2019_2020学年高中生物5.4.1捕获光能的色素和结构学案新人教版必修120190904138.doc

第1课时捕获光能的色素和结构课前自主预习案一、绿叶中色素的提取和分离1提取绿叶中的色素(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(3)实验步骤：2分离绿叶中的色素(1)原理：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。(2)实验步骤：二、色素的种类及叶绿体的结构和功能1色素的种类、含量、颜色及吸收光谱填表种类叶绿素(占3/4)类胡萝卜素(占1/4)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.叶绿体的结构和功能(1)分布：主要分布在植物的叶肉细胞内。(2)形态：扁平的椭球形或球形。(3)结构：(4)功能：绿色植物进行光合作用的场所。1.判断下列有关叶绿体叙述的正误(1)叶绿体的基粒上含有与光合作用有关的色素()(2)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光()(3)叶绿素主要吸收蓝紫光和红光()(4)没有叶绿体的生物无法进行光合作用()(5)叶绿体中进行光合作用所需的酶分布于内膜、基质和类囊体()(6)叶绿体是唯一具有双层膜的细胞器()(7)进行光合作用的细胞一定含有叶绿体()(8)植物呈绿色的主要原因是叶绿素能有效地吸收绿光()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)2判断下列有关实验叙述的正误(1)在绿叶中色素的提取实验中加入二氧化硅可以防止破坏叶绿素()(2)过滤研磨液时漏斗基部放一块剪好的滤纸进行过滤，将滤液收集到试管中()(3)叶绿体中的色素既能溶于有机溶剂又能溶解于水中()(4)可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取与分离()(5)向研钵中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的()(6)过滤色素溶液时，漏斗基部应放置多层滤纸()(7)层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少()(8)利用无水乙醇可分离叶绿体中4种色素()(9)对色素提取液进行层析时，要注意滤液细线不能没入层析液中()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)(9)课堂互动探究案【课程标准】 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能提取和分离叶绿体色素【素养达成】 1通过动手实验，理解绿叶中色素提取的原理，掌握色素的种类和作用。(科学探究)2结合教材P99图511，概述叶绿体的结构和功能。(社会责任)玉米中有时会出现白化苗，右图中是白化苗和正常玉米苗的比较，白化苗由于不能进行光合作用，待种子中的营养成分消耗完后就会死亡，这说明光合作用离不开色素的作用。那么，绿叶中与光合作用有关的色素和结构有哪些呢？它们有什么特点和功能呢？探究点一实验：绿叶中色素的提取和分离【师问导学】下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤，请分析：1提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，B、C分别是什么？A、B、C各起什么作用？答案：A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸钙，作用是防止研磨中色素被破坏；C是无水乙醇，作用是溶解色素。2某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？答案：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。3制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？画滤液细线有什么要求？答案：防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。4色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？答案：否则滤液细线会被层析液溶解，不能分离。5如图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况，那么：(1)含量最多和最少的色素分别是哪两种？(2)在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种？(3)分子结构最相似的是哪两种色素？答案：(1)叶绿素a和胡萝卜素。(2)胡萝卜素和叶绿素b。(3)叶绿素a和叶绿素b。6色素的提取非常成功，但层析后滤纸条上色素带非常模糊，其原因可能有哪些？答案：画滤液细线次数太少。滤液细线触及层析液，且时间较长，色素溶解到层析液中。7实验过程中，甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙，乙同学没有加无水乙醇，而是加了水，请分析他们可能出现的实验结果。答案：甲同学的结果是滤纸条上的色素浓度很低，颜色很浅；乙同学的结果是滤纸上没有出现色素带。【智涂笔记】(1)秋天叶片变黄的原因：低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色。(2)部分植物叶片变红的原因：低温破坏了叶绿素，呈现出液泡中花青素的颜色。归纳拓展绿叶中色素提取分离异常现象分析(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)滤纸条色素带重叠的原因分析：滤液细线不直，重复画线时细胞不重叠。滤液细线过粗。(3)滤纸条看不见色素带的原因分析：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。名师点拨(1)色素对红光和蓝紫光的吸收量最大，但并非不吸收其他颜色的光，只是吸收量较少。因此，塑料大棚所用的薄膜无色比红色和蓝色的好。(2)植物绿叶呈现绿色的原因是其对绿光的吸收较少，绿光被反射出来。【师说核心】1实验结果有关色素带的分析(1)从色素带的位置可知，各种色素在层析液中溶解度的高低依次为：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。(记忆口诀：胡、黄、a、b)(2)从色素带的宽度可知，各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。