光合作用(一)捕獲光能的色素知識(shí)講解

光合作用(一)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、簡(jiǎn)述葉綠體中色素的種類、分布和作用。2、描述葉綠體的結(jié)構(gòu)、說(shuō)明葉綠體的功能。3、重點(diǎn)：理解實(shí)驗(yàn)“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理與方法。4、難點(diǎn)：綠葉中色素的種類和作用、綠葉中色素的提取和分離?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)——綠葉中色素的提取和分離1、 原理葉綠體中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇(或丙酮)中，所以用無(wú)水乙醇可提取葉綠體中的色素。不同的色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散得慢，因而可用層析液將不同色素分離。2、實(shí)驗(yàn)程序提鬼色絮；稱黴盹竦色葉片井剪禪 、加小2仆8和叭趙說(shuō)薛匚吐云骨訂總口將干煉的灌址剪成快盹血丫崑k城的紙條.剪去一唏兩牛加—葉爭(zhēng)粧；費(fèi)堀色?葉黃命啓色廿編鷲?:監(jiān)堀魁住距海碼角…潮Icmit—葉爭(zhēng)粧；費(fèi)堀色?葉黃命啓色廿編鷲?:監(jiān)堀魁用毛閨吸管吸取少機(jī)濾議■沿鉛老線處均勻地廝?丟査的膊蔽即I蜒下嫌后.祖復(fù)疽2~茅猶色孝彷離€堆層靳卜|①冏人feffimL色孝彷離€堆層靳卜段辭貓果；濾址搖上出現(xiàn)用殺宦廈.餘杷不風(fēng)的色累帶G用堵養(yǎng)皿査上燒樣段辭貓果；濾址搖上出現(xiàn)用殺宦廈.餘杷不風(fēng)的色累帶戟理?洗手3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果四種色素被分離出來(lái)，它們的位置、顏色及排列順序如下表：色素顏色吸收光濾紙上的位置葉綠素葉綠素a藍(lán)綠色紅光中下層葉綠素b黃綠色藍(lán)紫光最下層類胡蘿卜素胡蘿卜素橙黃色藍(lán)光最上層葉黃素黃色藍(lán)紫光中上層要點(diǎn)詮釋：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，但對(duì)其他光也有吸收，只是吸收量少。結(jié)果分析：從色素帶的寬度可知色素含量的多少依次為：葉綠素a〉葉綠素b〉葉黃素〉胡蘿卜素；②從色素帶的位置可知色素在層析夜中溶解度大小依次是：胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b；③在濾紙上相鄰兩條色素距離最近的是葉綠素a與葉綠素b，距離最遠(yuǎn)的兩條色素帶是胡蘿卜素與葉黃素。

4、實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)（1）裁取定性濾紙時(shí)，注意雙手盡量不要接觸紙面，以免手上的油脂或其他臟物污染濾紙。（2）根據(jù)燒杯的高度制備濾紙條，讓濾紙條長(zhǎng)度高出燒杯1cm，高出的部分做直角彎折。（3）畫濾液細(xì)線時(shí)，用力要均勻，速度要適中。（4） 研磨要迅速、充分。a.因?yàn)楸菀讚]發(fā)；b.為了使葉綠體完全破裂?從而能提取較多的色素；c.葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細(xì)胞中的葉綠素酶水解而被破壞。（5） 制備濾紙條時(shí)，要將濾紙條的一端剪去兩角,這樣可以使色素在濾紙條上擴(kuò)散均勻,便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。要點(diǎn)詮釋：（1） 為什么色素提取時(shí)加丙酮？（使色素溶于有機(jī)溶劑）（2） 為什么加二氧化硅？（使研磨充分）（3） 為什么加CaCOf（防止葉綠素受到破壞）（4） 為什么濾紙剪去兩角？（使色素帶整齊）（5） 為什么濾液細(xì)線畫的越細(xì)越齊越好？（使色素帶整齊）（6） 為什么不要讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線？（濾液溶于層析液中不能形成色素帶）（7） 為什么色素會(huì)在濾紙條上分離開？（色素溶解度不同）（8） 為什么用培養(yǎng)皿蓋上燒杯？（防止丙酮揮發(fā)）（9） 為什么濾紙要避光保存？（色素見光分解）（10） 為什么試驗(yàn)后洗手？（接觸了有毒的化學(xué)藥品）（11） 色素帶在濾紙上排列先后順序？（胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b）5、高等植物葉綠體中的色素及功能譜中可以看到不同波長(zhǎng)的光被吸收的情吸收藍(lán)紫光。這些色素吸收的光都可用現(xiàn)綠色。因此，溫室或大棚種植蔬菜時(shí)，要點(diǎn)詮釋：譜中可以看到不同波長(zhǎng)的光被吸收的情吸收藍(lán)紫光。這些色素吸收的光都可用現(xiàn)綠色。因此，溫室或大棚種植蔬菜時(shí)，將綠葉中的4種色素溶液,分別放在陽(yáng)光和三棱鏡之間，從連續(xù)光況：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要于光合作眸稱為葉綠素對(duì)綠恍吸收最少，綠光被反射出來(lái)，撈以葉片呈應(yīng)選擇藍(lán)紫色的玻璃、塑料薄膜或補(bǔ)充光源。