新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)課件新人教版必修1

第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)目標(biāo)素養(yǎng)1.通過“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)科學(xué)探究能力。2.通過對(duì)葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)習(xí),形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。知識(shí)概覽一、捕獲光能的色素1.綠葉中色素的提取和分離(1)提取綠葉中的色素。①原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。②步驟:取材:稱取5g新鮮的綠葉,剪去主葉脈,剪碎,放入研缽中↓研磨:向研缽中放入少許二氧化硅和碳酸鈣,再加入5~10mL無水乙醇,迅速、充分地研磨↓過濾:漏斗基部放一塊單層尼龍布,將研磨液迅速倒入玻璃漏斗進(jìn)行過濾↓收集:將濾液收集到試管中,及時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)(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步驟:分離綠葉中的色素:將適量的層析液倒入試管中,將濾紙條(有濾液細(xì)線的一端朝下)輕輕插入層析液中,隨后用棉塞塞緊試管口。注意不能讓濾液細(xì)線觸及層析液2.色素的種類、含量、顏色及吸收光譜微思考1進(jìn)行綠葉中色素的分離時(shí),需要特別注意兩點(diǎn):①制備濾紙條時(shí)需要將一端剪去兩角;②層析液不能觸及濾液細(xì)線。請(qǐng)分析這樣做的原因。提示:制備濾紙條時(shí)需要將一端剪去兩角目的是防止色素帶不整齊;若層析液觸及濾液細(xì)線,則濾液細(xì)線中的色素會(huì)被層析液溶解,而不能在濾紙條上擴(kuò)散,導(dǎo)致不能分離得到色素帶。微判斷1基于“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的原理和過程,判斷下列表述是否正確。1.分離色素時(shí),溶解度高的隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散得慢。()2.研磨綠葉時(shí),要加入二氧化硅、碳酸鈣和無水乙醇。()3.色素分離后,在濾紙條上從上至下的四種色素分別是葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b。()4.葉綠素和類胡蘿卜素都主要吸收藍(lán)紫光和紅光。()×√××微訓(xùn)練11.葉綠體色素的紙層析結(jié)果顯示,葉綠素b位于層析濾紙的最下端,原因是(

)A.相對(duì)分子質(zhì)量最小 B.相對(duì)分子質(zhì)量最大C.在層析液中的溶解度最小 D.在層析液中的溶解度最大答案:C解析:色素分離的原理是不同色素在層析液中的溶解度不同,溶解度高的隨層析液擴(kuò)散得快,溶解度低的隨層析液擴(kuò)散得慢。葉綠素b在層析液中的溶解度最小。2.下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)操作的敘述,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)畫線兩到三次D.研磨葉片時(shí),用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解色素答案:B解析:在提取綠葉中的色素時(shí),漏斗基部放單層尼龍布對(duì)研磨液進(jìn)行過濾,A項(xiàng)錯(cuò)誤。用紙層析法分離濾液中的色素時(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)畫線一到兩次,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。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能(1)葉綠體的結(jié)構(gòu)。①形態(tài)和分布:一般呈扁平的橢球形或球形,主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞中。②填寫圖中字母所代表的結(jié)構(gòu):a.外膜,b.內(nèi)膜,c.基粒,d.基質(zhì)。(2)功能:是進(jìn)行光合作用的場所。(3)葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。①實(shí)驗(yàn)者:恩格爾曼。②實(shí)驗(yàn)材料:水綿、需氧細(xì)菌。③實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象:④實(shí)驗(yàn)結(jié)論:葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。2.葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)(1)在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上,分布著許多吸收光能的色素分子。(2)在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中,還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。微思考2恩格爾曼探究葉綠體的功能時(shí),以水綿和需氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料,這有什么優(yōu)點(diǎn)?提示:水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布,便于觀察;用需氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。微判斷21.沒有葉綠體的細(xì)胞一定不能進(jìn)行光合作用。()2.葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi)。()3.與光合作用有關(guān)的酶分布于葉綠體內(nèi)膜、外膜、類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中。()4.植物細(xì)胞一定能進(jìn)行光合作用。()××××微訓(xùn)練21.吸收光能的色素分布在(

)A.葉綠體的外膜上 B.類囊體的薄膜上C.葉綠體的內(nèi)膜上 D.葉綠體的基質(zhì)中答案:B解析:葉綠體中的色素分布在類囊體薄膜上。2.葉綠體中不含有的成分是(

