《2024年高中生物新教材同步必修第一册 第5章 第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024年高中生物新教材同步必修第一册 第5章 第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构（含解析）（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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学习目标1.尝试提取绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及功能。2.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。一、捕获光能的色素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无水乙醇中。(2)实验用品及作用(3)实验步骤2分离绿叶中的色素(1)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(3)实验结果及分析3色素的吸收光谱(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，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。(2)色素的吸收光谱判断正误(1)提取色素时加碳
2、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()答案(1)(2)(3)(4)(5)解析(1)提取色素时加二氧化硅的目的是使研磨更充分，加碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏。(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上越宽，溶解度越大的色素在滤纸条上扩散越快。(3)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光也吸收，只是吸收得少。(4)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片反射了绿光。(5)在干燥滤
3、纸条一端1厘米处用铅笔画一条细的横线。任务一：分析实验过程及结果(一)色素的提取阅读教材P98的“探究实践”，回答相关问题：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？提示色素提取时，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？提示研磨时要迅速、充分。这样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？提示不能。因为滤纸的吸附性强，
4、会导致滤液中色素的浓度过低。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？提示(1)未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出来。(2)称取绿叶过少或加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小。(3)未加入碳酸钙或加入过少，部分色素分子被破坏。(二)色素的分离1制备滤纸条时为什么要减去两角？提示减少边缘效应，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。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？提示画滤液细线的原则是细、直、齐。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。3为何滤液细线不能触及层析液？提示防止色素溶解在
5、层析液中。4滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？提示滤纸条上的色素带分布说明了绿叶中的色素有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。(三)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？提示无色。因为太阳光由七色光组成，所以用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。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？提示选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫
6、光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。知识链接叶子为什么会变色新生的树叶通常为绿色，这是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。树叶变黄是由于树叶中的各种色素在秋季来临之时会发生分解。树叶中的营养会被重新分配给树干与树根，以备过冬。而叶绿素的分解速度比叶黄素等快很多，叶绿素迅速分解完，叶黄素的颜色显露出来。因此秋季树叶多呈黄色。而树叶变红则是因为当温度低于7 时，树叶中会生成花青素。花青素是植物花瓣中主要的显色物质，如玫瑰、牡丹
7、等。在树叶落地后，树叶中的各种色素会逐渐降解，这时残留于叶中“单宁”的颜色褐色便呈现出来，因此落叶最后呈褐色。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：将5 g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；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；为增强实验效果，将滤液细线画粗些；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 BC D答案D解析将5 g新鲜完整的菠菜叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中，加入无水乙醇、二氧化硅和碳酸钙以后，迅速研磨，错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在
8、距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，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，待滤液干后，可将滤液细线重复画一到两次，但是不能画得太粗，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，错误。因此，以上操作都是错误的，故选D。2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
9、失第条色素带。缺失第条色素带的植株不能合成_，导致对_光的吸收能力明显减弱。答案(1)光合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A(2)叶黄素蓝紫解析(2)图中、分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。叶黄素主要吸收蓝紫光，缺失第条色素带的植株不能合成叶黄素，导致对蓝紫光的吸收能力明显减弱。二、叶绿体的结构适于进行光合作用1叶绿体的形态：一般呈扁平的椭球形或球形。2叶绿体的结构模式图(1)结构决定(2)功能：进行光合作用的场所。证明(3)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位。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
10、膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子。(2)在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。任务二：分析叶绿体的功能1实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点是：水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。2为何要除去小室中原有的空气？提示选用没有空气的环境，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？提示用极细光束照射，使叶绿体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？提示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？提示叶绿体
11、能吸收光能用于光合作用放氧。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？提示这是因为水绵叶绿体上的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，适于需氧细菌在此区域分布。7综合上述分析，你认为叶绿体具有什么功能？提示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具有选择透过性B吸收光能的色素分布在上C与光合作用有关的酶只分布在中D叶绿体具有双层膜答案C4.德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的吸收光谱。他将三棱镜产生的散射光投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入需氧细菌
12、，观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是()A细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强B需氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强C需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强D需氧细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快答案B解析细菌不能进行光合作用，该实验中能进行光合作用的是水绵，A错误；该实验的设计思路是需氧细菌需要O2，水绵光合作用强的部位，产生的O2多，在O2含量多的地方需氧细菌的数量多，B正确、C错误；水绵光合速率的快慢与需氧细菌大量消耗O2无明显关系，D错误。题组一捕获光能的色素1(202
13、3河北沧州高一期末)用新鲜菠菜叶片进行绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是()A提取绿叶中色素的原理是四种色素的溶解度不同B可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离C. SiO2有利于破坏叶肉细胞 D层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会挥发消失答案C解析提取绿叶中色素的原理是色素易溶于有机溶剂，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；可以用无水乙醇作为提取液提取色素，无水乙醇不能作为层析液使用，B错误；层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会因色素分解而消失，但不会因挥发而消失，D错误。2下列分离绿叶中色素的装置，正确的是()答案A解析在放置滤纸条时，一定注意的是滤液
14、细线不能没入层析液中；层析液易挥发一定要加盖。3在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，以下主要步骤操作正确的是()A步骤为获得10 mL提取液，一次性加入10 mL a液研磨效果最好B步骤采用定性滤纸过滤，可提高滤液中光合色素的含量C步骤在滤纸条上连续画23次滤液细线，分离色素效果更好D步骤将试管固定于铁架台上，可防止b液晃动而触及滤液细线答案D解析由于研磨时乙醇会挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时应加入多于10 mL的乙醇，A错误；步骤采用单层尼龙布过滤，可提高滤液中光合色素的含量，B错误；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，不是连续画线，C错误。4(2023江苏盐城高一期末)如图是纸层析法分离绿叶中的色素得到的色素带，下列说法正确的是()Aa带呈橙黄色，其在层析液中的溶解度最高Bc带最宽，其中色素主要吸收红光和蓝绿光C越幼嫩的叶子，c和d带的宽度越大D在提取色素时加碳酸钙的目的是保护a、b带中的色素答案A解析c带为叶绿素a，含量最多，所以宽度最宽，其中色素主要吸收红光和蓝紫光，B错误；色素