色素是脂溶性物質(zhì)，不同色素的溶解度不同，葉綠素中含N、Mg等各種元素，各種色素中葉綠素最多，因此綠葉呈綠色。（1） 根據(jù)物理知識(shí)，什么顏色的物體透過(guò)（反射）什么顏色的光，吸收其他顏色的光，白色物體反射各種色光，黑色物體吸收各種色光。葉綠素a為藍(lán)綠色，反射藍(lán)色、綠色光，吸收其余的色光，同理葉綠素b反射黃色光、綠色光，吸收其他顏色光。（2） 葉綠體中的絕大部分葉綠素a、全部葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素的功能是吸收、傳遞光能，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a吸收轉(zhuǎn)化光能，因此，葉綠體中色素的功能是吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。除綠色植物外，含葉綠體的非綠色植物如褐藻（海帶等）、紅藻（紫菜等）等，不含葉綠體的原核生物藍(lán)藻、某些細(xì)菌（如綠硫細(xì)菌、紫硫細(xì)菌）也能進(jìn)行光合作用，但綠硫細(xì)菌、紫硫細(xì)菌等的光合作用不放氧。要點(diǎn)二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能

1、葉綠體的結(jié)構(gòu)'種類：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b色素<作用：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能I分布：葉綠體中類囊體的薄膜上葉綠體的結(jié)構(gòu)<外膜內(nèi)膜基質(zhì)：酶雙層膜葉綠體的結(jié)構(gòu)<外膜內(nèi)膜基質(zhì)：酶雙層膜與功能相適應(yīng)：光合作用的場(chǎng)所、基粒：色素、酶丿2、葉綠體的功能（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程： 「極細(xì)光速照身_好氧細(xì)菌集中在葉綠體被光速照射的部位水綿-黑暗才好氧細(xì)菌『無(wú)空氣［完全曝光一?好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位。（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論氧氣是由葉綠體釋放出來(lái)的葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所（3）實(shí)驗(yàn)巧妙之處選用水綿和好氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料：水綿具有細(xì)而長(zhǎng)的葉綠體，而且葉綠體螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察研究；用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。將臨時(shí)裝片放在黑暗且沒(méi)有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光和氧氣的影響，從而保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。選用極細(xì)的光速照射，并用好氧細(xì)菌檢測(cè)，這樣就能迅速準(zhǔn)確地判斷出水綿中釋放氧氣的部位。進(jìn)行黑暗和曝光的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而明確結(jié)果完全是由光照引起的。設(shè)置驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：將臨時(shí)裝片暴露在光下，再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（4）驗(yàn)證葉綠體功能的其他資料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)論葉基粒擴(kuò)大了內(nèi)膜表面積，含有吸收光能的色素和葉綠體是高等植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所綠類囊體光合作用所必須的酶體基質(zhì)含有光合作用所必須的酶要點(diǎn)詮釋：葉綠體的結(jié)構(gòu)是如何與其功能相適應(yīng)的？類囊體是一個(gè)個(gè)由圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成的膜，面積大，其上分布著四種能吸收光能的色素；且基粒、內(nèi)膜、基質(zhì)中都分布著與光合作用有關(guān)的酶，這些特點(diǎn)都適合于進(jìn)行光合作用?！