2024年新教材高中生物第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)學(xué)案新人教版必修1

PAGE1-第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。2．說精彩素的種類及功能。3．進(jìn)行綠葉中色素的提取和分別。1.生命觀念：葉綠體的基粒大大擴(kuò)展了膜面積，與葉綠體功能進(jìn)行光合作用相適應(yīng)。2．科學(xué)探究：學(xué)會(huì)提取和分別綠葉中色素的試驗(yàn)方法，溝通與探討試驗(yàn)結(jié)果。學(xué)問點(diǎn)一捕獲光能的色素1．生物圈得以維持運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)：eq\o(□,\s\up4(01))太陽光能的輸入、捕獲和轉(zhuǎn)化。唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑：eq\o(□,\s\up4(02))光合作用。2．試驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分別(1)試驗(yàn)原理(2)試驗(yàn)步驟①提取色素eq\a\vs4\al(問題思索)若沒有無水乙醇，還可用什么來提取色素？提示：有機(jī)溶劑，如丙酮。

②分別色素3．視察結(jié)果濾紙條上色素帶有四條，如下圖所示：結(jié)果分析：(1)色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)，四條色素帶說明有eq\o(□,\s\up4(28))四種色素。(2)色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)，色素帶越寬說明此種色素含量越多。色素帶最寬的是eq\o(□,\s\up4(29))葉綠素a，最窄的是eq\o(□,\s\up4(30))胡蘿卜素，葉綠素b的色素帶比葉黃素的稍寬。(3)色素帶擴(kuò)散速度與eq\o(□,\s\up4(31))溶解度有關(guān)，擴(kuò)散速度越快說明eq\o(□,\s\up4(32))溶解度越高。(4)相鄰兩條色素帶之間距離最遠(yuǎn)的是eq\o(□,\s\up4(33))胡蘿卜素和葉黃素，最近的是eq\o(□,\s\up4(34))葉綠素a和葉綠素b。4．綠葉中色素的汲取光譜(1)光譜：陽光是由不同波長的光組合而成的復(fù)合光，在穿過三棱鏡時(shí)，不同波長的光會(huì)分散開，形成eq\o(□,\s\up4(35))不同顏色的光帶，稱為光譜。(2)葉綠素a和葉綠素b主要汲取eq\o(□,\s\up4(36))藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要汲取eq\o(□,\s\up4(37))藍(lán)紫光。eq\a\vs4\al(問題思索)制備濾紙條；在一端剪去兩角的目的？提示：防止出現(xiàn)邊緣效應(yīng)，兩邊色素?cái)U(kuò)散的快，保證色素帶整齊。eq\a\vs4\al(問題思索)重復(fù)畫線的目的？提示：增加色素含量，使現(xiàn)象明顯。eq\a\vs4\al(延長拓展)1.影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中葉呈黃色。(2)溫度：低溫抑制葉綠素的合成，破壞已有的葉綠素分子，從而使葉片變黃。(3)鎂等無機(jī)鹽：鎂是構(gòu)成葉綠素的主要成分，缺鎂葉片變黃。2．不同顏色溫室大棚的光合效率(1)無色透亮大棚日光中各色光均能透過，有色大棚主要透過同色光，其他光被其汲取，所以無色透亮的大棚光合效率最高。(2)若需補(bǔ)光，則補(bǔ)藍(lán)紫光、紅光效果最好。(3)葉綠素對(duì)綠光汲取最少，因此綠色塑料大棚光合效率最低。eq\a\vs4\al(問題思索)葉片呈現(xiàn)綠色的緣由。提示：色素對(duì)綠光汲取最少，反射綠光最多，故葉片呈現(xiàn)綠色。

