2021-2022高中生物1學(xué)案：第5章 第4節(jié) 第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精PAGE17-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精第4節(jié)能量之源——光與光合作用第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(shuō)出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。(重點(diǎn)）2。說(shuō)出葉綠體中色素的種類(lèi)和作用。(重點(diǎn)）3。理解“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)原理和方法。(重難點(diǎn))1。通過(guò)對(duì)葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。2.通過(guò)“綠葉中色素的提取和分離"實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的交流與討論的能力.一、葉綠體中色素的提取和分離1．色素的提取(1)原理綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中.（2)實(shí)驗(yàn)用品及作用[連線(xiàn)]eq\x（試劑用品)eq\x（作用)①無(wú)水乙醇 a．過(guò)濾②SiO2 b．溶解色素、提取色素③CaCO3④單層尼龍布 d．防止研磨中色素被破壞【提示】①－b②－c③－d④－a(3)實(shí)驗(yàn)步驟2．色素的分離（1）實(shí)驗(yàn)原理:綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同，它們隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度也不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。這樣，色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開(kāi)。(2）實(shí)驗(yàn)步驟二、色素的種類(lèi)、作用和葉綠體的結(jié)構(gòu)、功能1．色素的種類(lèi)、含量、顏色及吸收光譜種類(lèi)葉綠素(約占3/4）類(lèi)胡蘿卜素（約占1/4)葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素顏色藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色吸收光譜主要吸收紅光和藍(lán)紫光主要吸收藍(lán)紫光2.葉綠體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能及色素的分布(1）形態(tài)：扁平的橢球形或球形。（2)結(jié)構(gòu)模式圖1．綠葉中色素分離的原理是色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中。 （）2．提取色素時(shí)加碳酸鈣的目的是為了使研磨更充分。 （）3．吸收光能的有關(guān)色素分布在葉綠體的內(nèi)膜上. （)4．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。 (）5．葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光。 （）提示：1.×綠葉中色素分離的原理是色素在層析液中的溶解度不同。2．×加碳酸鈣的目的是防止色素被破壞.3．×色素分布在類(lèi)囊體膜上。4．×葉綠素不吸收綠光。5．√葉綠體中色素的提取和分離［問(wèn)題探究]1．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，甲同學(xué)忘記加入二氧化硅和碳酸鈣,乙同學(xué)忘記加入無(wú)水乙醇，丙同學(xué)加的無(wú)水乙醇過(guò)多。請(qǐng)分析他們可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提示:甲同學(xué)研磨不充分，部分色素被破壞，過(guò)濾收集的濾液顏色淺。乙同學(xué)不能提取到色素。丙同學(xué)的濾液顏色淺，提取的濾液色素的濃度低。2．實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，為什么要將濾紙條的一端剪去兩角？畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)的要求是細(xì)、直、齊，且要在干燥后重復(fù)畫(huà)一兩次，請(qǐng)分析這樣做的原因是什么?提示：剪去兩角的目的是防止層析液在濾紙條的邊緣擴(kuò)散過(guò)快.濾液細(xì)線(xiàn)要細(xì)、直、齊是使分離的色素不重疊,重復(fù)畫(huà)線(xiàn)的目的是增加色素含量，使分離的色素帶清晰，便于觀察.3．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某同學(xué)的濾紙條上沒(méi)有出現(xiàn)色素帶，請(qǐng)?zhí)接懫鋵?shí)驗(yàn)失敗的可能原因。提示：（1)忘記畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn).(2）層析時(shí)濾液細(xì)線(xiàn)觸及層析液。eq\o（［歸納總結(jié)］）1．實(shí)驗(yàn)材料和試劑(1）材料葉片要新鮮、顏色要深綠,這樣的葉片含有的色素較多。