙層析法0.5秒延遲符，無意義，可刪除.葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約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）色素含量(色素帶寬度):葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜素溶解度(擴散速度):胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b距離最遠(yuǎn):距離最近：葉黃素和胡蘿卜素葉綠素a和葉綠素b胡黃ab向前走3.觀察與記錄胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b色素種類色素含量色素帶寬度

溶解度擴散速度胡蘿卜素

葉黃素

葉綠素ａ

葉綠素ｂ

最窄較窄最寬較寬最少較少最多較多最高較高較低最低最快較快較慢最慢色素的功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能色素的顏色是由其反射的光所決定3.觀察與記錄綠葉中色素的提取和分離四、實驗分析（1）收集到的濾液綠色過淺的原因分析a.未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。b.使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。c.一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。d.未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。綠葉中色素提取和分離實驗異常現(xiàn)象分析

（4）濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶沒經(jīng)干燥處理，濾液線不能達到細(xì)、齊的要求，使色素擴散不一致造成的。a.忘記畫濾液細(xì)線。b.濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部

溶解到層析液中。忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。（2）濾紙條色素帶重疊（3）濾紙條看不到色素帶綠葉中色素提取和分離實驗異?，F(xiàn)象分析

色素分離的改進——燈芯法圓形濾紙打孔色素提取液筆帽濾液細(xì)線棉線(燈芯)蘸取蓋穿過中間孔蓋層析液結(jié)果橙黃色黃色藍綠色黃綠色避免了濾液細(xì)線觸及層析液123465層析1.(2023·江蘇高考)下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是(

)A.用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素

被破壞

B.若連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細(xì)線可累積更多的色素，

但易出現(xiàn)色素帶重疊C.該實驗提取和分離色素的方法可用于測定綠葉中各種色素含量D.用紅色莧菜葉進行實驗可得到5條色素帶，

花青素位于葉綠素a、b之間習(xí)題鞏固葉綠素B無法具體測定花青素不溶于有機溶劑習(xí)題鞏固2.（2024·廣東·高考真題）銀杏是我國特有的珍稀植物，其葉片變黃后極具觀賞價值。某同學(xué)用紙層析法探究銀杏綠葉和黃葉的色素差別，下列實驗操作正確的是（）A.選擇新鮮程度不同的葉片混合研磨B.研磨時用水補充損失的提取液C.將兩組濾紙條置于同一燒杯中層析D.用過的層析液直接倒入下水道C分開研磨無水乙醇層析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道3.如圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和分離”實驗的改進裝置，下列與之有關(guān)的敘述中，錯誤的是(

)A.應(yīng)向培養(yǎng)皿中倒入層析液B.應(yīng)將濾液滴在b處，而不能滴在a處C.實驗結(jié)果應(yīng)是得到四個不同顏色的同心圓D.實驗得到的若干個同心圓中，最大的一個圓呈橙黃色B習(xí)題鞏固4.如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法正確的是()A.色素乙在濾紙上的擴散速度最快B.提取色素時加入乙醇是為了防止葉綠素分解C.水稻在開花時節(jié)，葉片中色素量是(甲+乙)<(丙+丁)D.四種色素都能溶解在層析液中，丁色素的溶解度最大D習(xí)題鞏固捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)02捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)一、光合色素的吸收光譜陽光是由不同波長的光組合成的復(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。一、光合色素的吸收光譜A.葉綠素主要吸收紅光和藍紫光B.葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同C.類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，不吸收紅光P一99，學(xué)科交叉：葉綠體中的色素只吸收

，

而對紅外光和紫外光等不吸收?？梢姽馍氐奈展庾V實驗結(jié)果一、光合色素的吸收光譜——實驗驗證

1881年，德國科學(xué)家恩格爾曼(T.Engelmann,1843-1909)做了這樣的實驗。恩格爾曼實驗——示意圖水綿(葉綠體呈螺旋帶狀分布)色素吸收用于光合作用的光都是

，吸收藍紫光最多，紅光次之，綠光最少?？梢姽饪梢姽獾牟ㄩL是400-760nm捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)二、光合色素的功能吸收、傳遞（四種色素）、轉(zhuǎn)化（只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a）光能葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg胡蘿卜素：C40H56葉黃素：C40H56O2影響葉綠素合成的三大因素葉綠素中含N、Mg等礦質(zhì)元素，若缺乏將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，老葉先變黃；Fe是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也會導(dǎo)致葉綠素合成受阻，幼葉先變黃。1.光照光照是影響葉綠素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。2.溫度溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進而影響葉綠素的合成；另外，低溫時葉綠素分子易被破壞，因而秋天葉片變黃。3.礦質(zhì)元素光合色素與細(xì)胞液色素的比較比較項目光合色素細(xì)胞液色素存在部位葉綠體液泡溶解性脂溶性水溶性代表種類類胡蘿卜素和葉綠素花青素顏色橙黃、黃、綠紅、藍、紫顏色變化不隨pH改變變化顏色隨pH改變變化顏色紅莧菜：炒菜菜湯出色，因為是水溶性的花青素。胡蘿卜：炒菜菜湯不出色，因為是脂溶性的胡蘿卜素。1.銀杏的葉秋季為什么變黃了？

