第十六节 捕获光能的色素和结构.docx

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第十六节捕获光能的色素和结构

捕获光能的色素和结构

主讲：

黄冈中学优秀生物教师　徐海军

一、捕获光能的色素

白化苗不能进行光合作用

叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光；

胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。

二、叶绿体结构

吸收光能的四种色素就分布在类囊体薄膜上。

三、叶绿素的提取与分离

1、试验原理

（1）色素都溶于有机溶剂中，溶解度不同；

（2）扩散速度不同。

2、方法步骤（纸层析法）

（1）剪→研磨叶片：

加无水乙醇（溶解色素）、二氧化硅（充分研磨）、CaCO3（调剂溶液pH，防止叶绿素被破坏）。

（2）过滤收集滤液

　　（3）制备滤纸条：

1cm×6cm（10cm）

　　（4）画滤液细线

　　（5）层析→观察结果

四、叶绿体功能探究

叶绿体的功能

　　资料1：

1880年，美国科学家恩格尔曼（G.Engelmann，1809—1884）把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。

他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。

　　资料2：

在类囊体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。

　　叶绿体是进行光合作用的场所。

它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。

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同步测试

一、选择题

1、把新鲜的叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中最强的吸收区在（B　）

A．绿光部分　　　　　　　　　B．红光和蓝紫光部分

C．蓝紫光部分　　　　　　　　D．黄橙光部分

2、叶绿体的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是（D　）

A．色素提取液中的不同色素已经分层

B．阳光的照射使各种色素彼此分开

C．滤纸对各种色素的吸附力不同

D．层析液使色素溶解并彼此分离的扩散速度不同

3、有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B（如图），经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列中的（C　）

A．甲、乙　　　　　　　　　　　　B．乙、丙

C．甲、丁　　　　　　　　　　　　D．丙、丁

4、阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱，如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于（D　）

A．绿光区　　　　　　　　　　　　B．红光区和绿光区

C．蓝紫光区和绿光区　　　　　　　D．红光区和蓝紫光区

5、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（A　）

A．叶绿体中的色素都分布在类囊体膜上

B．叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上

C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质上

D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上

6、下列关于叶绿素合成与功能的叙述，错误的是（C　）

A．光是叶绿素合成的必要条件

B．低温抑制叶绿素的合成

C．提取叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和二氧化碳，可进行光合作用

D．矿质元素影响叶绿素的合成

7、下列关于“叶绿体中色素的提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（C　）

A．提取高等植物叶绿体中的色素　　　

B．用纸层析法分离色素

C．了解多种色素的吸收光谱　

D．验证叶绿体所含色素的种类

8、用纸层析法将色素进行分离，在滤纸条上出现最宽的一条色素带的颜色是（C　）

A．橙黄色　　　　　　　　　　　　　B．黄色

C．蓝绿色　　　　　　　　　　　　　D．黄绿色

9、在圆形滤纸的中央点上，对叶绿体的色素进行色素分析，会得到近似，同心的四个色素环，排列在最里圈的色素是（　D）

A．橙黄色　　　　　　　　　　　　　B．蓝绿色

C．黄色　　　　　　　　　　　　　　D．黄绿色

二、简答题

10、下图表示叶绿体色素提取和分离实验的部分材料和用具，据图作答：

（1）图①加入研钵内的物质：

A__________10mL；作用是__________；B__________少许，作用是研磨得充分；C__________少许，作用是__________。

（2）将糨糊状研磨液倒入②中，漏斗内基部放__________。

　　（3）③剪去两角的作用是__________，划滤液细线的要求是__________。

　　（4）④层析操作过程应注意__________；层析原理是__________；加盖的目的是__________；色素带最宽的是__________；扩散最快的是__________。

　　（5）下图为分离叶绿体中色素的装置，请指出其中的三处错误：

显示答案

　　10、

（1）无水乙醇　　溶解色素　SiO2　CaCO3　　防止研磨过程中叶绿素被破坏

（2）一块单层尼龙布

　　（3）防止两边色素层析时扩散过快　　细、齐、直

　　（4）层析液不要没及滤液细线　四种色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同　防止层析液挥发　叶绿素a　胡萝卜素

　　（5）①未盖培养皿盖；②层析液太多；③层析液没及了滤液细线。

11、1880年美国科学家恩格尔曼（C.Engelmann）用水绵进行了光合作用的实验：

他把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后再用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。

恩格尔曼的实验巧妙之处

（1）用水绵作为实验材料。

因为____________________。

（2）将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中____________________。

　　（3）选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测____________________。

　　（4）进行黑暗（局部光照）和曝光的对比实验，从而明确____________________。

他的实验证明了：

____________________。

显示答案

　　11、

（1）水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究

（2）排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行

　　（3）从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧地部位

　　（4）实验结果完全是由光照引起的　　他的实验证明了：

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

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课外拓展

光合色素及其化学结构

　　在叶绿体内，类囊体膜上的色素可以分为两类：

一类具有吸收和传递光能的作用，包括绝大多数的叶绿素a，以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。

在类囊体膜中，上述色素并非散乱地分布着，而是与各种蛋白质结合成复合物，共同形成称做光系统的大型复合物（如下图）。

光系统

　　在叶绿素的分子结构（如下图））中有一个卟啉环，卟啉环的中间结合了一个镁原子。

卟啉环具有双键和单键交错的网络结构，使叶绿素分子对一定波长内的光具有较强的吸收能力。

叶绿素分子还具有一个长的疏水性尾部，有利于叶绿素稳定地分布在类囊体膜中。

胡萝卜素是含有11个碳碳双键的化合物，有12种同分异构体，常见的是β-胡萝卜素，叶黄素则是β-胡萝卜素的衍生物。

叶绿素的化学结构式

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高考解析

例1、叶绿体是植物进行光合作用的场所。

下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（　）

A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内

B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中

C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上

D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的

答案：

D。

解析：

　　叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上，是进行光反应阶段的必需条件。

叶绿体基质是进行暗反应阶段的场所，而淀粉就是暗反应阶段合成的。

例2、从高等植物叶片中分离出4种光合色素，其中呈橙黄色的是（　）

A．叶绿素a　　　　　　　　　　　B．叶绿素b

C．胡萝卜素　　　　　　　　　　D．叶黄素

答案：

C。

解析：

　　在叶绿体色素的提取和分离实验中，由于提取的色素在层析液中的溶解度不同，则在滤纸上扩散速度也不同，从而将色素分离开来。

滤纸条上出现4条色素带，它们的颜色从上到下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。

-END-