(2)試劑及作用試劑名稱(chēng)作用二氧化硅有利于綠葉的充分研磨和色素的釋放碳酸鈣防止研磨中色素被破壞無(wú)水乙醇溶解色素層析液分離色素2.實(shí)驗(yàn)操作中的關(guān)鍵步驟(1)研磨要迅速、充分：研磨充分使葉綠體完全破裂，可提取較多的色素。(2)濾液細(xì)線(xiàn)要求：細(xì)、直、齊，含有較多的色素,所以應(yīng)待濾液干后再畫(huà)一兩次。（3）濾液細(xì)線(xiàn)不能觸及層析液，否則色素會(huì)溶解到層析液中，使濾紙條上得不到色素帶.3．濾紙條上色素的分布和對(duì)光的吸收4．綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過(guò)淺的原因分析:①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少.③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取濃度太低.④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞.(2)濾紙條色素帶重疊：濾液細(xì)線(xiàn)畫(huà)得過(guò)粗。（3)濾紙條看不見(jiàn)色素帶：①忘記畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)。②濾液細(xì)線(xiàn)接觸到層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中。1．（2020·江蘇高考)采用新鮮菠菜葉片開(kāi)展“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．提取葉綠體色素時(shí)可用無(wú)水乙醇作為溶劑B．研磨時(shí)加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C．研磨時(shí)添加石英砂有助于色素提取D．畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散B［葉綠體色素能溶解在無(wú)水乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑中，所以可用無(wú)水乙醇作為溶劑提取葉綠體色素，A正確；研磨時(shí)加入CaCO3可以防止葉綠素被氧化破壞，B錯(cuò)誤；加入石英砂是為了使研磨更充分，從而使葉綠體中的色素釋放出來(lái),C正確;畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散，防止色素帶之間部分重疊,D正確。]2．下列有關(guān)綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的敘述中,正確的是(）A．葉綠素的提取需要加入層析液作為提取液B．過(guò)濾時(shí)應(yīng)使用單層尼龍布,并用棉塞塞住試管口C．分離色素時(shí)應(yīng)將濾液細(xì)線(xiàn)置于層析液中D．選材不同，四條色素帶在濾紙條上的排列順序不同B[提取葉綠素使用無(wú)水乙醇，層析液用于分離色素；過(guò)濾時(shí)使用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口，以防止揮發(fā)性強(qiáng)的無(wú)水乙醇揮發(fā)；分離色素時(shí)不能將濾液細(xì)線(xiàn)置于層析液中，否則色素會(huì)溶入層析液中;不同材料中四種色素在層析液中的溶解度相同，來(lái)自不同材料葉綠體中的四種色素含量可能不同，經(jīng)過(guò)紙層析后，在濾紙上的排列順序相同,色素帶粗細(xì)可能不同。］色素功能和葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能[問(wèn)題探究］1．一般植物的葉片在春、夏季為綠色，而在秋季呈黃色。請(qǐng)分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是什么？提示：在春夏季，葉子中葉綠素含量多于類(lèi)胡蘿卜素，葉綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射出來(lái)，所以呈綠色。在秋季，葉綠素被破壞，類(lèi)胡蘿卜素完好，葉子呈現(xiàn)出了類(lèi)胡蘿卜素的顏色，所以呈現(xiàn)黃色。2．葉綠體的結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)與光合作用相適應(yīng)？提示：(1）葉綠體的色素分布在基粒的類(lèi)囊體膜上，基粒和類(lèi)囊體的數(shù)量很多，極大地?cái)U(kuò)展了受光面積.（2）類(lèi)囊體膜和基質(zhì)中分布有與光合作用有關(guān)的酶。eq\o([歸納總結(jié)］）1．葉綠體中的色素與吸收光譜（1）葉綠體中的色素只吸收可見(jiàn)光，而對(duì)紅外光和紫外光等不吸收.（2）葉綠素對(duì)紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類(lèi)胡蘿卜素對(duì)藍(lán)紫光吸收量大，對(duì)其他可見(jiàn)光并非不吸收，只是吸收量較少。2．葉綠體功能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)-—恩格爾曼實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象（2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。②O2是由葉綠體釋放的.