2019_2020學(xué)年高中生物5.4.1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)學(xué)案新人教版必修120190904138.doc

第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)課前自主預(yù)習(xí)案一、綠葉中色素的提取和分離1提取綠葉中的色素(1)原理：綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。(2)實(shí)驗(yàn)用品及作用：連線(3)實(shí)驗(yàn)步驟：2分離綠葉中的色素(1)原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：二、色素的種類及葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1色素的種類、含量、顏色及吸收光譜填表種類葉綠素(占3/4)類胡蘿卜素(占1/4)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吸收光譜主要吸收紅光和藍(lán)紫光主要吸收藍(lán)紫光2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能(1)分布：主要分布在植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)。(2)形態(tài)：扁平的橢球形或球形。(3)結(jié)構(gòu)：(4)功能：綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。1.判斷下列有關(guān)葉綠體敘述的正誤(1)葉綠體的基粒上含有與光合作用有關(guān)的色素()(2)葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光()(3)葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光()(4)沒有葉綠體的生物無法進(jìn)行光合作用()(5)葉綠體中進(jìn)行光合作用所需的酶分布于內(nèi)膜、基質(zhì)和類囊體()(6)葉綠體是唯一具有雙層膜的細(xì)胞器()(7)進(jìn)行光合作用的細(xì)胞一定含有葉綠體()(8)植物呈綠色的主要原因是葉綠素能有效地吸收綠光()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)2判斷下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)敘述的正誤(1)在綠葉中色素的提取實(shí)驗(yàn)中加入二氧化硅可以防止破壞葉綠素()(2)過濾研磨液時(shí)漏斗基部放一塊剪好的濾紙進(jìn)行過濾，將濾液收集到試管中()(3)葉綠體中的色素既能溶于有機(jī)溶劑又能溶解于水中()(4)可選用綠色植物任何部位的葉片進(jìn)行色素的提取與分離()(5)向研缽中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的()(6)過濾色素溶液時(shí)，漏斗基部應(yīng)放置多層濾紙()(7)層析得到的濾紙條上各種色素帶的寬度可說明不同色素含量的多少()(8)利用無水乙醇可分離葉綠體中4種色素()(9)對(duì)色素提取液進(jìn)行層析時(shí)，要注意濾液細(xì)線不能沒入層析液中()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)(9)課堂互動(dòng)探究案【課程標(biāo)準(zhǔn)】 說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能提取和分離葉綠體色素【素養(yǎng)達(dá)成】 1通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，理解綠葉中色素提取的原理，掌握色素的種類和作用。(科學(xué)探究)2結(jié)合教材P99圖511，概述葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。(社會(huì)責(zé)任)玉米中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)白化苗，右圖中是白化苗和正常玉米苗的比較，白化苗由于不能進(jìn)行光合作用，待種子中的營養(yǎng)成分消耗完后就會(huì)死亡，這說明光合作用離不開色素的作用。那么，綠葉中與光合作用有關(guān)的色素和結(jié)構(gòu)有哪些呢？它們有什么特點(diǎn)和功能呢？探究點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離【師問導(dǎo)學(xué)】下圖是提取和分離綠葉中色素的實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)分析：1提取色素時(shí)，加入剪碎的葉片后還需要加入三種物質(zhì)，若A是二氧化硅，B、C分別是什么？A、B、C各起什么作用？答案：A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸鈣，作用是防止研磨中色素被破壞；C是無水乙醇，作用是溶解色素。2某實(shí)驗(yàn)小組得到的色素提取液顏色過淺，可能的原因有哪些？答案：研磨不充分，色素未能充分提取出來；稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液濃度小；未加碳酸鈣或加入過少，色素分子部分被破壞。3制備濾紙條時(shí)，剪去兩角的作用是什么？畫濾液細(xì)線有什么要求？答案：防止色素帶不整齊。畫濾液細(xì)線的要求是細(xì)、齊、直，還要重復(fù)畫幾次。4色素分離時(shí)，關(guān)鍵應(yīng)注意層析液不要沒及濾液細(xì)線，為什么？答案：否則濾液細(xì)線會(huì)被層析液溶解，不能分離。5如圖是分離到的色素在濾紙條上的分布情況，那么：(1)含量最多和最少的色素分別是哪兩種？(2)在層析液中溶解度最高和最低的色素分別是哪兩種？(3)分子結(jié)構(gòu)最相似的是哪兩種色素？答案：(1)葉綠素a和胡蘿卜素。(2)胡蘿卜素和葉綠素b。(3)葉綠素a和葉綠素b。6色素的提取非常成功，但層析后濾紙條上色素帶非常模糊，其原因可能有哪些？答案：畫濾液細(xì)線次數(shù)太少。濾液細(xì)線觸及層析液，且時(shí)間較長，色素溶解到層析液中。7實(shí)驗(yàn)過程中，甲同學(xué)忘記加入二氧化硅和碳酸鈣，乙同學(xué)沒有加無水乙醇，而是加了水，請(qǐng)分析他們可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。