高中生物人教版必修1课件第5章第4节第1课时捕获光能的色素和结构

第1课时捕获光能的色素和结构第5章2021内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.尝试提取和分离绿叶中的色素,简述绿叶中色素的种类及其功能。2.运用结构与功能相适应的观念,解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。课前篇自主预习一、绿叶中色素的提取和分离1.实验原理(1)提取色素的原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。(2)分离色素的原理: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.实验步骤取材:称取5g新鲜绿叶。↓研磨:剪碎叶片,放入研钵中,加少许二氧化硅和碳酸钙,再加入5~10mL无水乙醇,迅速、充分研磨。↓过滤:漏斗基部放一块单层尼龙布,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。↓收集:用小试管收集色素滤液,及时将试管口用棉塞塞严。

↓制备滤纸条:将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条,再将滤纸条一端剪去两角,并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。↓画滤液细线:用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后,再重画一到两次。↓分离绿叶中的色素:将适量的层析液倒入试管中,将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中,随后用棉塞塞紧试管口。↓观察与记录:滤纸条上有4条色素带。要点笔记

色素带的宽度可表示色素含量的多少。

预习反馈1.判断正误。(1)色素在层析液中的溶解度越大,在滤纸上的扩散速度越快。(√)(2)研磨时加入碳酸钙的目的是保护色素。(√)(3)研磨时加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨。(√)(4)叶绿素绝对不吸收绿光。(

×

)(5)分离绿叶中的色素用的是层析液。(√)(6)色素分离后,滤纸条上从上而下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b。(

×

)2.分析“绿叶中色素的提取和分离”实验中以下几种试剂的作用。

试

剂作

用无水乙醇

层析液

二氧化硅使

更充分

碳酸钙防止研磨过程中

提取绿叶中的色素分离绿叶中的色素研磨色素被破坏二、叶绿体的结构适于进行光合作用1.形态:一般呈扁平的椭球形或球形。2.结构:填写图中字母所代表的结构:a.外膜,b.内膜;c.基粒;d.基质。3.功能:进行光合作用的场所。4.实验证据:恩格尔曼的实验。实验设计:把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中,然后用极细的光束照射水绵;之后再将临时装片暴露在光下。实验现象:用极细的光束照射,发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中;如果将装置放在光下,细菌分布在叶绿体所有受光的部位。实验结论:叶绿体是光合作用的场所,氧气是叶绿体释放的。预习反馈1.判断正误。(1)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体的基粒和基质中。(

×

)(2)叶绿体是绿色植物进行光合作用的主要场所。(

×

)(3)叶绿体是通过基粒中的类囊体薄膜扩大生物膜面积的。(√)(4)叶绿体是光合作用的场所,蓝细菌虽然没有叶绿体但也可以进行光合作用。(√)(5)没有叶绿体的植物细胞不能进行光合作用。(√)(6)植物叶片呈绿色,是由于叶片中的叶绿体吸收了绿光。(

×

)(7)植物的液泡中也含有色素,能够吸收光能用于光合作用。(

×

)2.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,下面有关叶绿体的叙述,正确的是(

)A.叶绿体中的色素都分布在类囊体的薄膜上B.叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C.与光合作用有关的酶只分布在叶绿体基质中D.与光合作用有关的酶只分布在外膜、内膜和基粒上答案

A解析

叶绿体中的色素都分布在类囊体的薄膜上。在叶绿体的基粒上和基质中,含有许多进行光合作用所必需的酶。课堂篇探究学习探究点一绿叶中色素的提取和分离下面是绿叶中色素的提取和分离过程图解。

1.图1是色素的提取流程,其中甲过程按a、b、c依次加入5g绿叶、少许SiO2和CaCO3、5~10mL

;加入c的作用是

。

答案

无水乙醇溶解色素2.为什么研磨时要迅速?实验中两次用棉塞的目的分别是什么?答案

因为无水乙醇易挥发。第一次是防止无水乙醇挥发,第二次是防止层析液挥发。3.制备滤纸条时,剪去两角的作用是什么?图2中戊是沿铅笔细线画出含色素的滤液细线e,画滤液细线有什么要求?答案

剪去两角的作用是控制色素的扩散速度,防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快,导致色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直,还要重复画一到两次。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

滤液细线上的色素会被层析液溶解,不能分离。5.滤纸条上四条色素带的位置和宽窄有什么含义?答案

四条色素带的位置体现不同色素在层析液中的溶解度高低,距离滤液细线最远的色素在层析液中的溶解度最高;距离滤液细线最近的色素在层析液中的溶解度最低。滤纸条上四条色素带的宽窄说明色素的含量高低,最宽的色素带色素含量最高,最窄的色素带色素含量最低。6.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;称取的绿叶过少或加入的无水乙醇过多,色素溶液浓度小;未加碳酸钙或加入量过少,色素分子部分被破坏。【归纳提升】1.色素的提取和分离实验步骤注意事项作

用提取色素研磨要迅速、充分提取较多色素、防止溶剂挥发盛滤液的试管口加棉塞防止溶剂挥发分离色素滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快滤液细线重复画一两次,且要求细、直、齐使分离的色素带清晰滤液细线不能触及层析液防止色素溶解到层析液中2.绿叶中的色素