)A.DNA和RNA B.與光合作用有關(guān)的酶C.色素

D.與呼吸作用有關(guān)的酶答案:D解析:在葉綠體基質(zhì)中含有少量的DNA和RNA,類囊體薄膜上含有光合色素,與光合作用有關(guān)的酶存在于類囊體薄膜上和基質(zhì)中,因此葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。葉綠體不能進(jìn)行呼吸作用,即葉綠體內(nèi)不含有與呼吸作用有關(guān)的酶。一

綠葉中色素的提取和分離重難歸納1.實(shí)驗(yàn)材料和試劑(1)材料。選取的葉片要新鮮,顏色要深綠,這樣的葉片含有的色素較多。(2)主要試劑及其作用。

試劑名稱作用二氧化硅有助于研磨得充分碳酸鈣防止研磨過程中色素被破壞無水乙醇溶解色素層析液分離色素2.濾紙條上色素的分布和對(duì)光的吸收3.葉綠體中色素的吸收光譜(1)葉綠體中的色素只吸收可見光,不吸收不可見光。(2)葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。(3)葉綠體中的色素很少吸收綠光,綠光被反射,所以大多數(shù)葉片看起來呈綠色。4.“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象分析(1)收集到的濾液中綠色過淺的原因分析。①未加二氧化硅,研磨不充分。②使用放置數(shù)天的綠葉,濾液中色素(葉綠素)太少。③一次加入大量的無水乙醇,提取液中色素濃度太低。④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:濾液細(xì)線畫得過粗。(3)濾紙條看不見色素帶: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。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)忘記加入無水乙醇,丙同學(xué)加的無水乙醇過多。請(qǐng)分析他們各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提示:甲同學(xué)的操作會(huì)導(dǎo)致研磨不充分,部分色素被破壞,過濾收集的濾液顏色淺,濾紙條上的色素帶較窄。乙同學(xué)的操作會(huì)導(dǎo)致不能提取到色素,濾紙條上無色素帶。丙同學(xué)的操作會(huì)導(dǎo)致濾液顏色淺,提取的濾液色素濃度低,濾紙條上的色素帶較窄。典例剖析采用新鮮菠菜葉片進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn),下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.提取綠葉中的色素時(shí)可用無水乙醇作為溶劑B.研磨時(shí)加入氧化鈣可以防止葉綠素被氧化破壞C.研磨時(shí)添加二氧化硅有助于色素提取D.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少濾液擴(kuò)散答案:B解析:綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中,因而可以用無水乙醇提取綠葉中的色素,A項(xiàng)正確。研磨時(shí)需要加入碳酸鈣,以防止研磨時(shí)色素被破壞,B項(xiàng)錯(cuò)誤。研磨時(shí)加入少許二氧化硅有助于充分研磨,破碎細(xì)胞使色素釋放,C項(xiàng)正確。畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少濾液擴(kuò)散,要求細(xì)、直、齊,才有利于色素均勻地分離,D項(xiàng)正確。學(xué)以致用莧菜葉片細(xì)胞中除了葉綠體含有色素外,液泡中也含有溶于水但不溶于有機(jī)溶劑的花青素(呈現(xiàn)紅色)。某探究小組用適量無水乙醇提取莧菜葉片中的色素,然后用層析液分離。層析結(jié)束后濾紙條上出現(xiàn)了不同的色素帶,對(duì)色素帶由上到下分析,下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.第一條色素帶對(duì)應(yīng)的色素是葉黃素B.第二條色素帶對(duì)應(yīng)的色素主要吸收藍(lán)紫光C.第三條色素帶對(duì)應(yīng)的色素是呈現(xiàn)紅色的花青素D.第四條色素帶對(duì)應(yīng)的色素在層析液中溶解度最大答案:B解析:用無水乙醇提取的莧菜葉片色素經(jīng)紙層析后,在濾紙條上形成的色素帶從上到下依次為橙黃色的胡蘿卜素、黃色的葉黃素、藍(lán)綠色的葉綠素a和黃綠色的葉綠素b,前兩者主要吸收藍(lán)紫光,后兩者主要吸收紅光和藍(lán)紫光。色素在層析液中的溶解度不同,溶解度越大,隨著層析液在濾紙條上擴(kuò)散得越快,所以第四條色素帶對(duì)應(yīng)的色素在層析液中溶解度最小。二

葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能重難歸納1.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)(1)在葉綠體基質(zhì)中和類囊體膜上含有與光合作用有關(guān)的酶。(2)類囊體薄膜上分布有捕獲光能的色素,且類囊體堆疊成基粒,增大了葉綠體內(nèi)部的膜面積,為酶和色素提供了更多的附著位點(diǎn)。2.對(duì)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的分析(1)實(shí)驗(yàn)材料為水綿和需氧細(xì)菌。水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布,便于觀察;用需氧細(xì)菌可確定釋放氧氣的部位。(2)排除干擾的方法:在沒有空氣的黑暗環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),排除了空氣中氧氣和光的干擾。(3)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射,葉綠體上可分為照光部位和黑暗部位,可相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。恩格爾曼探究葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)特別強(qiáng)調(diào)設(shè)置黑暗、沒有空氣的環(huán)境,這樣做的目的是什么?提示:在黑暗條件下,用極細(xì)的光束照射時(shí),葉綠體會(huì)存在照光部位和黑暗部位,用一組裝置即可形成黑暗和照光的對(duì)照。在沒有空氣的環(huán)境中,如果光合作用釋放氧氣,好氧細(xì)菌對(duì)氧氣反應(yīng)非常敏感,可通過好氧細(xì)菌的分布證明光合作用的放氧部位。典例剖析圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖,圖乙是從圖甲中取出的部分結(jié)構(gòu)放大圖。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.圖乙所示結(jié)構(gòu)取自圖甲中的①或③B.與光合作用有關(guān)的酶全部分布在圖乙所示結(jié)構(gòu)上C.④是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)D.葉綠體以圖甲中③的形式擴(kuò)大膜的表面積D解析:圖乙所示結(jié)構(gòu)含有光合色素,光合色素只分布在葉綠體的類囊體薄膜上,對(duì)應(yīng)圖甲中的③。在葉綠體的基質(zhì)(圖甲中④)中,也分布有與光合作用有關(guān)的酶。圖甲中④是葉綠體基質(zhì),而吸收光能的色素分布在類囊體的薄膜上。③是葉綠體的類囊體薄膜,葉綠體以圖甲中③的形式擴(kuò)大膜的表面積。特別提醒(1)并不是所有的植物細(xì)胞都含有葉綠體,只有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞才含有葉綠體。(2)葉綠體的外膜與內(nèi)膜都不含色素。(3)葉綠體不是細(xì)胞進(jìn)行光合作用的唯一場所,如藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠體,也能進(jìn)行光合作用。學(xué)以致用為證實(shí)葉綠體有放氧功能,可利用含有水綿與需氧細(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稀溶液答案:B解析:無空氣是排除空氣中O2的干擾,NaHCO3溶液能提供CO2,光是進(jìn)行光合作用的必要條件。1.在進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí),不讓層析液觸及濾液細(xì)線的原因是(

)A.濾紙上的幾種色素會(huì)擴(kuò)散不均勻而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果B.濾紙上的濾液細(xì)線會(huì)變粗而使色素太分散C.色素會(huì)溶解在層析液中而使實(shí)驗(yàn)失敗D.濾紙上的幾種色素會(huì)混合起來不分散答案:C解析:葉綠體中的色素能夠溶于有機(jī)溶劑,若在層析時(shí),層析液觸及濾紙條上的濾液細(xì)線,色素就會(huì)溶解在層析液中,導(dǎo)致層析后得不到色素帶。2.下圖為某種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)模式圖,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.結(jié)構(gòu)①的基本支架是磷脂雙分子層B.結(jié)構(gòu)②的選擇性與蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)C.結(jié)構(gòu)③的膜表面積大,有利于實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化D.結(jié)構(gòu)④中能完成丙酮酸的徹底氧化分解D解析:分析題圖可知,該細(xì)胞器為葉綠體。結(jié)構(gòu)①為葉綠體的外膜,其基本支架是磷脂雙分子層,A項(xiàng)正確。結(jié)構(gòu)②為葉綠體的內(nèi)膜,其選擇性與蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān),B項(xiàng)正確。結(jié)構(gòu)③為基粒,它是由類囊體結(jié)構(gòu)堆疊而成的,擴(kuò)展了受光面積,C項(xiàng)正確。結(jié)構(gòu)④為葉綠體基質(zhì),而丙酮酸的徹底氧化分解是在線粒體中進(jìn)行的,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.下列有關(guān)葉綠體的說法,正確的是(

)A.葉綠