镜湫屠}】類型一：各種色素對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收例1、某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進(jìn)行了紅光照射光吸收測(cè)定和色素層析條帶分析（從上至下），與正常葉片相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是（ ）光吸收差異顯著，色素帶缺第2條 B.光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條C.光吸收差異顯著，色素帶缺第3條 D.光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條【答案】B【解析】葉黃素缺失，則對(duì)藍(lán)紫光的吸收減少，對(duì)紅光的吸收無(wú)明顯差異，排除A,C項(xiàng)。色素分析帶從上往下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b葉黃素缺失則色素分析條帶從上往下缺第二條，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。【總結(jié)升華】本題考查葉綠體中色素的吸收光譜以及色素層析的結(jié)果?！九e一反三】：【變式一】把葉綠體色素溶液放在自然光源和三棱鏡之間，從鏡的另一側(cè)觀察連續(xù)光譜中變暗的主要區(qū)域是（）紅光和藍(lán)紫光區(qū)域 B.黃光和藍(lán)紫光區(qū)域 C.綠光和紅光 D.黃光和綠光區(qū)【答案】A【解析】葉綠體色素吸收可見太陽(yáng)光用于光合作用，可見太陽(yáng)光被三棱鏡分色，可以分成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色，葉綠素對(duì)可見太陽(yáng)光有兩個(gè)吸收高峰，在紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)，而類胡蘿卜素只有一個(gè)吸收高峰，在藍(lán)紫光區(qū)，則紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)被吸收，故變暗?！咀兪蕉考t楓是一種木本觀賞植物，在生長(zhǎng)季節(jié)葉片呈紅色，下列關(guān)于該植物的敘述，正確的是（）紅楓葉片不含葉綠素B.紅楓葉片呈紅色是因?yàn)槲樟思t光C.紅楓葉片能吸收光能進(jìn)行光合作用D.液泡中的色素吸收的光能用于光合作用【答案】C【變式三】陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡能顯示出七種顏色的連續(xù)光譜。如果將一瓶葉綠體色素提取液放在光源和三棱鏡之間，連續(xù)光譜中就會(huì)出現(xiàn)一些黑色條帶，這些條帶應(yīng)于（）綠光區(qū) B.紅光區(qū)和綠光區(qū)C.藍(lán)紫光區(qū)和綠光區(qū) D.紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)【答案】D類型二：色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)例2、在進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)不能讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線的原因是（）A、 濾紙上幾種色素會(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、 濾紙上的幾種色素混合起來(lái)不分散【答案】C【解析】分離色素時(shí)，一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線觸及到層析液，這是因?yàn)樯貥O容易溶解在層析液中，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！究偨Y(jié)升華】本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解以及注意事項(xiàng)?！九e一反三】：【變式一】“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)主要說(shuō)明了（）A、 色素分布在葉綠體類囊體的薄膜上B、 葉綠素的含量是類胡蘿卜的4倍C、 葉綠體中色素的種類和各種色素的顏色D、 四中色素?cái)U(kuò)散速度不同【答案】C【變式二】用紙層析法能夠?qū)⑷~綠體的四種色素分開的原因是（）A、 四種色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同B、 四種色素隨濾液在濾紙上擴(kuò)散速度不同C、 四種色素隨濾液在濾紙上滲透速度不同D、 四種色素隨層析液在濾紙上滲透速度不同【答案】A【變式三】如果沒(méi)有丙酮和菠葉菜，要保證分離后色素帶清晰，可以用來(lái)代替的最佳實(shí)驗(yàn)材料是（）A、酒精和麥苗 B、酒精和大白菜C、蒸餾水和大白菜 D、蒸餾水和麥苗【答案】A類型三：捕獲光能的場(chǎng)所——葉綠體例3、葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是（ ）葉綠體中的色素都分在囊狀結(jié)構(gòu)的膜上葉綠體中的色素分布在外膜和