新编人教版高中生物必修一学案541 捕获光能的色素和结构 Word版含答案.docx
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新编人教版高中生物必修一学案541捕获光能的色素和结构Word版含答案
第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构
学习目标
1.理解实验“绿叶中色素的提取和分离”的原理与方法,掌握基本操作技能(重难点)。
2.掌握绿叶中色素的种类和作用,明确叶绿体的结构和功能(重点)。
|基础知识|
一、绿叶中色素的提取和分离
1.提取绿叶中的色素
(1)原理:
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)过程:
①取材:
称取5g绿叶
↓
②研磨:
剪碎叶片,放入研钵中,加少许二氧化硅和碳酸钙,再加入10mL无水乙醇,进行迅速、充分的研磨
↓
③过滤:
漏斗基部放一块单层尼龙布,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤
↓
④收集:
用试管收集滤液,及时用棉塞将试管口塞严
2.分离绿叶中的色素
(1)原理:
各种色素在层析液中的溶解度不同。
(2)实验步骤:
↓
↓
③分离绿叶中的色素:
将适量层析液倒入试管中,将滤纸条有滤液细线的一端朝下轻轻插入层析液中,随后用棉塞塞紧试管口。
注意,不能让滤液细线触及层析液。
二、绿叶中色素的种类和作用及叶绿体的结构和功能
1.绿叶中色素的种类与光能吸收
色素种类
叶绿素(3/4)
类胡萝卜(1/4)
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
颜色
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色
光能吸收
主要吸收蓝紫光和红光
主要吸收蓝紫光
分布
叶绿体的类囊体的薄膜上
2.叶绿体的结构和功能
(1)形态:
一般呈扁平的椭球形或球形。
(2)结构:
填写图中字母所代表的结构:
a.外膜,b.内膜c.基质d.基粒
(3)功能:
进行光合作用的场所。
实验证据:
恩格尔曼实验中,好氧细菌只聚集在叶绿体受光的部位。
|自查自纠|
1.绿叶中的色素不能溶于清水,但可以溶于无水乙醇中( )
2.分离绿叶中的色素用的是层析液( )
3.分离色素时,在层析液中溶解度越高的,则在滤纸条上扩散的速度越慢( )
4.研磨绿叶时,要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇( )
5.色素分离后,在滤纸条上的从上而下的四条色带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b( )
6.叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光和红光( )
7.叶绿体是通过基粒中的类囊体薄膜扩大生物膜面积的( )
8.叶绿体是光合作用的场所,蓝藻虽然没有叶绿体但也可以进行光合作用( )
答案 1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.× 6.× 7.√ 8.√
|图解图说|
蓝藻为什么能进行光合作用?
蓝藻中的色素种类和叶绿体中的色素种类是否相同?
提示:
蓝藻含有与光合作用相关的色素和酶。
不相同。
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★滤纸条边缘的溶液运动速度快,中间的溶液运动速度慢,为了跑出平齐的色素带,要剪去滤纸条两角。
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★滤纸条上的滤液细线不可浸入层析液中。
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★我们看到的叶片颜色是叶片反射出来的颜色。
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为什么不能让滤液细线触及层析液?
提示:
防止色素溶解到层析液中,影响实验效果。
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探究点一 绿叶中色素的提取和分离
1.实验选材及用品分析
(1)选择新鲜、浓绿的叶片的原因:
色素含量高。
(2)不能用秋天已经变黄的叶片的原因:
低温下叶绿素分解,类胡萝卜素含量相对较多。
(3)分析讨论实验中各种材料和试剂的作用,完成下表:
实验材料或试剂
作用
无水乙醇
溶解色素
层析液
分离色素
二氧化硅
使研磨充分
碳酸钙
保护色素
单层尼龙布
过滤叶片研磨液,获得滤液
滤纸条
使色素在其上分离,便于观察
2.实验操作的目的分析
操作内容
操作目的
层析液
分离色素
滤纸条的一端剪去两角
使色素在滤纸条上扩散均匀
滤液细线重复画若干次,且要求细、直、齐
使分离出的色带平整、不重复
滤液细线不能触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
3.实验结果及分析
下图是实验得到的色素在滤纸条上的分布图示,分析图示,填写下表:
项目
意义
结论
色素带宽窄
色素带的宽窄与色素含量的关系:
色带越宽则含量越多
四种色素含量由多到少:
叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素
色素扩散速度
色素扩散速度与溶解度的关系:
扩散速度越快,说明溶解度越大
溶解度大小(用“>”表示)胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b
【典例1】在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂、药品的使用情况如表所示(“+”表示使用,“-”表示未用),其余操作均正常,他们所得到的实验结果依次应为( )
试剂
甲
乙
丙
丁
无水乙醇
-
+
+
+
水
+
-
-
-
CaCO3
+
+
-
+
SiO2
+
+
+
-
A.①②③④ B.②④①③
C.④②③① D.③②①④
解析 无水乙醇用于溶解绿叶中的色素,甲同学未加无水乙醇,其滤纸条上应无色素带(②);CaCO3能够防止研磨时色素被破坏,丙同学未加CaCO3,其滤纸条上叶绿素a、叶绿素b对应的色素带应较窄(①);SiO2能够使研磨更充分,丁同学未加SiO2,其滤纸条上的四种色素带均应较窄(③)。
乙同学操作正确,其滤纸条上的色素带应为正常的(④)。
答案 B
色素提取和分离中的异常现象分析
异常现象的产生无非包括选材、试剂的运用和操作等几个方面,尤其是试剂的使用,可以根据它们的作用思考如果漏加了会出现什么结果。
特别是收集到的滤液绿色过浅(或色带过窄)的原因分析,是该类题目考查的重点,其原因分析如下:
未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分;使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)太少;一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:
分次加入少量无水乙醇提取色素);未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。
【跟踪训练】
1.在进行叶绿素提取和分离的实验时,不能让层析液没及滤液细线的原因是( )
A.这样会导致色素在滤纸上扩散不均匀而影响结果
B.滤纸条上的滤液细线会变粗而使色素太分散
C.色素会溶解在层析液中而使结果不明显
D.滤纸条上的几种色素会混合起来
解析 滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响结果,所以滤纸条需要剪掉两角,A错误;滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散,这是由于滤液细线上划的色素分子比较多,B错误;色素会溶解在层析液中而使结果不明显,所以层析液不能触及滤液细线,C正确;滤纸条上的几种色素会混合起来,说明层析液效果不好,几种色素在其中溶解度差别不大,D错误。
答案 C
探究点二 捕获光能的色素和结构
下图中甲图为叶绿体的结构模式图,乙图为不同色素的吸收光谱。
结合这两个图思考讨论下列问题:
1.甲图中的①②③所代表的结构分别是什么?
