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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。素养要求1.生命观念：认同叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应。2.科学思维：理解“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理，学会探究实验的设计思路。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：
2、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厘米处用黑色钢笔画一条细的横线()答案(1)(2)(3)(4)(5)探讨点1实验操作注意事项及结果分析1过滤时漏斗基部的单层尼龙布不可以(“可以”或“不可以”)用滤纸代替，是因为滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低。2制备滤纸
3、条时，剪去滤纸条的两角可以防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快，即：使层析液在滤纸条上扩散速度均衡，这样有利于得到清晰整齐的色素带。3画滤液细线的要求是细、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。4分离色素时，为防止滤液细线上的色素溶解到层析液中，不能让滤液细线触及层析液。5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的快慢也不同；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。6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？提示未加二氧化硅或研磨
4、不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，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。探讨点2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，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？提示无色。由于太阳光由七色光组成，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得的光能更多。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”/“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，选用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高。核心归纳1绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析(1
5、)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来。使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。画滤液细线次数过少。(2)滤纸条色素带重叠：滤纸没经干燥处理；滤液细线画得过粗。(3)滤纸条看不到色素带忘记画滤液细线。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。2特别提醒(1)滤纸条上四条色素带位置的含义体现不同色素在层析液中的溶解度的高低：距离滤液细线最远的色素，在层析液中的溶解度最高；距离滤液细线最近的色素，在层析液中的溶解度最低。(2)色素带宽窄的
6、含义体现色素含量的高低：最宽的色素带色素含量最高，最窄的色素带色素含量最低。3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(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
7、要的显色物质，如玫瑰、牡丹等。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、碳酸钙以后，迅速研磨，错误；将预备
8、好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端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，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画两次，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，以上说法都是错误的，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
9、过程中，偶然发现某植株缺失第条色素带。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(1)分离绿叶中色素的原理是绿叶中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。A、B是滤纸条上的标记，在分离色素时，滤液细线的画线处不能没入层析液中，据此分析题图可知：层析液最先所处的位置是A处。(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
10、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有光束照射的部位。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。判断正误(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用()(2)植物细胞都含有叶绿体()(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中()答案(1)(2)(3)探讨点叶绿体的功能请结合教材中恩格尔曼实验，回答问题：(1)恩格尔曼的第一
11、个实验该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。在黑暗环境中用极细的光束照射水绵，需氧细菌的分布是怎样的？说明了什么？提示需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。说明氧气是由叶绿体在光照条件下吸收光能进行光合作用释放出来的。完全暴露在光照下，需氧细菌分布在叶绿体所有的受光部位，这组实验的设计目的是什么？提示和进行对照，明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。上面两组实验都要求在黑暗且隔绝空气的条件下进行，为什么？提示排除氧气和光对实验结果的干扰。恩格尔曼第一个实验的结论是什么？提示氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光
12、合作用的场所。(2)恩格尔曼第二个实验：在第二个实验中，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，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。(3)综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？提示叶绿体是光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。核心归纳恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处(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分布，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，排除了氧气和光的干扰。(3)实验对照设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照
13、多和光照少的部位，相当于一组对照实验。(4)临时装片设计得妙：进行局部光照和曝光实验，进一步验证了实验结果完全是由光照引起的。3如图为叶绿体结构示意图，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，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
14、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下列关于绿叶中色素的提取与分离实验的叙述中，错误的是()A加入CaCO3是为了防止色素被破坏B加入SiO2有利于破坏叶肉细胞C分离色素时塞紧试管口是为了防止层析液的挥发D滤纸条上的滤液细线中的色素越少越利于色素分离答案D解析色素的量合适才能使分离效果明显，故D错误。2下列分离叶绿体中色素的装置，正确的是()答案A解析在放置滤纸条时，一定注意的是滤液细线不能没入层析液中；层析液易挥发一定要加盖。3下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()A使用干燥的定性滤纸过滤后收集滤液B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C在画出一条滤液细线后紧接着重复画线23次D研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素答案B解析过滤时应该采用尼龙布，A错误；将干燥处理过的定性滤纸条用于
