人教版高中生物必修1分子与细胞第5章第4节第1课时捕获光能的色素和结构课件

第1课时捕获光能的色素和结构第5章细胞的能量供应和利用第4节光合作用与能量转化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——________中。知识点1绿叶中色素的提取和分离无水乙醇

提示：①—b

②—c

③—d

④—a(3)实验步骤单层尼龙布SiO2和CaCO3无水乙醇2．分离绿叶中的色素(1)实验原理：绿叶中的色素能溶解在层析液中，但不同的色素______不同，溶解度__的随层析液在滤纸上扩散得__，反之则慢。溶解度高快(2)实验步骤剪去两角毛细吸管一到两滤液细线滤液细线四(3)实验结果及分析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(2)色素的吸收光谱①吸收范围：可见光的波长是_____________；一般叶绿体中的色素只吸收______，对红外光和紫外光不吸收。②色素功能：叶绿素主要吸收____________，类胡萝卜素主要吸收______。400～760nm可见光红光和蓝紫光蓝紫光基于对绿叶中色素的提取和分离实验的认识，判断下列表述是否正确。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．分离绿叶中的色素用的是层析液。

(

)√√√√5．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。

(

)提示：色素分离后，滤纸条上从上而下的四条色素带分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。6．绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。

(

)提示：绿叶中色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同。××探究一：实验过程和结果分析1．下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤，请分析：(1)判断A、B、C分别是哪种物质。A________，能溶解叶绿体中的色素。B________，使研磨充分。C______，防止叶绿素分子被破坏。无水乙醇二氧化硅碳酸钙(2)将滤纸条一端剪去两个角的目的是什么？提示：防止层析液在滤纸条边缘扩散过快，使色素随层析液在滤纸条上均匀扩散。(3)色素分离时，关键是应注意层析液不要没及滤液细线，原因是什么？提示：否则滤液细线被层析液溶解，不能分离。2．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，其中第④组是进行正确操作的对照组。与对照组进行比较，分析造成①组、②组、③组实验结果的可能原因分别是什么？提示：①组实验结果不理想(叶绿素较少)的原因有可能是未加CaCO3而使部分叶绿素被破坏；②组没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇；③组中各色素带较窄，分离出的色素少，原因可能是未加SiO2而使得研磨不充分。探究二：色素的吸收及应用1．在人工精密控制光照、温度、CO2浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。靠人工光源生产蔬菜有什么好处？提示：用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成减产；人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。2．阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(选“蓝紫光或红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？提示：蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光或红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。[深化归纳]1．实验操作中的关键步骤(1)研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。(2)滤液细线要求：不仅要求细、直、齐，而且要求含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一到两次。(3)滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。2．绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析(1)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。④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：滤液细线画得过粗。(3)滤纸条看不见色素带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。(4)滤纸条上色素带不直①滤纸条未剪去两角，滤液沿两侧扩散过快。②滤液细线画得不直。[对点练习]1．下图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤，有关叙述错误的是(

)A．实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙B．步骤甲为增加滤纸上色素的量需连续画2至3次滤液细线C．步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏D．步骤丙中的滤纸条上最上面的一条色素带的颜色是橙黄色√B

[据图分析，步骤甲表示画滤液细线，步骤乙表示提取色素，步骤丙表示分离色素，步骤丁表示过滤，则实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙，A正确；为了增加滤纸上色素的量，在进行步骤甲时，需要划2至3次滤液细线，但是需要等到上次画线干了之后进行，不能连续操作，B错误；步骤乙表示提取色素，步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏，C正确；步骤丙中的滤纸条上最上面一条色素带是胡萝卜素，其颜色是橙黄色，D正确。]2．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体中的色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(

)A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<ⅣD．色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间√B

[根据题图来看：强光照导致该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，C错误；色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液中，结果是难以得到四条色素带，D错误。]3．高等植物的光合作用需要依赖叶绿体中的光合色素。不同环境条件下，叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b之间可以发生相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是叶绿体中两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，错误的是(