提示 ①代表叶绿体的外膜和内膜,②代表叶绿体基质,③代表基粒。
2.捕获光能的色素分布在甲图中的哪个结构上?
该结构是如何构成的?
提示 捕获光能的色素分布在甲图中的③基粒上,基粒是由一个个的类囊体堆叠而成的。
3.叶绿体是如何增大生物膜面积的?
提示 叶绿体中含有很多个基粒,而每个基粒是由很多个类囊体堆叠而成的,如此多的基粒和类囊体极大的扩展了叶绿体的膜面积。
4.进行光合作用所必需的酶分布在叶绿体的哪些结构中?
提示 分布在类囊体和基质中。
5.分析乙图,说出色素1和色素2分别代表哪种色素?
提示 色素1代表叶绿素b,色素2代表叶绿素a。
6.结合甲图和乙图,分析叶片为什么呈现绿色?
提示 各种色素主要吸收蓝紫光和红光,而对绿光吸收最少,绿光被反射出去使叶片呈绿色。
7.结合乙图分析,蔬菜大棚需要补充光源时,在光强相等的情况下,应补充哪种颜色的光?
提示 补充红光或蓝紫光,因为光合色素主要吸收的就是红光和蓝紫光。
【典例2】如图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少),则甲、乙两图分别是( )
A.胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱
B.叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱
C.叶黄素、叶绿素的吸收光谱
D.叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
解析 由图可知,甲图吸收光谱在蓝紫光区430~450nm和红光区640~660nm之间,应为叶绿素分子的吸收光谱;乙图吸收光谱在蓝紫光区,应为胡萝卜素的吸收光谱。
答案 B
【跟踪训练】
2.关于叶绿素的叙述,错误的是( )
A.叶绿素a和叶绿素b都含有Mg
B.叶绿素吸收的光可用于光合作用
C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
解析 叶绿素a和叶绿素b都含有Mg,A正确;叶绿素吸收的光可用于光合作用,B正确;叶绿素a在红光区的吸收峰值高于叶绿素b,C正确;植物呈现绿色是由于叶绿素吸收绿光最少,绿光被反射出来,D错误。
答案 D
知识脉络
要点晨背
1.绿叶中色素提取的试剂是无水乙醇,分离所用的试剂是层析液。
2.提取和分离绿叶中的色素时,要选择新鲜的叶片,因为新鲜的叶片中色素含量多。
3.研磨绿叶时要加入二氧化硅和碳酸钙,二氧化硅可以使研磨充分,碳酸钙可以保护色素。
4.在滤纸条上分离的色带从上而下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
5.绿叶中四种色素的含量排序是叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
6.叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
1.(2016·长沙高一检测)将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处,白光透过三棱镜照在混合液处,一段时间后,好氧细菌的分布情况最可能是( )
A.随机、均匀分布在混合液中
B.集中分布在上下两侧
C.集中分布在中央位置
D.集中分布在溶液的下层
解析 白光透过三棱镜后,红光分布在水绵上侧,蓝紫光分布在水绵下侧,由于色素主要吸收红光和蓝紫光,因此竖直放置的水绵在上侧和下侧光合作用较强,产生的氧气较多,好氧细菌在这两处集中分布。
答案 B
2.(2016·泰州高一检测)如图为某种细胞器的结构模式图,下列叙述错误的是( )
A.结构①的基本支架是磷脂双分子层
B.结构②的选择透过性与蛋白质种类和数量有关
C.结构③的膜表面积大,有利于实现能量转换
D.结构④中能完成丙酮酸的彻底氧化分解
解析 结构④是叶绿体基质,是进行光合作用的暗反应的场所,丙酮酸的彻底氧化分解是在线粒体中进行的,D错误。
答案 D
3.提取和分离绿叶中色素的正确顺序是( )
A.剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→纸层析
B.剪碎绿叶→研磨→加SiO2、CaCO3→过滤→画滤液细线→纸层析
C.剪碎绿叶→研磨→滤纸过滤→色素滤液→画滤液细线→纸层析
D.剪碎绿叶→研磨→过滤→滤液→画滤液细线→铅笔画线→纸层析
答案 A
4.(2016·朔州高一检测)某校生物兴趣小组的同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验。
下列能够得到理想结果的实验操作是( )
A.可用毛细吸管吸取少量滤液画滤液细线
B.用定性滤纸过滤研磨液,并收集滤液
C.称取5g菠菜叶,加入无水乙醇研磨
D.将滤液细线接触层析液液面使色素分离
解析 用毛细吸管吸取滤液并划线,可确保所画的线直、细、齐。
答案 A