答案：甲同學(xué)的結(jié)果是濾紙條上的色素濃度很低，顏色很淺；乙同學(xué)的結(jié)果是濾紙上沒有出現(xiàn)色素帶。【智涂筆記】(1)秋天葉片變黃的原因：低溫破壞了葉綠素，呈現(xiàn)出了類胡蘿卜素的顏色。(2)部分植物葉片變紅的原因：低溫破壞了葉綠素，呈現(xiàn)出液泡中花青素的顏色。歸納拓展綠葉中色素提取分離異?，F(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析：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，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低。未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊的原因分析：濾液細(xì)線不直，重復(fù)畫線時(shí)細(xì)胞不重疊。濾液細(xì)線過粗。(3)濾紙條看不見色素帶的原因分析：忘記畫濾液細(xì)線。濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長，色素全部溶解到層析液中。名師點(diǎn)撥(1)色素對(duì)紅光和藍(lán)紫光的吸收量最大，但并非不吸收其他顏色的光，只是吸收量較少。因此，塑料大棚所用的薄膜無色比紅色和藍(lán)色的好。(2)植物綠葉呈現(xiàn)綠色的原因是其對(duì)綠光的吸收較少，綠光被反射出來。【師說核心】1實(shí)驗(yàn)結(jié)果有關(guān)色素帶的分析(1)從色素帶的位置可知，各種色素在層析液中溶解度的高低依次為：胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b。(記憶口訣：胡、黃、a、b)(2)從色素帶的寬度可知，各種色素的含量一般情況下為：葉綠素a葉綠素b葉黃素胡蘿卜素。2注意事項(xiàng)及原因分析過程注意事項(xiàng)原因分析提取色素選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高研磨時(shí)加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保護(hù)色素迅速、充分研磨減少乙醇揮發(fā)，充分溶解色素盛放濾液的試管口加棉塞減少乙醇揮發(fā)和色素氧化分離色素濾紙預(yù)先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散濾液細(xì)線要直、細(xì)、勻使分離出的色素帶平整不重疊濾液細(xì)線干燥后再畫一兩次使分離出的色素帶清晰分明濾液細(xì)線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中【檢測反饋】1下列關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的操作，正確的是()A使用定性濾紙過濾研磨液B將干燥處理過的定性濾紙條用于層析C在畫出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫線23次D研磨葉片時(shí)，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解色素解析：在提取綠葉中色素時(shí)，漏斗基部放單層尼龍布進(jìn)行過濾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；紙層析法分離濾液中色素時(shí)，需用干燥的定性濾紙，B項(xiàng)正確；畫出一條濾液細(xì)線后需等濾液干后再重復(fù)畫線23次，C項(xiàng)錯(cuò)誤；研磨葉片時(shí)應(yīng)用無水乙醇溶解色素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B2某班學(xué)生完成對(duì)新鮮菠菜葉進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于各組操作不同，出現(xiàn)了以下四種不同的層析結(jié)果。下列分析最不合理的是()A甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液B乙可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入SiO2C丙是正確操作得到的理想結(jié)果D丁可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入CaCO3解析：甲圖中沒有色素的原因可能是誤用蒸餾水作提取液和層析液；乙圖中色素的量較少，可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入SiO2而導(dǎo)致研磨不充分；丙、丁圖中葉綠素含量比類胡蘿卜素含量低，原因可能是未加入CaCO3而導(dǎo)致色素被破壞。含量最高的應(yīng)為葉綠素a，最低的為胡蘿卜素，所以丙圖不是理想結(jié)果。答案：C探究點(diǎn)二葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能【師問導(dǎo)學(xué)】一、下圖是恩格爾曼探究葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)示意圖，據(jù)圖思考：1該實(shí)驗(yàn)選擇水綿和好氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料，有什么優(yōu)點(diǎn)？答案：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。2甲組是在黑暗環(huán)境中用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射葉綠體，好氧細(xì)菌的分布是怎樣的？說明什么？答案：好氧細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中。說明氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來的。3乙組是完全暴露在光照下，好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有的受光部位，這組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的是什么？答案：和甲組進(jìn)行對(duì)照，明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。4兩組實(shí)驗(yàn)都要求在隔絕空氣的條件下進(jìn)行，為什么？答案：排除空氣中的氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。