題型一葉綠體中色素的提取和分別[例1]某同學(xué)利用圖中甲、乙兩種方法對(duì)綠葉中的色素進(jìn)行分別，得到圖A、B所示的結(jié)果。下列與之相關(guān)的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．應(yīng)向培育皿和燒杯中加入層析液B．應(yīng)將濾液滴在甲圖的a處，而不是b處C．層析液肯定不能觸及乙圖的d線D．A、B兩圖中1、2、3、4表示的色素帶依次相同解題分析A圖中1、2、3、4表示的色素帶依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，B圖中1、2、3、4表示的色素帶依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，它們的依次不同，D錯(cuò)誤。答案D學(xué)問拓展試驗(yàn)異樣現(xiàn)象分析(1)濾紙條未見色素帶的緣由：①遺忘畫濾液細(xì)線；②濾液細(xì)線接觸到層析液，使得色素溶解于層析液中；③用水進(jìn)行綠葉中色素的提取。2濾液綠色過淺的緣由：①未加二氧化硅，研磨不充分；②取材不好，葉片不夠簇新，不是濃綠色；③加入無水乙醇過多，提取濃度太低；④未加CaCO3或加入過少，色素分子被破壞。題型二色素對(duì)光的汲取相關(guān)學(xué)問考查[例2](2024·河南周口高一檢測(cè))下圖表示葉綠體中色素的汲取光譜(顏色深、淺分別表示汲取量多、少)，則圖甲、乙分別是()A．胡蘿卜素、葉綠素的汲取光譜B．葉綠素、類胡蘿卜素的汲取光譜C．葉黃素、葉綠素的汲取光譜D．葉黃素、胡蘿卜素的汲取光譜解題分析從圖視察，圖甲汲取光譜在藍(lán)紫光區(qū)和紅光區(qū)，應(yīng)為葉綠素分子的汲取光譜；圖乙汲取光譜只在藍(lán)紫光區(qū)，應(yīng)為類胡蘿卜素的汲取光譜。答案B學(xué)問點(diǎn)二葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1．葉綠體(1)葉綠體的結(jié)構(gòu)eq\a\vs4\al(問題思索)比較葉綠體和線粒體增大膜面積的方式。提示：線粒體：內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴；葉綠體：類囊體堆疊形成基粒。

②色素及酶的分布eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(c\o(□,\s\up4(06))類囊體的薄膜上分布著能夠汲取、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的\o(□,\s\up4(07))色素。,與光合作用有關(guān)的酶分布在\o(□,\s\up4(08))類囊體的薄膜和\o(□,\s\up4(09))葉綠體基質(zhì)中。,e\o(□,\s\up4(10))葉綠體基質(zhì)中還含有少量DNA和RNA。))(2)分布：主要分布在植物的eq\o(□,\s\up4(11))葉肉細(xì)胞內(nèi)。(3)功能：葉綠體是綠色植物進(jìn)行eq\o(□,\s\up4(12))光合作用的場(chǎng)所。2．葉綠體功能的試驗(yàn)驗(yàn)證(1)試驗(yàn)者：德國科學(xué)家eq\o(□,\s\up4(13))恩格爾曼。(2)試驗(yàn)過程及現(xiàn)象資料1：②緊接著又做了一個(gè)試驗(yàn)：他用透過三棱鏡的光照耀水綿臨時(shí)裝片，發(fā)覺大量的需氧細(xì)菌聚在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。(3)試驗(yàn)結(jié)論①葉綠體能eq\o(□,\s\up4(14))汲取光能用于光合作用放eq\o(□,\s\up4(15))氧。②葉綠體主要汲取eq\o(□,\s\up4(16))紅光和藍(lán)紫光。(4)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的奇妙之處①試驗(yàn)材料用eq\o(□,\s\up4(17))水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈eq\o(□,\s\up4(18))螺旋帶狀分布，便于視察，用好氧細(xì)菌可確定eq\o(□,\s\up4(19))釋放氧氣的部位。②沒有空氣的黑暗環(huán)境解除了eq\o(□,\s\up4(20))氧氣和eq\o(□,\s\up4(21))光的干擾。