2024-2025學(xué)年高中生物第四章第二節(jié)第2課時光合色素與光能的捕獲學(xué)案含解析蘇教版必修1

PAGEPAGE13第2課時光合色素與光能的捕獲1.葉綠體中的色素存在類囊體膜上，主要有胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。2．類胡蘿卜素由胡蘿卜素和葉黃素組成，主要汲取藍(lán)紫光；葉綠素a和葉綠素b組成葉綠素，主要汲取紅光和藍(lán)紫光。3．提取葉綠體中的色素用無水乙醇，因為葉綠體中的色素能夠溶解在無水乙醇等有機(jī)溶劑中。4．分別色素利用紙層析法，葉綠體中的色素在層析液中溶解度不同，在濾紙上擴(kuò)散的速度也不同，溶解度越大，擴(kuò)散越快，擴(kuò)散的距離就越遠(yuǎn)。5．在濾紙上擴(kuò)散距離從近到遠(yuǎn)依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素和胡蘿卜素。一、提取和分別葉綠體中的光合色素1．原理(1)無水乙醇能夠溶解綠葉中的各種光合色素。(2)色素在層析液中的溶解度不同，因而在濾紙上的擴(kuò)散速度也有差異。2．步驟(1)提取色素：(2)制備濾紙條：將打算好的略短于燒杯高度、寬1cm的干燥濾紙條，在其一端剪去兩角，然后在距該端大約1cm處用鉛筆畫一條細(xì)線。(3)畫濾液細(xì)線：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆畫的細(xì)線畫一條細(xì)而直的濾液細(xì)線，吹干后重復(fù)畫若干次。(4)分別色素：如下圖所示。(5)視察結(jié)果：如下圖所示。二、葉綠體中光合色素的功能1．葉綠素：主要汲取紅光和藍(lán)光。2．胡蘿卜素和葉黃素(1)主要汲取藍(lán)紫光。(2)愛護(hù)葉綠素免遭強(qiáng)光損害。1．推斷下列說法的正誤(1)只有無水乙醇能夠溶解葉綠體色素(×)(2)色素在層析液中的溶解度越大，在濾紙上的擴(kuò)散速度越快(√)(3)研磨時加入碳酸鈣的目的是愛護(hù)色素(√)(4)層析時須要干燥濾紙(√)(5)畫濾液細(xì)線的標(biāo)準(zhǔn)是細(xì)、直、齊(×)(6)葉綠體色素都能汲取藍(lán)紫光(√)2．從簇新的菠菜葉片提取葉綠體色素，發(fā)覺提取液明顯偏黃綠色，最可能的緣由是()A．加入的二氧化硅太多B．沒有加入碳酸鈣C．過濾不徹底解析：選B提取色素時加入二氧化硅的目的是為了研磨充分，加入的二氧化硅太多不會導(dǎo)致提取液偏黃；加入碳酸鈣的目的是愛護(hù)色素，因為葉綠體中的葉綠素不穩(wěn)定，簡單被破壞，所以沒有加入碳酸鈣會導(dǎo)致提取液明顯偏黃綠色；過濾不徹底不影響葉綠素的含量。3．試驗中，從菠菜葉片中提取葉綠體色素常用的溶劑為()A．1%NaOHB．水C．無水乙醇解析：選C由于葉片中葉綠素色素不溶于水，但能溶于有機(jī)溶劑，所以在從菠菜葉片中提取葉綠素色素常用的溶劑為無水乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑。4．在進(jìn)行“提取和分別葉綠體中的光合色素”試驗中，為了愛護(hù)色素加入的物質(zhì)是()A．無水乙醇B．碳酸鈣C．二氧化硅解析：選B加入少量CaCO3，可以中和細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)酸，防止有機(jī)酸奪取葉綠素中的鎂離子而破壞葉綠素，從而起到愛護(hù)色素的作用。5．在進(jìn)行色素的提取和分別的試驗時不讓層析液觸及濾液細(xì)線的緣由是()A．濾紙上幾種色素會擴(kuò)散不勻稱而影響試驗結(jié)果B．濾紙上的濾液細(xì)線會變粗而使色素太分散C．色素會溶解在層析液中而使試驗失敗解析：選C濾液細(xì)線不能觸及層析液，否則色素溶解到層析液中，將得不到清楚的色素帶。6.葉綠體中有多種色素，可以用紙層析方法將它們分別。右圖為紙層析結(jié)果示意圖，其中Ⅳ是()A．葉綠素aB．葉綠素bC．葉黃素解析：選B用紙層析法分別葉綠體中色素時，所得濾紙條上應(yīng)當(dāng)有四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)。所以Ⅳ是葉綠素b。7．對綠色植物光合作用最有效的一組光是()A．紅光和藍(lán)綠光 B．紅光和藍(lán)紫光C．紅光和橙光解析：選B葉綠素a和葉綠素b主要汲取藍(lán)紫光和紅光；胡蘿卜素和葉黃素主要汲取藍(lán)紫光，所以對綠色植物光合作用最有效的一組光是紅光和藍(lán)紫光。

