【天成教育】2022年高中生物必修一教師用書(shū)-5.4.1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

第4節(jié)能量之源——光與光合作用一、試驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分別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(wú)水乙醇中。(2)過(guò)程：步驟名稱操作過(guò)程取材稱取5g新穎綠葉，剪碎，放入研缽中研磨加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10mL無(wú)水乙醇，快速、充分研磨過(guò)濾漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液快速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾收集用小試管收集色素濾液，準(zhǔn)時(shí)將試管口用棉塞塞嚴(yán)2.分別綠葉中的色素(1)原理：各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液集中得快，反之則慢。因而色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的集中而分別開(kāi)來(lái)。(2)步驟：二、綠葉中色素種類(lèi)、分布及吸取光譜色素種類(lèi)顏色吸取光譜分布葉綠素(約占3/4)葉綠素a藍(lán)綠色主要吸取藍(lán)紫光和紅光葉綠體中的類(lèi)囊體薄膜上葉綠素b黃綠色類(lèi)胡蘿卜素(約占1/4)胡蘿卜素橙黃色主要吸取藍(lán)紫光葉黃素黃色三、葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能1．形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形。2．結(jié)構(gòu)：3．功能：是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。一、綠葉中色素的提取與分別1．教材問(wèn)題探討分析讀教材P97—P98試驗(yàn)內(nèi)容，爭(zhēng)辯回答下列問(wèn)題：(1)從綠葉中提取色素的過(guò)程中，為何要將綠葉充分研磨？提示：為了使葉綠體完全裂開(kāi)，從而能提取出較多的色素。(2)為什么要將濾紙條的一端剪去兩角？畫(huà)濾液細(xì)線有什么要求？在干燥后要重復(fù)畫(huà)一兩次，請(qǐng)分析這樣做的目的。提示：①剪去兩角的目的是防止層析液在濾紙條的邊緣集中過(guò)快。②濾液細(xì)線要細(xì)、直、齊，可使分別的色素帶不重疊。③重復(fù)畫(huà)線可增加色素含量使分別的色素帶清楚，便于觀看。如圖是某同學(xué)試驗(yàn)所得到的層析結(jié)果，據(jù)圖分析并填寫(xiě)圖中自上而下色素的名稱、顏色。提示：①胡蘿卜素橙黃色②葉黃素黃色③葉綠素a藍(lán)綠色④葉綠素b黃綠色2．推斷下列說(shuō)法是否正確(1)葉綠體中的色素既能溶于有機(jī)溶劑又能溶解于水中。(×)(2)可選用綠色植物任何部位的葉片進(jìn)行色素的提取與分別。(×)(3)向研缽中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的。(×)(4)過(guò)濾色素溶液時(shí)，漏斗基部應(yīng)放置多層濾紙。(×)(5)層析得到的濾紙條上各種色素帶的寬度可說(shuō)明不同色素含量的多少。(√)二、葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能1．教材問(wèn)題探討分析(1)觀看教材P99圖5－11，閱讀相關(guān)文字內(nèi)容，爭(zhēng)辯葉綠體與其功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些？提示：葉綠體中基粒的類(lèi)囊體薄膜上分布有吸取光能的色素和光合作用相關(guān)的酶；在葉綠體的基質(zhì)中含有與光合作用有關(guān)的酶；組成基粒的類(lèi)囊體薄膜，大大增加了膜面積。(2)閱讀教材P100資料分析內(nèi)容，爭(zhēng)辯并溝通下列問(wèn)題：試從試驗(yàn)材料選擇、對(duì)比設(shè)置等方面分析恩格爾曼的試驗(yàn)方法有什么奇妙之處？從該試驗(yàn)還可得出什么結(jié)論？提示：奇妙之處：①試驗(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，便于觀看；用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。②沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境：排解了氧氣和光的干擾。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)比試驗(yàn)。④進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光對(duì)比試驗(yàn)。明確試驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的等。