③用極細(xì)的光束照耀，葉綠體上可分為eq\o(□,\s\up4(22))有光照和eq\o(□,\s\up4(23))無光照的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比試驗(yàn)。④臨時(shí)裝片局部曝光與完全暴露在光下的試驗(yàn)再一次驗(yàn)證明驗(yàn)結(jié)果。資料2：在葉綠體的類囊體和基質(zhì)中，含有多種進(jìn)行光合作用的酶。該資料說明eq\o(□,\s\up4(24))光合作用的有關(guān)生化反應(yīng)在葉綠體中進(jìn)行。3．總結(jié)在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著很多汲取光能的eq\o(□,\s\up4(25))色素分子，在eq\o(□,\s\up4(26))類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有很多進(jìn)行光合作用所必需的酶。eq\o(□,\s\up4(27))色素和酶是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。eq\a\vs4\al(問題思索)植物細(xì)胞肯定能進(jìn)行光合作用嗎？提示：不肯定。只有含有葉綠體的植物細(xì)胞才能進(jìn)行光合作用，否則不能進(jìn)行光合作用，如植物的根細(xì)胞、表皮細(xì)胞。eq\a\vs4\al(問題思索)葉綠體是細(xì)胞光合作用的場(chǎng)所，那么沒有葉綠體就肯定不能進(jìn)行光合作用嗎？提示：不肯定。葉綠體不是細(xì)胞進(jìn)行光合作用的唯一場(chǎng)所，如藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞中沒有葉綠體，但含有葉綠素和藻藍(lán)素，也能進(jìn)行光合作用。題型三葉綠體的功能試驗(yàn)分析[例3]如圖為水綿結(jié)構(gòu)模式圖。恩格爾曼進(jìn)行光合作用試驗(yàn)時(shí)，把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細(xì)的光束對(duì)水綿細(xì)胞的不同部位(如a處)做點(diǎn)狀投射，發(fā)覺水中的好氧細(xì)菌明顯聚集在葉綠體被光投射處；若將裝片完全暴露在光下，好氧細(xì)菌則分布在葉綠體全部受光部位。此試驗(yàn)證明白()A．氧氣是由水分解來的B．氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所C．光合作用能產(chǎn)生淀粉D．光合作用需以二氧化碳為原料解題分析好氧細(xì)菌分布在氧氣較多的地方，葉綠體在光下進(jìn)行光合作用放出氧氣。此試驗(yàn)證明白葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。答案B[例4]1880年美國生物學(xué)家恩格爾曼設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)探討光合作用的光譜。他將棱鏡產(chǎn)生的光譜投射到絲狀水綿上，并在水綿懸液中放入好氧細(xì)菌，視察細(xì)菌的聚集狀況(如下圖)。他得出光合作用在紅光區(qū)和藍(lán)光區(qū)最強(qiáng)。這個(gè)試驗(yàn)的思路是()A．細(xì)菌對(duì)不同的光反應(yīng)不一樣，細(xì)菌聚集多的地方，細(xì)菌光合作用強(qiáng)B．好氧細(xì)菌聚集多的地方，O2濃度高，水綿光合作用強(qiáng)C．好氧細(xì)菌聚集多的地方，產(chǎn)生的有機(jī)物多，水綿光合作用強(qiáng)D．好氧細(xì)菌大量消耗O2，使水綿光合作用增加，則該種光有利于光合作用解題分析好氧菌代謝類型為異養(yǎng)需氧型，不能進(jìn)行光合作用，A錯(cuò)誤；水綿光合作用產(chǎn)生氧氣，光合作用強(qiáng)的區(qū)域產(chǎn)生O2濃度高，好氧細(xì)菌生存條件相宜，聚集多，B正確；由試驗(yàn)結(jié)果知，好氧菌集中的地方，只能說明氧氣濃度高，不能說明水綿光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物的多少，C錯(cuò)誤；水綿主要汲取紅光和藍(lán)紫光進(jìn)行光合作用向外界釋放氧氣，才使好氧細(xì)菌集中在兩區(qū)域，不是好氧菌消耗氧氣多使水綿光合作用速度加快的，因果關(guān)系錯(cuò)，D錯(cuò)誤。