高中生物人教版必修一學(xué)案541捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

第4節(jié)能■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)

1.理解試驗(yàn)“綠葉中色素的提取和別離〃的原理與方法，把握根本操作技能(重難點(diǎn))。

2.把握綠葉中色素的種類(lèi)和作用，明確葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能(重點(diǎn))。

譙教機(jī)自主梳理I囂￡預(yù)習(xí)教材發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

I根底學(xué)問(wèn)I

一、綠葉中色素的提取和別離

1.提取綠葉中的色素

(1)原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中。

(2)過(guò)程:

①取材：稱(chēng)取5g綠葉

I

②研磨：剪碎葉片，放入研缽中，加少許二氧化硅和碳酸鈣,再參加10mL無(wú)水乙醇,

進(jìn)行快速、充分的研磨

③過(guò)濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布,將研磨液快速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾

④收集：用試管收集濾液，準(zhǔn)時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)

2.別離綠葉中的色素

(1)原理：各種色素在層析液中的溶解度不同。

(2)試驗(yàn)步驟：

'剪濾紙條：將枯燥的定性濾紙剪成略小于試管長(zhǎng)與直徑的濾紙條，

①制備］并在一端剪去兩角

濾紙條I

、鉛筆畫(huà)線：在距剪去兩角的一端1cm處用鉛筆畫(huà)一條細(xì)的橫線

。取濾液：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液

②國(guó)濾

科〃畫(huà)濾液細(xì)線：沿鉛筆線勻稱(chēng)地畫(huà)出一條細(xì)線

液細(xì)線

I重復(fù)畫(huà)線：待濾液干后，再畫(huà)一兩次

③別離綠葉中的色素：將適量層析液倒入試管中，將濾紙條有濾液細(xì)線的一端朝下輕輕

插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。留意，不能讓濾液細(xì)線觸及層析液。

二、綠葉中色素的種類(lèi)和作用及葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能

1.綠葉中色素的種類(lèi)與光能汲取

葉綠素（3/4）類(lèi)胡蘿卜（1/4）

色素種類(lèi)

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

光能汲取主要汲取藍(lán)紫光和紅光主要汲取藍(lán)紫光

分布葉綠體的類(lèi)囊Ck的薄膜上

2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能

（1）形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形。

（2）結(jié)構(gòu):

填寫(xiě)圖中字母所代表的結(jié)構(gòu)：a.外膜,b.內(nèi)膜c.基質(zhì)d.基粒

（3）功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。

試驗(yàn)證據(jù)：恩格爾曼試驗(yàn)中，好氧細(xì)菌只聚集在葉綠體受光的部位。

I自查自糾I

1.綠葉中的色素不能溶于清水，但可以溶于無(wú)水乙醇中（）

2.別離綠葉中的色素用的是層析液（）

3.別離色素時(shí)，在層析液中溶解度越高的，那么在濾紙條上集中的速度越慢（）

4.研磨綠葉時(shí)，要參加二氧化硅、碳酸鈣和無(wú)水乙醇（）

5.色素別離后，在濾紙條上的從上而下的四條色帶分別是葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素

a和葉綠素b（）

6.葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素都主要汲取藍(lán)紫光和紅光（）

7.葉綠體是通過(guò)基粒中的類(lèi)囊體薄膜擴(kuò)大生物膜面積的（）

8.葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，藍(lán)藻雖然沒(méi)有葉綠體但也可以進(jìn)行光合作用（）

答案172.V3.X4.V5.X6.X7.V8,V

I圖解圖說(shuō)I

藍(lán)藻為什么能進(jìn)行光合作用？藍(lán)藻中的色素種類(lèi)和葉綠體中的色素種類(lèi)是否相同？

提示：藍(lán)藻含有與光合作用相關(guān)的色素和酶。不相同。

★濾紙條邊緣的溶液運(yùn)動(dòng)速度快，中間的溶液運(yùn)動(dòng)速度慢，為了跑出平齊的色素帶，要

剪去濾紙條兩角。

★濾紙條上的濾液細(xì)線不行浸入層析液中。

★我們看到的葉片顏色是葉片反射出來(lái)的顏色。

怨一怨

為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？

提示：防止色素溶解到層析液中，影響試驗(yàn)效果。

I研教材互動(dòng)探究I師生互動(dòng)共同翩

探究點(diǎn)一綠葉中色素的提取和別離

1.試驗(yàn)選材及用品分析

(1)選擇新奇、濃綠的葉片的緣由：色素含量高。

(2)不能用秋天已經(jīng)變黃的葉片的緣由：低溫下葉綠素分解，類(lèi)胡蘿卜素含量相對(duì)較多。

(3)分析爭(zhēng)論試驗(yàn)中各種材料和試劑的作用，完成下表：

試驗(yàn)材料或試劑作用

無(wú)水乙醇溶解色素

層析液別離色素

二氧化硅使研磨充分

碳酸鈣愛(ài)護(hù)色素

單層尼龍布過(guò)濾葉片研磨液，獲得濾液

濾紙條使色素在其上別離，便于觀看

2.試驗(yàn)操作的目的分析

操作內(nèi)容操作目的

層析液別離色素

濾紙條的一端剪去兩角使色素在濾紙條上集中勻稱(chēng)