)A．缺少大量镁元素时，①②的合成都会受到影响B．利用纸层析法分离色素时，②位于滤纸条最下端C．①②主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光D．弱光下①的相对含量增加可能有利于对弱光的利用√B

[镁元素是叶绿素的重要组成成分，故缺少镁元素时，①叶绿素b和②叶绿素a的合成都会受到影响，A正确；利用纸层析法分离色素时，①叶绿素b位于滤纸条最下端，B错误；①叶绿素b和②叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；由题干信息可知，在适当遮光条件下，叶绿素a和叶绿素b发生相互转化，使叶绿素a与叶绿素b的比值降低，以适应环境，故弱光下①叶绿素b的相对含量增加可能有利于对弱光的利用，D正确。]1．叶绿体的形态：一般呈扁平的______或____。知识点2叶绿体的结构适于进行光合作用椭球形球形

光合作用叶绿体叶绿体中有如此众多基粒的意义是什么？提示：增加膜面积，有利于光能的吸收。3．叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础(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__________和____________，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素分子类囊体膜上叶绿体基质中基于对叶绿素结构与功能的认识，判断下列表述是否正确。1．叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用。

(

)2．吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。

(

)提示：吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上。3．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。

(

)提示：叶绿素不吸收绿光。4．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。

(

)√××√材料1

德国科学家恩格尔曼在1881年做了探究叶绿体功能的实验。(如图所示)材料2

下图是恩格尔曼实验装置改装示意图。1．实验1中，需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中，如果把装置放在光下，细菌则分布在所有受光的部位。该实验可以得出什么结论？提示：该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．据实验1设计一个对照实验验证需氧细菌聚集在水绵被光束照射的部位不是由于细菌趋光而引起的。要求简要写出实验设计思路。提示：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，用极细的光束照射临时装片，一段时间后观察装片中需氧细菌分布情况(或将实验组中的水绵换成等量死亡的水绵，其他条件与实验组相同)。3．观察实验3的装置示意图，光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围需氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。提示：光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸收，水绵光合作用微弱，产生O2较少，因此需氧细菌分布无显著变化。[深化归纳]1．叶绿体结构与功能的适应(1)叶绿体基质和类囊体上含有与光合作用有关的酶。(2)类囊体薄膜上分布有捕获光能的色素，且类囊体堆叠成基粒，增大了叶绿体内部的膜面积，为酶和色素提供了更多的附着位点。2．恩格尔曼实验——实验设计的“四妙”(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，排除了空气中氧气和光的干扰。(3)观测指标设计得妙：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，相当于一组对照实验。(4)实验对照设计得妙：进行黑暗和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。[对点练习]4．叶绿体结构模式图如图甲所示，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列叙述正确的是(

)A．图甲中生物膜面积的增大主要依靠内膜向内腔折叠成嵴B．图乙来自图甲中的③，上面只有色素分子而没有酶分子C．叶绿体的结构，需用光学显微镜观察D．恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧√D

[由题意可知，图甲表示叶绿体结构模式图，叶绿体中，叶绿体基粒由类囊体堆叠形成，增大了膜面积，A错误；图乙中含有光合色素，来自图甲中的③结构，上面除了色素分子外，也有与光合作用有关的酶，B错误；叶绿体的结构，需用电子显微镜观察，C错误；恩格尔曼利用需氧细菌和水绵的叶绿体(螺旋带状分布)证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，D正确。]5．恩格尔曼利用需氧细菌和水绵为材料，探究叶绿体的功能。下列有关恩格尔曼实验的叙述，错误的是(

)A．水绵具有螺旋带状叶绿体，便于实验观察B．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧C．将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在充满空气的小室内，进行实验D．用透过三棱镜的光照射临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域√C

[水绵具有螺旋带状叶绿体，用极细的光束可将叶绿体分为实验组和对照组，便于实验观察，A正确；用极细的光束照射水绵的叶绿体，发现需氧细菌集中分布在照光部位，所以恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，B正确；为排除空气中氧气的干扰，将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气的小室内，进行实验，C错误；用透过三棱镜的光照射临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光，D正确。]1．无水乙醇能提取绿叶中的色素，原理是绿叶中的色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中。2．层析液可分离色素，原理是不同的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。3．二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。4．层析后滤纸条自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。5．叶绿素a和叶绿素b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。6．参与光合作用的色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，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。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．①