答案B1．(2024·龍巖高一檢測(cè))關(guān)于光合色素提取和分別試驗(yàn)的敘述，正確的是()A．菠菜綠葉可被用作色素提取的材料，在運(yùn)用前用清水浸泡清洗，提取效果會(huì)更好B．加入少許CaCO3能避開類胡蘿卜素被破壞C．色素分別的原理是色素易溶解于層析液D．用某一葉黃素缺失突變體水稻葉片進(jìn)行試驗(yàn)，分別色素時(shí)(從上往下)其次條色素帶缺失答案D解析由于色素不溶于水，用清水洗綠葉不影響試驗(yàn)結(jié)果，A錯(cuò)誤；加入少許CaCO3能避開葉綠素被破壞，B錯(cuò)誤；色素分別的原理是各色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，C錯(cuò)誤；用某一葉黃素缺失突變體水稻葉片進(jìn)行試驗(yàn)，分別色素時(shí)從上往下其次條色素帶為葉黃素的色帶，會(huì)缺失，D正確。2．(2024·全國卷Ⅲ改編)植物光合作用的作用光譜是通過測(cè)量光合作用對(duì)不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．類胡蘿卜素在紅光區(qū)汲取的光能可用于光合作用B．葉綠素的汲取光譜可通過測(cè)量其對(duì)不同波長光的汲取值來繪制C．光合作用的作用光譜也可用CO2的汲取速率隨光波長的改變來表示D．葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參加光合作用引起的答案A解析類胡蘿卜素只汲取藍(lán)紫光，不汲取紅光，A錯(cuò)誤；葉綠素主要汲取紅光和藍(lán)紫光，汲取光譜可通過測(cè)量其對(duì)不同波長光的汲取值來繪制，B正確；光合作用須要汲取CO2，故可用CO2的汲取速率隨光波長的改變來表示光合作用的作用光譜，C正確；依據(jù)汲取光譜可知，葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參加光合作用引起的，D正確。3．恩格爾曼用透過三棱鏡的光照耀水綿臨時(shí)裝片，驚異地發(fā)覺大量的好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)光區(qū)域，該試驗(yàn)?zāi)艿贸龅慕Y(jié)論主要是()A．好氧細(xì)菌沒有線粒體也能進(jìn)行有氧呼吸B．光合作用釋放氧氣的部位是葉綠體的類囊體C．葉綠素主要汲取紅光和藍(lán)光D．葉綠體主要汲取紅光和藍(lán)光用于光合作用，釋放氧氣答案D解析該試驗(yàn)中恩格爾曼用透過三棱鏡的光照耀水綿臨時(shí)裝片，發(fā)覺好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)光區(qū)域，說明紅光和藍(lán)光部位有氧氣產(chǎn)生，而氧氣是光合作用的產(chǎn)物，所以該試驗(yàn)主要說明葉綠體主要汲取紅光和藍(lán)光用于光合作用，并釋放氧氣，D正確。4.下圖為葉綠體結(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．汲取光能的色素分布在②上C．與光合作用有關(guān)的酶只分布在③中D．葉綠體具有雙層膜答案C解析葉綠體是由雙層膜構(gòu)成的，它們具有選擇透過性，A、D正確；汲取光能的色素分布在類囊體薄膜上，即②上，B正確；與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體薄膜上和基質(zhì)中，C錯(cuò)誤。5．如圖是綠葉中色素的提取和分別過程圖解，依據(jù)所學(xué)學(xué)問回答下列問題：(1)圖1是色素的提取，其中甲過程按a、b、c依次加入5g綠葉、SiO2和CaCO3少許、10mL________；加入c的作用是________________________。(2)圖1中乙過程是過濾得到含有色素的濾液，其中用的是單層尼龍布而不是紗布，緣由是________________________________________________。(3)圖2中戊是沿鉛筆細(xì)線畫出含色素的濾液細(xì)線e，要求畫出的e要________________，所以在畫線時(shí)要待干燥后再畫下一次，重復(fù)1～2次。(4)圖2中己是紙層析分別色素的