濾液細(xì)線重復(fù)畫(huà)假設(shè)干次，且要求細(xì)、直、齊使別離出的色帶平整、不重復(fù)

濾液細(xì)線不能觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中

3.試驗(yàn)結(jié)果及分析

以下圖是試驗(yàn)得到的色素在濾紙條上的分布圖示，分析圖示，填寫(xiě)下表:

尋胡蘿卜素：橙黃色

2-葉黃素：黃色

-葉綠素a：藍(lán)綠色

-葉綠素b：黃綠色

V

工程意義結(jié)論

色素帶的寬窄與色素含量四種色素含量由多到少：吐綠

色素帶寬窄的關(guān)系：色帶越寬那么含素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿

量越多卜素

色素集中速度與溶解度的溶解度大?。ㄓ谩埃?表示）胡蘿

色素集中速度關(guān)系：集中速度越快，說(shuō)卜素〉葉黃素＞葉綠素a＞葉綠

明溶解度越大素b

【典例1］在做“綠葉中色素的提取和別離"試驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對(duì)相

關(guān)試劑、藥品的使用狀況如表所示（“+〃表示使用，“一〃表示未用），其余操作均正常,

他們所得到的試驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為（）

試齊甲乙丙T

無(wú)水乙醇一+++

水+一一一

CaCC)3++一+

—

SiO2+++

①②③④

A.①②③④B.②④①③

C.④②③①D.③②①④

解析無(wú)水乙醇用于溶解綠葉中的色素，甲同學(xué)未加無(wú)水乙醇，其濾紙條上應(yīng)無(wú)色素帶

（②）；CaCCh能夠防止研磨時(shí)色素被破壞，丙同學(xué)未加CaCCh,其濾紙條上葉綠素a、葉綠

素b對(duì)應(yīng)的色素帶應(yīng)較窄（①）；SiO2能夠使研磨更充分，丁同學(xué)未加SiCh,其濾紙條上的四

種色素帶均應(yīng)較窄（③）。乙同學(xué)操作正確，其濾紙條上的色素帶應(yīng)為正常的（④”

答案B

?技法提煉

色素提取和別離中的特別現(xiàn)象分析

特別現(xiàn)象的產(chǎn)生無(wú)非包括選材、試劑的運(yùn)用和操作等幾個(gè)方面，尤其是試劑的使用，可

以依據(jù)它們的作用思索假如漏加了會(huì)消失什么結(jié)果。特殊是收集到的濾液綠色過(guò)淺（或色帶

過(guò)窄）的緣由分析，是該類(lèi)題目考查的重點(diǎn)，其緣由分析如下：未加石英砂（二氧化硅），研磨

不充分；使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液中色素（葉綠素）太少；一次參加大量的無(wú)水乙醇，提

取濃度太低（正確做法：分次參加少量無(wú)水乙醇提取色素）；未加碳酸鈣或參加過(guò)少，色素分

子被破壞。

【跟蹤訓(xùn)練】

1.在進(jìn)行葉綠素提取和別離的試驗(yàn)時(shí)，不能讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線的緣由是（）

A.這樣會(huì)導(dǎo)致色素在濾紙上集中不勻稱(chēng)而影響結(jié)果

B.濾紙條上的濾液細(xì)線會(huì)變粗而使色素太分散

C.色素會(huì)溶解在層析液中而使結(jié)果不明顯

D.濾紙條上的幾種色素會(huì)混合起來(lái)

解析濾紙上幾種色素會(huì)集中不勻稱(chēng)而影響結(jié)果，所以濾紙條需要剪掉兩角，A錯(cuò)誤；

濾紙條上濾液細(xì)線會(huì)變粗而使色素太分散，這是由于濾液細(xì)線上劃的色素分子比擬多，B錯(cuò)

誤；色素會(huì)溶解在層析液中而使結(jié)果不明顯，所以層析液不能觸及濾液細(xì)線，C正確；濾紙

條上的幾種色素會(huì)混合起來(lái)，說(shuō)明層析液效果不好，幾種色素在其中溶解度差異不大，D錯(cuò)