二、能進(jìn)行光合作用的生物一定有葉綠體嗎？答案：不一定。藍(lán)藻是典型的原核生物，不含有除核糖體外的其他細(xì)胞器，即沒有葉綠體，但依然能進(jìn)行光合作用。三、一般植物的葉片在春、夏季為綠色，而在秋季呈黃色。請(qǐng)分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是什么？答案：在春夏季節(jié)，葉片中葉綠素含量多于類胡蘿卜素，葉綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以呈綠色。在秋季，葉綠素被破壞，類胡蘿卜素完好，葉片呈現(xiàn)出了類胡蘿卜素的顏色，所以呈現(xiàn)黃色。四、從所含化學(xué)成分上分析，葉綠體能進(jìn)行光合作用的原因是什么？答案：葉綠體中含有光合色素和與光合作用有關(guān)的酶?！局峭抗P記】實(shí)驗(yàn)鏈接恩格爾曼實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙之處(1)實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣的部位。(2)沒有空氣的黑暗環(huán)境：排除了氧氣和光的干擾。(3)用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射：葉綠體上可分為獲得光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。(4)進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光對(duì)比實(shí)驗(yàn)：明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。【師說核心】1葉綠體中色素的吸收光譜色素種類吸收光吸收光譜圖示葉綠素(含量約占3/4)葉綠素a(藍(lán)綠色)吸收紅光和藍(lán)紫光葉綠素b(黃綠色)吸收紅光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素(含量約占1/4)胡蘿卜素(橙黃色)吸收藍(lán)紫光葉黃素(黃色)吸收藍(lán)紫光2.葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象：(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。O2是由葉綠體進(jìn)行光合作用所釋放的?！緳z測反饋】1下面有關(guān)葉綠體的敘述中，正確的是()A葉綠體的色素分布在類囊體薄膜上B葉綠體的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上解析：葉綠體由內(nèi)外雙層膜、類囊體和基質(zhì)三部分構(gòu)成。類囊體是一種扁平的囊狀結(jié)構(gòu)，在類囊體薄膜上，有進(jìn)行光合作用光反應(yīng)必需的色素和酶。許多類囊體堆疊成基粒，基粒之間充滿著基質(zhì)，其中含有與光合作用有關(guān)的酶。答案：A2為證實(shí)葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝片需要給予一定的條件，這些條件是()A光照、有空氣、臨時(shí)裝片中無NaHCO3稀溶液B光照、無空氣、臨時(shí)裝片中有NaHCO3稀溶液C黑暗、有空氣、臨時(shí)裝片中無NaHCO3稀溶液D黑暗、無空氣、臨時(shí)裝片中有NaHCO3稀溶液解析：本題主要考查了葉綠體功能驗(yàn)證的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)置，具體分析如下：答案：B【網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)】【主干落實(shí)】1無水乙醇能提取綠葉中的色素，層析液可分離色素。2用無水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在無水乙醇中。3不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。4二氧化硅有助于研磨充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。5層析后濾紙條上自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。6葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。7色素分布于葉綠體類囊體薄膜上，而與光合作用有關(guān)的酶則分布于類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中。問題探討教材P971提示：用這種方法可以提高光合作用強(qiáng)度，因?yàn)槿~綠素吸收最多的是光譜中的藍(lán)紫光和紅光；不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用會(huì)有影響。2提示：因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，所以不使用發(fā)綠色光的燈管補(bǔ)充綠色光源。實(shí)驗(yàn)教材P971提示：濾紙條上有4條不同顏色的色帶，從上往下依次為：胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)。這說明綠葉中的色素有4種，它們?cè)趯游鲆褐械娜芙舛炔煌S層析液在濾紙上擴(kuò)散得快慢也不一樣。葉綠素a的色素帶最寬，說明綠葉中葉綠素a的含量最多。2提示：濾紙上的濾液細(xì)線如果觸到層析液，細(xì)線上的色素就會(huì)溶解到層析液中，就不會(huì)在濾紙上擴(kuò)散開來，實(shí)驗(yàn)就會(huì)失敗。資料分析教材P1001提示：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。2提示：實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣的部位；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)；臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，等等。3提示：葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。練習(xí)教材P100基礎(chǔ)題1(1)葉綠體中有四種色素都能吸收光能。(2)葉綠體內(nèi)眾多的類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積。據(jù)計(jì)算，1 g菠菜葉片中的類囊體的總面積能達(dá)到60 m2左