核心要點(一)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,))對“提取和分別葉綠體中的光合色素”試驗分析1．原理剖析(1)提取色素：葉綠體中的各種光合色素能夠溶解在無水乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑中。(2)分別色素：葉綠體中的色素都能溶解在層析液中，在層析液中的溶解度不同；溶解度大的色素分子隨層析液在濾紙上擴(kuò)散快，反之則慢，所以不同色素可以在濾紙上因擴(kuò)散速度不同而分開，各種色素在濾紙上形成不同的色素帶。2．試劑及對試驗結(jié)果的分析試劑作用缺少或替換的試驗結(jié)果無水乙醇溶解光合色素用水替換，提取不到光合色素碳酸鈣愛護(hù)葉綠素缺少，葉綠素被破壞，濾紙條上不會出現(xiàn)藍(lán)綠色或黃綠色的色素帶，或色素帶窄二氧化硅研磨充分缺少二氧化硅，色素帶窄或不出現(xiàn)層析液使色素隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散開來，使色素分別3.試驗勝利的關(guān)鍵點分析勝利的關(guān)鍵點理由葉片簇新、墨綠色保證色素的含量研磨快速、充分葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，保證提取到較多的葉綠素；削減無水乙醇的揮發(fā)量收集濾液后，剛好用棉塞塞緊試管口防止無水乙醇的揮發(fā)制備濾紙條剪去兩角削減邊緣效應(yīng)，使色素在濾紙上擴(kuò)散勻稱濾液細(xì)線要細(xì)、直、齊、重復(fù)細(xì)、直、齊：色素帶分別清楚；重復(fù)：增加色素的含量，增大色素帶的寬度濾液細(xì)線不能觸及層析液觸及層析液會使色素溶解在層析液中，導(dǎo)致濾紙條上無清楚色素帶[名師點撥]防止無水乙醇和層析液過度揮發(fā)的措施(1)快速研磨。(2)濾液收集完畢后，剛好用棉塞塞緊試管口。(3)層析時用培育皿覆蓋燒杯。[題組沖關(guān)]1．紙層析法分別光合色素時，可用試管代替燒杯進(jìn)行層析。下列分別裝置示意圖正確的是()解析：選C層析液簡單揮發(fā)，須要用棉塞塞緊管口，另外濾液細(xì)線若觸到層析液，則色素會溶解在層析液中，濾紙條上得不到色素帶。2．對提取光合色素、進(jìn)行紙層析分別試驗中各種現(xiàn)象的說明，正確的是()A．未見色素帶，說明材料可能為黃化葉片B．色素始終在濾紙上，是因為色素不溶于層析液C．提取液呈綠色，是由于含有葉綠素a和葉綠素b較多D．葉黃素排在濾紙條最前方，是因為其在提取液中的溶解度最高解析：選C未見色素帶，其緣由是操作失誤；葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇、層析液等中；由于葉綠素含量比類胡蘿卜素多且葉綠素呈現(xiàn)綠色，所以，提取液呈綠色；胡蘿卜素在層析液(而不是提取液)中擴(kuò)散得最快。核心要點(二)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,))光合色素與光能的捕獲1．