B．①②C．①②③ D．①②③④课堂检测素养测评243题号15√D

[将5g新鲜菠菜叶剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中，加入无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙以后，迅速研磨，①错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，②错误；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，为增强实验效果，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画两次，但是不能画得太粗，③错误；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但是滤液细线不能浸入层析液中，④错误。因此，以上说法都是错误的，故选D。]243题号152．某同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，得到右图所示的结果，其中①②③④表示色素带。下列相关分析正确的是(

)A．该实验中，无水乙醇可作为层析液分离各种色素B．③色素带中的色素分子主要吸收蓝紫光和红光C．④色素带中的色素在层析液中的溶解度最高D．提取色素时若未加二氧化硅会提取不到色素√243题号15B

[色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素，但无水乙醇不作为层析液使用，A错误；滤纸条从外到内依次是①胡萝卜素、②叶黄素、③叶绿素a、④叶绿素b，③色素带为叶绿素a，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，①色素带中的色素在层析液中的溶解度最高，B正确，C错误；若提取光合色素时未加二氧化硅，不能充分研磨，也能提取到色素，则4条色素带颜色均变浅，D错误。]243题号153．如图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少)，则甲、乙两图分别是(

)A．类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱B．叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱C．叶黄素、叶绿素的吸收光谱D．叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱√243题号15B

[由题图可知，甲图的吸收光谱主要在蓝紫光区和红光区，应为叶绿素的吸收光谱；乙图的吸收光谱主要在蓝紫光区，应为类胡萝卜素的吸收光谱。]243题号154．图①②是光合作用探索历程中恩格尔曼的实验示意图，下列有关叙述错误的是(

)A．实验材料选择了水绵和需氧细菌B．实验①在没有氧气的黑暗环境下进行C．整个实验过程中设置了多处对照D．实验证明了叶绿体中能产生淀粉243题号15√D

[水绵细胞中的叶绿体呈带状，用极细的光束照射后，根据需氧细菌分布的情况可判断光合作用(可产生氧气)的部位，A正确；实验①中的需氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，据此可判断是在没有空气(排除氧气的干扰)的黑暗环境下进行的，B正确；实验①中光束照射和未照射的部分形成对照，实验①在没有空气的黑暗环境中用极细的光束照射和实验②完全暴露在光下形成对照，C正确；本实验可证明氧是由叶绿体释放出来的、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所、光合作用需要光等，而不能证明叶绿体中能否产生淀粉，D错误。]243题号155．某实验小组的同学为了探究菠菜叶中色素的种类与含量，将新鲜菠菜绿叶中的色素进行分离，提取光合色素，开展了相关实验，请根据右图，回答以下问题：243题号15(1)本实验中提取色素所用试剂为______________。(2)在菠菜叶研磨的过程中，学生分别加入了二氧化硅和________，这样做的目的是_________________________________________。无水乙醇碳酸钙保证研磨充分，防止绿叶中的色素被破坏(3)在用滤纸条分离绿叶中色素的实验中，所用的分离方法称为_________法，选用此法的原理是__________________________________，实验结果如上图所示，从下到上第三条色素带的名字是_________。(4)另一实验小组也进行了此实验，但分离得到的色素带的颜色较浅，其原因可能是________。a．提取时画滤液的细线接触层析液b．实验选用菠菜叶不够新鲜c．在对菠菜进行研磨时加入的无水乙醇过少d．在对菠菜进行研磨时未加二氧化硅243题号15纸层析不同色素在层析液中溶解度叶黄素不同b、d(5)有同学查阅资料得知，植物体内叶绿素含量的多少与不同的植物种类有关。现欲探究菠菜、芹菜、菜心三种不同蔬菜体内的叶绿素含量的多少，请