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)-2024-2025學(xué)年高一生物必修一（人教版）教學(xué)課件

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)1.簡(jiǎn)述提取和分離色素的原理和步驟,概述色素的種類和作用。2.闡述葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能?！笇W(xué)習(xí)目標(biāo)」預(yù)習(xí)案·自主學(xué)習(xí)一、綠葉中色素的提取和分離1.色素的提取(1)原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑

中。(2)實(shí)驗(yàn)用品及作用(連線)。①無(wú)水乙醇a.過(guò)濾②SiO2 b.溶解色素、提取色素③CaCO3 c.有助于研磨得充分④單層尼龍布 d.防止研磨中色素被破壞提示:①—b②—c③—d④—a無(wú)水乙醇(3)實(shí)驗(yàn)步驟。2.綠葉中色素的分離(1)原理:不同的色素在層析液中的

不同,

的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快,反之則慢。溶解度溶解度高(2)實(shí)驗(yàn)步驟。剪去兩個(gè)角1cm毛細(xì)吸管一到兩次胡蘿卜素葉綠素a3.色素的種類、含量、顏色及吸收光譜色素種類葉綠素(約占

)類胡蘿卜素(約占

)葉綠素a

葉黃素色素顏色藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色吸收光譜主要吸收

主要吸收

3/41/4葉綠素b胡蘿卜素紅光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1.光學(xué)顯微鏡下葉綠體的形態(tài)一般呈扁平的

或

。2.電子顯微鏡下葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖橢球形球形(1)結(jié)構(gòu)(2)功能:綠色植物進(jìn)行

的場(chǎng)所。3.葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)實(shí)驗(yàn)者:德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼。類囊體色素光合作用(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象。光束照射有受光所(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:

能吸收光能用于光合作用放氧,結(jié)合其他的實(shí)驗(yàn)證據(jù)得出

是光合作用的場(chǎng)所這一結(jié)論。4.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

。(2)在

上和

中,還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。葉綠體葉綠體色素分子類囊體膜葉綠體基質(zhì)[正誤判斷](1)在綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中加入二氧化硅可以防止葉綠素被破壞。(

)提示:在綠葉中色素的提取時(shí)加入二氧化硅有助于研磨得充分,分離色素時(shí)不需要二氧化硅。(2)提取綠葉中色素時(shí)可用層析液作為溶劑。(

)提示:無(wú)水乙醇常作為提取綠葉中色素的溶劑。(3)恩格爾曼用水綿作實(shí)驗(yàn)材料是因?yàn)槠淙~綠體呈橢球形便于觀察。(

)提示:水綿的葉綠體呈螺旋帶狀,便于觀察?！痢痢?4)在畫完一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫線2～3次。(

)提示:在畫完一條濾液細(xì)線后待干燥后再畫1～2次。(5)葉片黃化,葉綠體對(duì)紅光的吸收增多。(

)提示:葉片黃化,說(shuō)明葉綠體中的葉綠素減少,所以吸收紅光減少。(6)光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。(

)提示:葉綠體基質(zhì)中有酶分布,但沒(méi)有色素。×××探究案·互動(dòng)探究探究一綠葉中色素的提取和分離「問(wèn)題情境」如圖所示為綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的部分材料和用具,據(jù)圖回答下列問(wèn)題(A、B、C為三種化學(xué)物質(zhì))。(1)圖中步驟①加入研缽內(nèi)的物質(zhì)A是二氧化硅少許,作用是