恩吉爾曼的試驗(1)試驗設(shè)計：裝片試驗操作試驗結(jié)果水綿和能運(yùn)動的好氧細(xì)菌制成的臨時裝片沒有空氣的黑暗環(huán)境，用極細(xì)光束照耀水綿細(xì)菌聚集在被光束照耀的葉綠體部位置于光下細(xì)菌分布于葉綠體全部受光部位光通過三棱鏡照耀水綿細(xì)菌大量聚集在紅光和藍(lán)光區(qū)的葉綠體部位(2)試驗結(jié)論：①葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。②葉綠體中的光合色素能夠有效汲取和利用紅光和藍(lán)紫光。③O2是由葉綠體釋放的。[名師點撥]試驗設(shè)計的奇妙之處(1)選材奇妙。①水綿的葉綠體為螺旋帶狀，便于視察。②好氧細(xì)菌聚集的部位和多少可以確定氧氣的釋放位置和多少。(2)比照試驗的奇妙。①進(jìn)行黑暗和曝光的對比試驗，明確試驗結(jié)果完全是由光照引起的。②臨時裝片放在黑暗沒有空氣的環(huán)境中，解除了大氣中氧氣對試驗的影響。2．色素的種類和汲取光譜圖示僅表明葉綠素對紅光和藍(lán)光的汲取量較大，對黃綠光的汲取量較小，并非不汲取；而類胡蘿卜素的曲線也僅表示對藍(lán)紫光的汲取量較大，對其他光汲取量較小。[題組沖關(guān)]3．恩吉爾曼將載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，進(jìn)行局部照光處理。這個試驗的目的是證明()A．光合作用須要光B．產(chǎn)生氧氣須要光C．光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于水D．光合作用中氧氣由葉綠體釋放解析：選D沒有空氣的黑暗環(huán)境解除了光照和氧氣對試驗結(jié)果的影響，局部照光證明光合作用中氧氣由葉綠體釋放。4．下圖為正常綠色植物的葉綠素a的汲取光譜、葉綠體色素總汲取光譜以及光合作用的作用光譜(作用光譜代表各種波長下植物的光合作用效率)，以下對該圖的分析錯誤的是()A．圖示表明葉綠素a主要汲取紅光和藍(lán)光B．總汲取光譜是代表葉綠體四種色素對光能的汲取C．圖示表明只有葉綠素a汲取的光能才能用于光合作用D．總汲取光譜與光合作用的作用光譜基本一樣，說明葉綠體色素汲取光能都能參與光合作用解析：選C圖示中，葉綠素a的汲取值有兩個波峰，主要集中于紅光和藍(lán)光區(qū)；總汲取光譜是指葉綠體色素總汲取值，葉綠體含四種光合色素；圖示中，作用光譜的改變趨勢與總汲取光譜特別相像，說明色素汲取的光均可用于光合作用。一、選擇題1．提取光合色素時，用于愛護(hù)色素免受破壞的物質(zhì)是()A．SiO2 B．CaCO3C．無水乙醇 D．層析液解析：選BSiO2有助于破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使研磨充分；加入CaCO3的作用是防止液泡中酸性物質(zhì)破壞色素，即防止色素被破壞；無水乙醇用于提取葉綠體中的色素；層析液用于分別色素。2．通過紙層析法分別葉綠體色素，結(jié)果在濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，自上而下依次為()A．葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素bB．胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、葉黃素C．胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素bD．葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素解析：選C在濾紙條上出現(xiàn)了四條色素帶，從上到下依次是：胡蘿卜素(最窄)、葉黃素、葉綠素a(最寬)、葉綠素b。3.下面是關(guān)于葉綠體中色素的提取和分別試驗的幾種敘述，其中正確的是()A．色素提取的原理是色素在層析液中的溶解度不同B．研磨葉片時加SiO2的作用是使研磨更加充分C．色素分別的結(jié)果可以用該圖表示(1、2、3、4分別是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b)D．