捕获光能的色素和结构高一上学期生物人教版必修1

植物工厂《教材》P97会影响光合作用的强度，从而影响产量。人工光源的强度和不同色光是可以调控的植物捕获光能需要什么特殊的物质和结构吗？正常的绿色玉米幼苗可以生长；白化玉米幼苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。由此可见叶片中的色素可能与光能的捕获有关。第4节光合作用与能量转化第1课时捕获光能的色素和结构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功能（难点）。2叶绿体适于进行光合作用的结构特点（重点）。目标一捕获光能的色素【活动一】实验：绿叶中色素的提取和分离

1．提取绿叶中的色素绿叶中的色素可以溶解在有机溶剂

中。（1）原理：无水乙醇（2）实验步骤提取绿叶中的色素方法步骤1.称取菠菜叶5g→剪去主叶脉，剪碎置于研钵中；2.加入少许二氧化硅和碳酸钙→加入5~10mL无水乙醇

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

③无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（主要是叶绿素）被破坏3.收集滤液：用单层尼龙布过滤→收集滤液（试管口要及时用棉塞塞严）收集滤液过滤【探究】色素的提取实验过程及结果分析①已知色素存在于叶片的叶绿体中，提取色素时要破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。在酸性条件下，叶绿素分子卟啉环中的镁离子可以被氢离子取代，导致叶绿素被破坏。试分析色素提取时加入碳酸钙的作用是什么？色素提取时，研磨叶片会导致液泡中的有机酸释放出来，破坏叶绿素，碳酸钙可以中和酸性物质，保护叶绿素。②研磨时应注意什么？原因是什么？研磨时要迅速、充分。可以保证色素释放得更加充分且挥发量少。③过滤时漏斗基部的尼龙布能否用滤纸替代？原因是什么？④某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，请结合实验步骤分析可能的原因有哪些？不能因为滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低。未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出来。称取绿叶过少或加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小。未加入碳酸钙或加入过少，部分色素分子被破坏。2．分离绿叶中的色素（1）原理：不同色素在层析液中的

不同，

的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。溶解度溶解度高层析液培养皿纸层析法层析液？（2）实验步骤分离绿叶中的色素方法步骤1.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。画铅笔细线2.画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔横线均匀画出一条滤液细线，待滤液干后再重复画一到两次。滤液细线层析液培养皿★【注意】不能让滤液细线触及层析液。滤液细线3.分离色素：将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入盛有适量层析液的试管中，随后用棉塞塞紧试管口，也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。滤液细线上的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散，导致实验失败。4.观察并记录：绿叶中光合色素的种类叶绿素（含量约占3/4）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）捕获光能的色素的种类【探究】色素的分离实验过程及结果分析1．制备滤纸条时为什么要减去两角？2．滤液细线的画线原则是什么？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？减少边缘效应，使滤液同时到达滤液细线，防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快。画滤液细线的原则是越细、越直、越齐，越好。待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。滤液细线3．为何滤液细线不能触及层析液？4．滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？防止滤液细线上的色素被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散，导致实验失败。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同。同时由于4种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。层析液培养皿滤液细线3．色素的吸收光谱（1）光谱：阳光是由

组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。不同波长的光叶绿素溶液叶绿素主要吸收

和

；类胡萝卜素主要吸收

。类胡萝卜素溶液红光蓝紫光蓝紫光（2）色素的吸收光谱叶绿素a和叶绿素b：主要吸收

；胡萝卜素和叶黄素：主要吸收

。蓝紫光和红光蓝紫光可见光色素的作用？吸收、传递和转化光能【探究】结合色素的吸收光谱分析实际问题1．冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？2．阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色（“蓝紫光和红光”或“白光”）的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？无色。因为太阳光由七色光组成，用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。3．为什么新鲜叶片一般呈现绿色？由于新生叶子中主要含叶绿素与类胡萝卜素，其中叶绿素含量多（约占3/4），叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来的缘故。在春季与夏季，植物为了生长会产生大量的叶绿素进行光合作用，所以此时叶子多呈绿色。4.叶绿素必须要在

条件下才能合成；元素

是合成叶绿素必不可少的。有光镁（Mg）叶绿体和液泡5.含有色素的细胞器？但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获（光合色素）。（1）提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分（）（2）绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快（）（3）叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光（）（4）植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光（）（5）在干燥滤纸条一端1厘米处用钢笔画一条细的横线（）【判断正误】1．某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：①将5g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是（）A．①B．①②C．①②③D．①②③④【典题应用】D2．某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题：（1）分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是

.

。A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是

（填“A”或“B”）处。（2）在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第Ⅲ条色素带。缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成

，导致对

光的吸收能力明显减弱。A叶黄素蓝紫溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢光合色素在层析液中的溶解度不同，目标二叶绿体的结构适于进行光合作用1．叶绿体的形态：一般呈扁平的

或

。主要分布在绿色植物的

中。形状？分布？叶肉细胞椭球形球形2．叶绿体的结构模式图双层膜结构外膜内膜基粒基质类囊体⑤据计算，1g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟有60㎡左右叶绿体增大膜面积的方法是什么？类囊体堆叠形成基粒光合色素分布于何处？只分布于类囊体的薄膜上光合作用有关酶分布于何处？类囊体膜和叶绿体基质叶绿体基质中还含有什么物质？少量DNA、RNA圆饼状的囊状结构3．叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础（1）在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的

。（2）在

上和

中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素分子类囊体膜叶绿体基质【辩证思考】能进行光合作用的细胞中一定含有叶绿体吗？如，蓝细菌不一定藻蓝素和叶绿素【探究】分析叶绿体的功能恩格尔曼的第一个实验1881年，德国科学家恩格尔曼用水绵进行了光合作用的实验：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果上述临时装片放在光下，需氧细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。1．实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点是：水绵的叶绿体呈

分布，便于观察；用需氧细菌可确定

的部位。螺旋带状释放氧气多2．为何要除去小室中原有的空气？可排除空气中氧气的干扰。3．在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？使叶绿体上形成有光和无光部位，相当于一组对比实验。4．为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？和黑暗条件下用极细光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。5．由此实验能得出什么结论？叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。恩格尔曼的第一个实验蓝紫光红光恩格尔曼的第二个实验6．在恩格尔曼的第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放较多氧气。7．综合上述分析，你认为叶绿体具有什么功能？叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。3．如图为叶绿体的结构示意图，下列叙述不正确的是（）A．①具有选择透过性B．吸收光能的色素分布在②上C．与光合作用有关的酶只分布在③中D．叶绿体具有双层膜