;B是少許

,作用是

;C是5～10mL的

,用于溶解色素。研磨充分碳酸鈣防止色素被破壞無(wú)水乙醇(2)濾紙為什么要預(yù)先干燥處理?在制備濾紙條時(shí),為什么將一端的兩個(gè)角剪掉?提示:干燥處理的目的是使層析液在濾紙條上快速擴(kuò)散;剪掉兩角的目的是防止層析液沿濾紙邊緣擴(kuò)散過(guò)快,從而保證色素帶分離整齊。(3)圖中步驟④中操作的關(guān)鍵是什么?并說(shuō)明原因。提示:應(yīng)注意濾液細(xì)線不能觸及層析液。如果濾紙條上的濾液細(xì)線觸及層析液,色素會(huì)被層析液溶解,結(jié)果使濾紙條上得不到色素帶。(4)色素層析后,四種色素中含量最多的色素是哪種?主要吸收的光是哪種?提示:葉綠素a,主要吸收藍(lán)紫光和紅光。歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及原因分析過(guò)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(wú)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)線要細(xì)、齊、直使分離出的色素帶平整不重疊濾液細(xì)線干燥后再畫一到兩次增加濾紙條上色素的含量,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溶解到層析液中1.圖甲是葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖,圖乙是綠葉中色素分離的結(jié)果(①～④代表葉綠體結(jié)構(gòu),⑤～⑧代表4種色素)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.②上有關(guān)的色素對(duì)綠光吸收最少B.利用無(wú)水乙醇分離色素的原因是色素溶于乙醇C.若用黃化葉片做提取色素實(shí)驗(yàn),⑦和⑧色素帶顏色變淺D.在②和④中,有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶「即時(shí)應(yīng)用」√解析:②上有關(guān)的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,對(duì)綠光吸收最少,故葉片呈綠色;色素易溶于有機(jī)溶劑,故可用無(wú)水乙醇提取色素,因色素在層析液中的溶解度不同,故分離色素用的是層析液;黃化葉片含有的葉綠素少,所以若用黃化葉片做提取色素實(shí)驗(yàn),⑦(葉綠素a)和⑧(葉綠素b)色素帶顏色變淺;②類囊體薄膜,④葉綠體基質(zhì)在②和④中,有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。長(zhǎng)句應(yīng)答(1)為使植物工廠里的植物正常生長(zhǎng),能否使用發(fā)綠光的光源?

。原因是

。(2)某實(shí)驗(yàn)小組得到的色素提取液顏色過(guò)淺,可能的原因有

。(寫出兩條原因)不能植物的光合色素對(duì)綠光的吸收效率較低,光合作用效率低研磨不充分,色素未能充分提取出來(lái);稱取綠葉過(guò)少或加入無(wú)水乙醇過(guò)多,色素溶液濃度小;未加入碳酸鈣或加入過(guò)少,部分色素分子被破壞A.①②③④ B.②④①③C.④②③① D.③②①④2.在做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí),甲、乙、丙、丁四名同學(xué)對(duì)相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,他們所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為(

)√試劑甲乙丙丁無(wú)水乙醇-+++蒸餾水+---CaCO3++-+SiO2+++-解析:在綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中,SiO2有助于研磨得充分,CaCO3可保護(hù)色素免受破壞,無(wú)水乙醇用于溶解色素,色素不溶于蒸餾水。根據(jù)以上分析可知,甲同學(xué)不能提取出色素;乙同學(xué)操作符合要求,提取的色素帶正常;丙同學(xué)在提取色素時(shí),未加入CaCO3,部分葉綠素會(huì)被破壞,從而導(dǎo)致葉綠素含量減少,色素帶變窄,而類胡蘿卜素受影響較小,色素帶幾乎無(wú)變化;丁同學(xué)因未加入SiO2,導(dǎo)致研磨不充分,提取的各色素帶都變窄。探究二葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用「問(wèn)題情境」綠色植物一般利用陽(yáng)光中的可見光進(jìn)行光合作用,如圖是恩格爾曼探究葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)示意圖,閱讀教材P100～101,思考回答下列問(wèn)題。(1)選擇水綿和需氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料,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)菌可確定氧氣釋放多的部位。(2)甲組是在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿,需氧細(xì)菌的分布是怎樣的?說(shuō)明什么?乙組是完全暴露在光照下,需氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光的部位,這組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的是什么?提示:需氧細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中,說(shuō)明氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來(lái)的。乙組與甲組進(jìn)行對(duì)照,明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果是葉綠體接受光照引起的。(3)兩組實(shí)驗(yàn)都要求在隔絕空氣的條件下進(jìn)行,為什么?提示:為排除空氣中的氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。(4)葉綠體有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其進(jìn)行光合作用相適應(yīng)。提示:①基粒和類囊體極大地?cái)U(kuò)展了受光面積;②在類囊體的薄膜上分布著與光合作用有關(guān)的色素;③在類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中分布著許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。歸納總結(jié)恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的巧妙之處(1)實(shí)驗(yàn)材料選得妙:實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和需氧細(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)排除干擾的方法妙:沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境,排除了氧和光的干擾。(3)實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)得妙:用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射,葉綠體上可分為獲得光照和無(wú)光照的部位,相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(4)臨時(shí)裝片設(shè)計(jì)得妙:進(jìn)行局部光照和曝光實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了葉綠體釋放氧氣完全是由光照引起的。3.科學(xué)家恩格爾曼用水綿和需氧細(xì)菌做了兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)敘述正確的是(