誤。

答案C

探究點(diǎn)二捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

以下圖中甲圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖，乙圖為不同色素的汲取光譜。結(jié)合這兩個(gè)圖思索

爭(zhēng)論以下問(wèn)題：

°400450~500_550~~600~~650~700波k（nm）

乙

1.甲圖中的①②③所代表的結(jié)構(gòu)分別是什么？

提示①代表葉綠體的外膜和內(nèi)膜，②代表葉綠體基質(zhì)，③代表基粒。

2.捕獲光能的色素分布在甲圖中的哪個(gè)結(jié)構(gòu)上？該結(jié)構(gòu)是如何構(gòu)成的？

提示捕獲光能的色素分布在甲圖中的③基粒上，基粒是由一個(gè)個(gè)的類(lèi)囊體堆疊而成

的。

3.葉綠體是如何增大生物膜面積的？

提示葉綠體中含有許多個(gè)基粒，而每個(gè)基粒是由許多個(gè)類(lèi)囊體堆疊而成的，如此多的

基粒和類(lèi)囊體極大的擴(kuò)展了葉綠體的膜面積。

4.進(jìn)行光合作用所必需的酶分布在葉綠體的哪些結(jié)構(gòu)中？

提示分布在類(lèi)囊體和基質(zhì)中。

5.分析乙圖，說(shuō)精彩素1和色素2分別代表哪種色素？

提示色素1代表葉綠素b,色素2代表葉綠素a。

6.結(jié)合甲圖和乙圖，分析葉片為什么呈現(xiàn)綠色？

提示各種色素主要汲取藍(lán)紫光和紅光，而對(duì)綠光汲取最少，綠光被反射出去使葉片呈

綠色。

7.結(jié)合乙圖分析，蔬菜大棚需要補(bǔ)充光源時(shí)，在光強(qiáng)相等的狀況下，應(yīng)補(bǔ)充哪種顏色

的光？

提示補(bǔ)充紅光或藍(lán)紫光，由于光合色素主要汲取的就是紅光和藍(lán)紫光。

【典例2】如圖表示葉綠體中色素的汲取光譜（顏色深、淺分別表示汲取量多、少），那

么甲、乙兩圖分別是（）

紫紅

4Q（）5Q06Q07OO.nm

~~II11’11?1

甲

紫紅

400500600700nm

IIIIIii'"I

乙

A.胡蘿卜素、葉綠素的汲取光譜

B.葉綠素、胡蘿卜素的汲取光譜

C.葉黃素、葉綠素的汲取光譜

D.葉黃素、胡蘿卜素的汲取光譜

解析由圖可知，甲圖汲取光譜在藍(lán)紫光區(qū)430?450nm和紅光區(qū)640?660nm之間，

應(yīng)為葉綠素分子的汲取光譜；乙圖汲取光譜在藍(lán)紫光區(qū)，應(yīng)為胡蘿卜素的汲取光譜。

答案B

【跟蹤訓(xùn)練】

2.關(guān)于葉綠素的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（）

A.葉綠素a和葉綠素b都含有Mg

B.葉綠素汲取的光可用于光合作用

C.葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的汲取峰值不同

D.植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地汲取綠光

解析葉綠素a和葉綠素b都含有Mg,A正確；葉綠素汲取的光可用于光合作用，B

正確；葉綠素a在紅光區(qū)的汲取峰值高于葉綠素b,C正確；植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素汲

取綠光最少，綠光被反射出來(lái)，D錯(cuò)誤。

答案D

理教材網(wǎng)絡(luò)附建構(gòu)建知識(shí)把握脈絡(luò)

學(xué)問(wèn)脈絡(luò)要點(diǎn)晨背

1.綠葉中色素提取的試劑是無(wú)水乙醇，別離所

用的試劑是層析液。

|葉綠體|2.提取和別離綠葉中的色素時(shí)，要選擇新奇的

葉片，由于新奇的葉片中色素含量多。

3.研磨綠葉時(shí)要參加二氧化硅和碳酸鈣，二氧

化硅可以使研磨充分，碳酸鈣可以愛(ài)護(hù)色素。

4.在濾紙條上別離的色帶從上而下分別是胡

蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。

5.綠葉中四種色素的含量排序是葉綠素a＞葉

綠素b＞葉黃素〉胡蘿卜素。

6.葉綠素主要汲取藍(lán)紫光和紅光，類(lèi)胡蘿卜素

主要汲取藍(lán)紫光。

課堂達(dá)標(biāo)基本技能隨堂達(dá)標(biāo)

1.（2016?長(zhǎng)沙高一檢測(cè)）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)菌的分布狀況最