色素种类色素含量溶解度扩散速度吸收光的种类胡萝卜素最少最高最快蓝紫光叶黄素较少较高较快叶绿素a最多较低较慢红光和蓝紫光叶绿素b较多最低最慢3.“绿叶中色素的提取和分离”实验异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因①未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶,滤液色素(叶绿素)含量太少。③一次加入大量的无水乙醇,提取的色素浓度太低。④未加碳酸钙或加入量过少,色素分子部分被破坏。(2)滤纸条上色素带重叠的原因:滤液细线画得过粗。(3)滤纸条上看不见色素带的原因①忘记画滤液细线。②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。【探究应用】1.学生利用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,出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(

)A.甲可能是因为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答案

C解析

色素不溶于水,但能溶解于有机溶剂,甲图中没有色素带出现,可能误用蒸馏水做提取液和层析液;二氧化硅能使研磨得充分,色素释放出来,所以乙可能是因为研磨时未加入SiO2而导致色素相对含量低;正确操作得到的理想结果应该是离点样处较远的色素含量少,而离点样处较近的色素含量多,所以丙是不正确操作得到的结果;碳酸钙能防止研磨中色素尤其是叶绿素被破坏,丁中显示叶绿素含量较低,所以可能是因为研磨时未加入CaCO3而导致叶绿素被破坏。2.下列有关叶绿体色素的叙述,错误的是(

)A.叶绿体色素在层析液中的溶解度越高,在滤纸上扩散就越慢B.叶绿素a和叶绿素b在研磨时容易被破坏C.利用纸层析法可分离四种叶绿体色素D.滤纸条上得到的色素带不整齐,可能与滤液细线不细不齐有关答案

A3.右图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置,下列与之有关的叙述,错误的是(

)A.应向培养皿中倒入层析液B.应将滤液滴在a处,而不能滴在b处C.实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)D.实验得到的若干个同心圆中,最小的一个圆呈橙黄色答案

D解析

色素在滤纸上的扩散速度取决于其在层析液中的溶解度,胡萝卜素扩散速度最快,扩散得到的同心圆最大。在改进的装置中,a处应滴加滤液,层析液加入培养皿中,层析液沿灯芯向上扩散,到达a点后沿圆形滤纸扩散,得到四个不同颜色的同心圆,最大的一个圆是橙黄色。圆形滤纸上四个同心圆由外到内的顺序和滤纸条上由上到下的顺序一致。4.右图表示新鲜菠菜绿叶中的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是(

)A.色素丙和色素丁主要吸收红光B.色素乙在层析液中的溶解度最大C.发黄的菠菜中色素甲和乙的含量会明显下降D.提取色素时加入SiO2的目的是防止色素被破坏答案

C解析

丁为胡萝卜素,丙为叶黄素,二者主要吸收蓝紫光,A项错误;四种色素都能溶解在层析液中,丁(胡萝卜素)的溶解度最大,原因是它在滤纸上扩散得最快,B项错误;由于叶绿素不稳定,容易分解,所以在发黄的菠菜叶中含量显著减少的是甲(叶绿素b)和乙(叶绿素a),C项正确;提取色素时加入少许二氧化硅是为了研磨充分,加入碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏,D项错误。探究点二叶绿体的结构适于进行光合作用下图中图甲为叶绿体的结构模式图,图乙为不同色素的吸收光谱。

甲

乙1.图甲中的①②③所代表的结构分别是什么?答案

①②③所代表的结构分别是叶绿体的内外膜、叶绿体基质、基粒。2.捕获光能的色素分布在图甲中的哪个结构上?该结构是如何构成的?答案

色素分布在图甲中的基粒上;一个基粒由多个类囊体堆叠而成。3.叶绿体是如何增大生物膜面积的?答案

叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒的形式增大膜面积。4.进行光合作用所必需的酶分布在叶绿体的哪些结构中?答案

进行光合作用所必需的酶分布在叶绿体的基粒上和叶绿体基质中。5.分析图乙,说出色素1和色素2分别代表哪种色素。答案

色素1和色素2分别是叶绿素b和叶绿素a。【归纳提升】1.恩格尔曼的实验设计的妙处(1)实验材料选得妙:实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状,便于观察;用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。(2)排除干扰的方法妙:没有空气的黑暗环境,排除了氧气和光的干扰。(3)实验对照设计得妙:用极细的光束点状投射,叶绿体上可分为有光照和无光照的部位,相当于一组对照实验。2.与叶绿体有关的几点注意事项(1)与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中,但光合色素只分布在类囊体的薄膜上。(2)叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积。(3)叶绿体基粒是由类囊体堆叠而成,每个基粒含2~100个类囊体,基粒之间不是孤立的,它们可通过薄膜相连。【探究应用】1.红枫是一种木本观赏植物,在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述,正确的是(

)A.红枫叶片不含叶绿素B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用答案

C解析

红枫叶片含叶绿素,可进行光合作用,红枫叶片呈红色是因液泡中含有色素,其色素是不能吸收光能进行光合作用的。2.图甲为叶绿体结构模式图,图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(

)A.图乙所示结构取自图甲中的①或③B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上C.图乙所示的结构可吸收全部的太阳光D.叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面积答案

D解析

图乙所示结构含有光合色素,光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上,对应于图甲中的③,A项错误;在叶绿体的基质(图甲④)中,也分布有与光合作用有关的酶,B项错误;色素只吸收太阳光中的可见光,C项错误;③是叶绿体的类囊体,叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面积,D项正