)A.他用同位素示蹤法發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所是葉綠體B.選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料是因?yàn)槠淙~綠體大、呈球形便于觀察C.他用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片,發(fā)現(xiàn)需氧細(xì)菌大多數(shù)聚集在綠光區(qū)域D.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)證明了光合作用放氧部位是葉綠體「即時(shí)應(yīng)用」√解析:恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有用同位素示蹤法;選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料是因?yàn)槠淙~綠體呈螺旋帶狀分布,便于觀察;恩格爾曼用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片,發(fā)現(xiàn)需氧細(xì)菌大多數(shù)聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域;恩格爾曼用極細(xì)的光束照射水綿,需氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中,如果上述臨時(shí)裝片完全暴露在光下,需氧細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位,由此說(shuō)明了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。4.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)的放大圖。下列有關(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的結(jié)構(gòu)上C.吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上D.葉綠體以圖甲中③堆疊的形式增大膜面積√解析:圖乙所示結(jié)構(gòu)含有光合色素,是葉綠體的類囊體薄膜,來(lái)自③葉綠體基粒中類囊體,不來(lái)自①葉綠體內(nèi)膜;與光合作用有關(guān)的酶分布在圖乙類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中;吸收光能的色素分布在③類囊體的薄膜上;葉綠體內(nèi)含有大量基粒,一個(gè)基粒由很多③類囊體堆疊而成,以此增大膜面積。課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖金句必備1.無(wú)水乙醇能提取綠葉中的色素,原理是綠葉中的色素能溶解在無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑中。2.層析液可分離色素,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在濾紙上擴(kuò)散得快,反之則慢。3.層析后濾紙條自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。4.葉綠素a和葉綠素b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。5.參與光合作用的色素分布于葉綠體的類囊體薄膜上,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。隨堂檢測(cè)1.如圖為葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A.圖中②和③主要分布在葉綠體的內(nèi)膜上B.利用紙層析法分離色素時(shí),用到了無(wú)水乙醇或體積分?jǐn)?shù)為75%乙醇+無(wú)水碳酸鈉C.③是葉綠素a,位于從上至下第三個(gè)條帶,且條帶最寬D.葉片呈現(xiàn)綠色是因?yàn)棰佗冖弁耆晃站G光√12341234解析:圖示為葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜,其中①為類胡蘿卜素,②為葉綠素b,③為葉綠素a,它們分布在葉綠體的類囊體薄膜上;利用紙層析法分離色素時(shí),用的是層析液,提取色素時(shí)可用無(wú)水乙醇或體積分?jǐn)?shù)為95%乙醇+無(wú)水碳酸鈉;③是葉綠素a,葉綠素a位于從上至下第三個(gè)條帶,且條帶最寬(含量最多);葉片呈現(xiàn)綠色是因?yàn)棰?葉綠素b)、③(葉綠素a)吸收綠光很少,綠光被反射出來(lái),而不是完全不吸收綠光。2.韭菜完全在黑暗中生長(zhǎng),因無(wú)陽(yáng)光供給,不能合成葉綠素,就會(huì)變成黃色,稱之為“韭黃”。提取并分離韭黃葉片葉綠體中的色素,與正常韭菜葉相比,層析結(jié)果只有兩條色素帶。下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作和結(jié)果分析的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.可用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素B.提取葉綠體中的色素時(shí)加入二氧化硅可增強(qiáng)研磨效果C.分離葉綠體中的色素利用的是不同色素在層析液中的溶解度不同D.與正常韭菜葉相比,韭黃層析結(jié)果中出現(xiàn)的兩條色素帶靠近濾液細(xì)線√2341解析:葉綠體中的色素易溶于有機(jī)溶劑中,可以用無(wú)水乙醇溶解提取色素;提取色素時(shí)加入SiO2使研磨充分,增強(qiáng)研磨效果;分離色素用的是紙層析法,原理是不同色素在層析液中的溶解度不同;韭黃色素只有胡蘿卜素和葉黃素,兩種色素在層析液中的溶解度高,都遠(yuǎn)離濾液細(xì)線。23413.用菠菜葉片作為實(shí)驗(yàn)材料提取葉綠體中的色素,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.所用菠菜葉片應(yīng)保持新鮮B.如果錯(cuò)用蒸餾水替代無(wú)水乙醇,則得不到色素C.分離色素時(shí),濾液細(xì)線不能觸及層析液D.色素能溶于無(wú)水乙醇,但不能溶于層析液中√34123412解析:所用菠菜葉片應(yīng)保持新鮮,因?yàn)槿~綠素易分解;色素屬于有機(jī)物,易溶于有機(jī)溶劑,需要用無(wú)水乙醇提取,如果錯(cuò)用蒸餾水替代無(wú)水乙醇,則得