（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“四妙”①實(shí)驗(yàn)材料選得妙：實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌。水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察;用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位.②排除干擾的方法妙：沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境,排除了氧氣和光的干擾。③觀測(cè)指標(biāo)設(shè)計(jì)得妙：用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射，葉綠體上可分為獲得光照多和光照少的部位,相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。④實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)得妙：進(jìn)行黑暗（局部光照)和曝光對(duì)照實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的等。1．如圖是葉片中兩類(lèi)色素的吸收光譜,試判定甲和乙分別為何種色素（）A．葉綠素a、葉綠素b B．類(lèi)胡蘿卜素、葉綠素C．葉黃素、葉綠素a D．葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素D［葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。]2．為證實(shí)葉綠體有放氧功能,可利用含有水綿與好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝片需要給予一定的條件,這些條件是(）A．光照、有空氣、臨時(shí)裝片中無(wú)NaHCO3稀溶液B．光照、無(wú)空氣、臨時(shí)裝片中有NaHCO3稀溶液C．黑暗、有空氣、臨時(shí)裝片中無(wú)NaHCO3稀溶液D．黑暗、無(wú)空氣、臨時(shí)裝片中有NaHCO3稀溶液B［水綿中的葉綠體通過(guò)光合作用釋放氧氣，光合作用需要光照和CO2，NaHCO3稀溶液可提供CO2,裝片中不能有空氣，否則好氧細(xì)菌均勻分布,無(wú)法根據(jù)好氧細(xì)菌的聚集情況來(lái)確定葉綠體是否有放氧功能。］［課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句歸納1.提取色素的原理是色素能溶解在無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑中。2．不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。3．層析后濾紙條上自上而下的四條色素帶依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。4．葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。5．色素分布于葉綠體類(lèi)囊體薄膜上，而與光合作用有關(guān)的酶分布于類(lèi)囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中。1．在進(jìn)行“綠葉中色素提取和分離"的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線(xiàn)的原因是()A．濾紙上幾種色素會(huì)擴(kuò)散不均勻而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果B．濾紙上的濾液細(xì)線(xiàn)會(huì)變粗而使色素太分散C．色素會(huì)溶解在層析液中而使實(shí)驗(yàn)失敗D．濾紙上的幾種色素會(huì)混合起來(lái)不分散C[葉綠體中的各種色素能夠溶于有機(jī)溶劑，若在層析時(shí)，層析液沒(méi)及濾紙條上的濾液細(xì)線(xiàn)，色素就會(huì)溶解在層析液中，導(dǎo)致層析后得不到色素帶。]2．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(guò)性B．吸收光能的色素分布在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C［葉綠體具有雙層膜即圖示1，屬于生物膜,具有選擇透過(guò)性；與光合作用有關(guān)的酶,在2類(lèi)囊體薄膜上以及3葉綠體基質(zhì)中均有分布。］3．將豎直放置的水綿和某種好氧細(xì)菌的混合溶液放在暗處,白光透過(guò)三棱鏡照在混合液處，一段時(shí)間后，好氧細(xì)菌的分布情況最可能是(）A．隨機(jī)、均勻分布在混合液中B．集中分布在上下兩側(cè)C．集中分布在中央位置D．集中分布在溶液的下層B［白光透過(guò)三棱鏡后，紅光照射到水綿上側(cè)，藍(lán)紫光照射到水綿下側(cè)，由于色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，因此豎直放置的水綿在上側(cè)和下側(cè)光合作用較強(qiáng),產(chǎn)生的氧氣較多，好氧細(xì)菌在這兩處集中分布.]4．秋冬季節(jié)，由于葉綠體中的某類(lèi)色素易被破壞,使葉片呈現(xiàn)黃色,導(dǎo)致葉片吸收光的能力減弱,其中吸收明顯減少的是(）A．黃光、紅光 B．紅光、藍(lán)紫光C．藍(lán)紫光、綠光 D．綠光、黃光B[秋冬季節(jié)，葉綠素被破壞，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。]5．下圖為兩種光照下同