1號色素在層析液中的溶解度最大解析：選B研磨葉片時加CaCO3的作用是防止色素被破壞，加SiO2的目的是使研磨充分。4.右圖顯示簇新菠菜葉的光合色素紙層析結(jié)果，下列敘述正確的是()A．色素帶①是葉綠素aB．寒冷時，色素帶④較色素帶②更易被破壞C．色素帶③的擴(kuò)散速度小于②D．色素帶③和④屬于類胡蘿卜素解析：選D色素帶②是葉綠素a；寒冷時，葉綠素簡單被破壞而使葉片呈黃色，所以色素帶②較色素帶④更易被破壞；色素帶③在②的上方，其擴(kuò)散速度明顯大于②；色素帶①②屬于葉綠素，色素帶③和④屬于類胡蘿卜素。5.右圖所示為某同學(xué)做“提取和分別葉綠體中的光合色素”試驗的改進(jìn)裝置，下列與之有關(guān)的敘述，錯誤的是()A．應(yīng)在培育皿中倒入層析液B．應(yīng)將濾液滴在a處，而不能滴在b處C．試驗結(jié)果應(yīng)得到四個不同顏色的同心圓(近似圓形)D．試驗得到的若干個同心圓中，最小的一個圓呈橙黃色解析：選D分別色素采納的是紙層析法，所以要在培育皿中倒入層析液；應(yīng)將濾液滴在a處，而不能滴在b處，否則濾液會溶于層析液中；綠葉中含有四種色素，因此試驗結(jié)果應(yīng)得到四個不同顏色的同心圓；試驗得到的四個同心圓的顏色從內(nèi)到外依次是黃綠色、藍(lán)綠色、黃色和橙黃色，即最大的一個圓呈橙黃色。6．光合色素能夠在濾紙上彼此分別開的緣由是()A．色素提取液中的不同色素已經(jīng)分層B．陽光的照耀使各種色素能彼此分開C．色素在層析液中的溶解度不同D．無水乙醇使色素溶解并且彼此分別的擴(kuò)散速度不同解析：選C色素提取液中的不同色素并沒有分層；陽光的照耀不能使各種色素彼此分開；色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴(kuò)散的速度不同；無水乙醇使色素溶解，但不能將色素彼此分別。7．在葉綠體中色素的分別過程中，濾紙條上擴(kuò)散速度最慢的色素及其主要汲取的光是()A．葉綠素a，藍(lán)光 B．葉綠素a，紅光和藍(lán)光C．葉綠素b，藍(lán)光 D．葉綠素b，紅光和藍(lán)光解析：選D各色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，葉綠素b溶解度小，擴(kuò)散速度慢；葉綠素b主要汲取紅光和藍(lán)光。8．某同學(xué)在進(jìn)行“光合色素的提取和分別”試驗時，進(jìn)行了以下操作：①將5g簇新菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無水乙醇后干脆進(jìn)行研磨②將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鋼筆畫一條橫線③為增加試驗效果，將濾液細(xì)線畫粗些④將濾紙條畫有濾液細(xì)線的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細(xì)線浸入層析液中該同學(xué)操作有誤的是()A．① B．①②C．①②③ D．①②③④解析：選D①將5g簇新菠菜葉剪碎放入研缽中，加入無水乙醇、SiO2、CaCO3以后，快速研磨；②將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鉛筆畫一條細(xì)線；③用毛細(xì)吸管吸少量濾液，沿鉛筆畫的細(xì)線處當(dāng)心勻稱地畫出一條濾液細(xì)線；④把畫好細(xì)線的濾紙條插入層析液中，濾液細(xì)線不能觸及層析液，不能搖擺。9.右圖為水綿結(jié)構(gòu)模式，恩吉爾曼進(jìn)行試驗時，把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細(xì)光束對水綿細(xì)胞的不同部位(如a處)做點狀投射，發(fā)覺水中的好氧細(xì)菌明顯聚集在葉綠體被光投射處；若將裝片完全暴露在光下，好氧細(xì)菌則分布在葉綠體全部受光部位的四周。此試驗證明白()A．