結(jié)論：①葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。②O2是由葉綠體釋放的。2．推斷下列說(shuō)法是否正確(1)葉綠體基質(zhì)中含有少量的DNA、RNA以及少量的色素。(×)(2)葉綠素對(duì)綠光不吸取，全部被反射，所以葉片呈綠色。(×)一、葉片顏色變化植物葉片呈現(xiàn)的顏色是葉片中各種色素的綜合表現(xiàn)，其中主要是綠色的葉綠素和黃色的類(lèi)胡蘿卜素之間的比例。1．植物葉色正常是綠色的緣由：正常葉片中葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量的比例約為3∶1，所以正常葉片總是綠色。2．秋天植物葉色變黃的緣由：葉綠素不穩(wěn)定，低溫下易被破壞，而類(lèi)胡蘿卜素分子比較穩(wěn)定，不易被破壞，所以隨著天氣變冷，葉片漸漸呈現(xiàn)類(lèi)胡蘿卜素的顏色——黃色。二、試驗(yàn)留意事項(xiàng)1．選材：應(yīng)選取鮮嫩、顏色深綠的葉片，以保證含有較多的色素。2．提取色素時(shí)研磨要快速、充分的緣由：無(wú)水酒精易揮發(fā)；為了使葉綠體完全裂開(kāi)，從而能提取到較多的色素；葉綠素極不穩(wěn)定，會(huì)在活細(xì)胞中的葉綠素水解酶作用下水解。3．制備濾紙條：剪取兩角，以保證色素在濾紙條上集中均勻、整齊，便于觀看試驗(yàn)結(jié)果，否則，會(huì)形成弧形色素帶。4．畫(huà)濾液細(xì)線要細(xì)而直，且干燥后重復(fù)畫(huà)2～3次以增加色素含量。5．色素分別：濾液細(xì)線不要觸及層析液，否則色素將溶解到層析液中，導(dǎo)致色素帶不清楚。三、試驗(yàn)試劑的作用1．無(wú)水乙醇用于提取綠葉中的色素。2．層析液用于分別綠葉中的色素。3．研磨時(shí)加入的二氧化硅可使研磨更充分。4．碳酸鈣可防止研磨過(guò)程中色素被破壞。[特殊提示]綠葉中色素提取分別試驗(yàn)特別現(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過(guò)淺的緣由分析：①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取濃度太低。④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊：濾紙細(xì)線畫(huà)得過(guò)粗。(3)濾紙條看不見(jiàn)色素帶：①遺忘畫(huà)濾液細(xì)線。②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中。[例1](新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)關(guān)于葉綠素的敘述，錯(cuò)誤的是()A．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素B．被葉綠素吸取的光可用于光合作用C．葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸取峰值不同D．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸取綠光[解析]葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素，A項(xiàng)正確。葉綠素a和葉綠素b吸取的光能可用于光合作用的光反應(yīng)，B項(xiàng)正確。在紅光區(qū)葉綠素a的吸取峰值高于葉綠素b，C項(xiàng)正確。植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素吸取綠光最少，綠光被反射出來(lái)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]D[例2](江蘇高考)關(guān)于葉綠體中色素的提取和分別試驗(yàn)的操作，正確的是()A．使用定性濾紙過(guò)濾研磨液B．將干燥處理過(guò)的定性濾紙條用于層析C．在畫(huà)出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫(huà)線2～3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(guò)濾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；紙層析法分別濾液中色素時(shí)，需用干燥的定性濾紙，B項(xiàng)正確；畫(huà)出一條濾液細(xì)線后需等濾液干后再重復(fù)畫(huà)線2～3次，C項(xiàng)錯(cuò)誤；研磨葉片時(shí)應(yīng)用無(wú)水乙醇溶解色素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]B[課堂歸納][網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]填充：①葉綠素a、葉綠素b②胡蘿卜素、葉黃素③類(lèi)囊體④類(lèi)囊體⑤DNA[關(guān)鍵語(yǔ)句]1．無(wú)水乙醇能提取綠葉中的色素，層析液可分別色素。2．用無(wú)水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在無(wú)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集中得快，