秋季，葉片的葉綠素分子在低溫下易被破壞，而類胡蘿卜素較穩(wěn)定，所以顯出類胡蘿卜素的顏色。2.秋天楓葉變紅色的原因是什么？

秋天降溫時，植物體為適應(yīng)寒冷環(huán)境，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉片呈現(xiàn)紅色。3.葉片呈綠色？正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為3∶1，且對綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色。習(xí)題鞏固3.用這種方法有什么好處？不同

顏色的光照對植物的光合作用

會有什么影響？4.為什么不使用綠色的塑料薄膜

或補充綠色光源？選無色透明的塑料薄膜，為了讓各種波長的太陽光都穿過塑料薄膜，即讓植物吸收更多的光能；大棚內(nèi)照明燈在功率相同的情況下，最好選紅光和藍紫光。紅光是長波更容易被吸收。習(xí)題鞏固海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻、紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象是如何造成的？習(xí)題鞏固藻類色素種類含量最多的色素綠藻葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，反射綠光褐藻葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素某種葉黃素主要吸收綠光、藍紫光，反射紅黃光紅藻葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍素藻紅素主要吸收藍紫光,反射紅光擴展：藻類都必須含有的光合色素是葉綠素a，因為葉綠色a是轉(zhuǎn)化光能的色素。其他色素主要是吸收和傳遞光能。習(xí)題鞏固藻類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，反射綠光淺水層：存在紅光和藍紫光。褐藻某種葉黃素主要吸收綠光和藍紫光，反射紅黃光中水層：存在綠光、藍紫光紅藻藻紅素主要吸收藍紫光,反射紅光深水層：存在藍紫光習(xí)題鞏固

海洋中的藻類垂直分布是海洋群落垂直結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，有效的避免的競爭，充分利用了光能。

水對紅、橙光的吸收比對藍、綠光的吸收要多,即到達深水層的光線是短波長的光，因此，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褐藻分布于海水中層，吸收藍紫光較多的紅藻分布于海水的深層。習(xí)題鞏固捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用外膜內(nèi)膜基質(zhì)核糖體DNA類囊體基粒1.葉綠體的形態(tài)（光鏡下）一般呈扁平的橢球形或球形。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)（電鏡下）光合作用的酶分布在基粒的類囊體薄膜上和基質(zhì)中。眾多的基粒和類囊體，極大得擴展了受光面積，擴大色素和酶的附著位點。葉綠體除了吸收光能以外，還有什么功能嗎？捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)四、葉綠體功能的實驗驗證1.實驗者德國科學(xué)家恩格爾曼2.實驗材料水綿易于觀察，作為釋放氧氣的觀察指標(biāo)。

注：水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，細(xì)菌為需氧菌，可以運動。四、葉綠體功能的實驗驗證3.實驗過程及現(xiàn)象

極細(xì)光束

均勻光照水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗無空氣好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位葉綠體光合作用釋放氧氣，葉綠體是進行光合作用的場所。選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境，可排除光線和氧的干擾。結(jié)論三棱鏡結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光恩格爾曼實驗二綜合上述兩個實驗可以得出：照射水綿好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍紫光的區(qū)域葉綠體主要吸收紅光與藍紫光用于光合作用放出O2。四、葉綠體功能的實驗驗證實驗分析——恩格爾曼實驗設(shè)計的巧妙之處1.實驗材料的選擇：選擇水綿——具有細(xì)而長的螺旋帶狀葉綠體便于觀察。2.排除干擾的方法：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。3.觀察指標(biāo)的設(shè)計：通過檢測需氧細(xì)菌的分布，準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。4.實驗對照的設(shè)計：用極細(xì)的光束照射，獲得光照部位和無光照部位的對照實驗；進行黑暗條件下局部光照和完全暴露在光下的對照實驗，明確實驗結(jié)果是由光照引起的。1.植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是(

)A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D.葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的A習(xí)題鞏固2.(2021·遼寧，2)植物工廠是通過光調(diào)控和通風(fēng)控溫等措施進行精細(xì)管理的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，常采用無土栽培技術(shù)。下列有關(guān)敘述錯誤的是（

）A.可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強度B.應(yīng)保持培養(yǎng)液與植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同C.合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量D.適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度B習(xí)題鞏固培養(yǎng)液濃度略小于細(xì)胞液濃度，有利于根吸收水。習(xí)題鞏固藍紫光3．(2024·泰州期末)葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上色素可以分為兩類：一類是絕大多數(shù)的葉綠素a以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素，主要是完成吸收和傳遞光能的作用；另一類是少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，這種葉綠素a能夠捕獲光能，并將受光能激發(fā)的電子傳送給相鄰的電子受體。下列相關(guān)敘述錯誤的