2注意事项及原因分析过程注意事项原因分析提取色素选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高研磨时加无水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素迅速、充分研磨减少乙醇挥发，充分溶解色素盛放滤液的试管口加棉塞减少乙醇挥发和色素氧化分离色素滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中【检测反馈】1下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()A使用定性滤纸过滤研磨液B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C在画出一条滤液细线后紧接着重复画线23次D研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素解析：在提取绿叶中色素时，漏斗基部放单层尼龙布进行过滤，A项错误；纸层析法分离滤液中色素时，需用干燥的定性滤纸，B项正确；画出一条滤液细线后需等滤液干后再重复画线23次，C项错误；研磨叶片时应用无水乙醇溶解色素，D项错误。答案：B2某班学生完成对新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析最不合理的是()A甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B乙可能是因为研磨时未加入SiO2C丙是正确操作得到的理想结果D丁可能是因为研磨时未加入CaCO3解析：甲图中没有色素的原因可能是误用蒸馏水作提取液和层析液；乙图中色素的量较少，可能是因为研磨时未加入SiO2而导致研磨不充分；丙、丁图中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，原因可能是未加入CaCO3而导致色素被破坏。含量最高的应为叶绿素a，最低的为胡萝卜素，所以丙图不是理想结果。答案：C探究点二叶绿体的结构和功能【师问导学】一、下图是恩格尔曼探究叶绿体功能的实验示意图，据图思考：1该实验选择水绵和好氧细菌作为实验材料，有什么优点？答案：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。2甲组是在黑暗环境中用极细的光束点状投射叶绿体，好氧细菌的分布是怎样的？说明什么？答案：好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的。3乙组是完全暴露在光照下，好氧细菌分布于叶绿体所有的受光部位，这组实验的设计目的是什么？答案：和甲组进行对照，明确实验结果完全是由光照引起的。4两组实验都要求在隔绝空气的条件下进行，为什么？答案：排除空气中的氧气对实验结果的干扰。二、能进行光合作用的生物一定有叶绿体吗？答案：不一定。蓝藻是典型的原核生物，不含有除核糖体外的其他细胞器，即没有叶绿体，但依然能进行光合作用。三、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？答案：在春夏季节，叶片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，叶片呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。四、从所含化学成分上分析，叶绿体能进行光合作用的原因是什么？答案：叶绿体中含有光合色素和与光合作用有关的酶。【智涂笔记】实验链接恩格尔曼实验设计巧妙之处(1)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的部位。(2)没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。(3)用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。(4)进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验：明确实验结果完全是由光照引起的。【师说核心】1叶绿体中色素的吸收光谱色素种类吸收光吸收光谱图示叶绿素(含量约占3/4)叶绿素a(蓝绿色)吸收红光和蓝紫光叶绿素b(黄绿色)吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素(含量约占1/4)胡萝卜素(橙黄色)吸收蓝紫光叶黄素(黄色)吸收蓝紫光2.叶绿体功能的实验验证(1)实验过程及现象：(2)实验结论：叶绿体是进行光合作用的场所。O2是由叶绿体进行光合作用所释放的。【检测反馈】1下面有关叶绿体的叙述中，正确的是()A叶绿体的色素分布在类囊体薄膜上B叶绿体的色素分布在外膜和内膜上C光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上解析：叶绿体由内外双层膜、类囊体和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的囊状结构，在类囊体薄膜上，有进行光合作用光反应必需的色素和酶。许多类囊体堆叠成基粒，基粒之间充满着基质，其中含有与光合作用有关的酶。答案：A2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稀溶液解析：本题主要考查了叶绿体功能验证的相关实验设置，具体分析如下：答案：B【网络建构】【主干落实】1无水乙醇能提取绿叶中的色素，层析液可分离色素。2用无水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在无水乙醇中。3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。4二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。5层析后滤纸条上自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。6叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。7色素分布于叶绿体类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶则分布于类囊体薄膜和叶绿体基质中。问题探讨教材P971提示：用这种方法可以提高光合作用强度，因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光；不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。2提示：因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用发绿色光的灯管补充绿色光源。实验教材P971提示：滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散得快慢也不一样。叶绿素a的色素带最宽，说明绿叶中叶绿素a的含量最多。2提示：滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。资料分析教材P1001提示：恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。2提示：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的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。3提示：叶绿体是进行光合作用的场所。练习教材P100基础题1(1)叶绿体中有四种色素都能吸收光能。(2)叶绿体内众多的类囊体，极大地扩大了受光面积。据计算，1 g菠菜叶片中的类囊体的总面积能达到60 m2左