氧氣是由水分解來的B．葉綠體是光合作用的場所C．光合作用能產(chǎn)生淀粉D．光合作用需以二氧化碳作原料解析：選B由題意可知，只有被光照耀到的葉綠體部位才能產(chǎn)生氧氣。二、非選擇題10．中國的飲食講究“色香味”，顏色會影響消費(fèi)。小李同學(xué)擬研發(fā)“綠色”食用色素，他以生長很快的入侵植物水葫蘆為材料進(jìn)行如下試驗。Ⅰ.提取葉綠素Ⅱ.探究pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響取一些葉綠素粗產(chǎn)品，配成肯定濃度的溶液，于室溫(約25℃)下進(jìn)行試驗，方法和結(jié)果如下表：試驗組號葉綠素溶液(mL)調(diào)pH至處理時間(min)溶液顏色①3.0Y10綠色②3.07.010綠色③3.06.010黃綠色④3.05.010黃褐色注：葉綠素被破壞后變成黃褐色。依據(jù)所學(xué)學(xué)問和試驗結(jié)果，請回答：(1)提取食用葉綠素的X應(yīng)當(dāng)為______________________________，緣由是_______________________________________________________________。(2)表中Y應(yīng)當(dāng)為________，緣由是________________________________________________________________________________________________________________。(3)若用作食品色素，自然葉綠素不適用于______________食品，否則_____________________________________。(4)小李想了解葉綠素產(chǎn)品中是否含有其他色素，請你供應(yīng)一個檢測方法________________________；主要步驟__________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)提取食用葉綠素的X應(yīng)當(dāng)為對人無害的有機(jī)溶劑(食用酒精)，緣由是葉綠素溶于有機(jī)溶劑和應(yīng)考慮溶劑對人體的影響。(2)由表中可知，該試驗以1.0作為pH梯度進(jìn)行試驗，所以Y為8.0。(3)由表格信息可知，酸性條件下可使葉綠素變成黃褐色，所以若用作食品色素，自然葉綠素不適用于pH小于6.0的食品，否則葉綠素會由于酸性而被破壞。(4)可采納紙層析法分別色素，其主要步驟：①制備濾紙條，②畫色素液細(xì)線，③用層析液分別色素，④視察色素帶。答案：(1)對人無害的有機(jī)溶劑(食用酒精)葉綠素溶于有機(jī)溶劑和應(yīng)考慮溶劑對人體的影響(2)8.0以1.0作為pH梯度進(jìn)行試驗，應(yīng)考慮堿性pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響(3)pH小于6.0葉綠素會由于酸性而被破壞(4)紙層析法①制備濾紙條；②畫色素液細(xì)線；③用層析液分別色素；④視察色素帶一、選擇題1．光合色素提取試驗中，相宜的試驗材料是()A．菠菜葉片 B．洋蔥鱗莖C．馬鈴薯塊莖 D．番薯塊根解析：選A菠菜葉片的葉肉細(xì)胞中含有大量的葉綠體，可以用于提取葉綠體色素；洋蔥鱗莖、馬鈴薯塊莖、番薯塊根沒有葉綠體，無法提取光合色素。2．從高等植物葉片中分別得到4種色素，其中呈橙黃色的是()A．葉綠素a B．葉綠素bC．胡蘿卜素 D．葉黃素解析：選C葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色，胡蘿卜素呈橙黃色，葉黃素呈黃色。3．下圖是簇新小麥綠葉的四種光合色素在濾紙上的分別結(jié)果，以下敘述正確的是()A．四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大B．小麥在收獲季節(jié)，葉片中的色素量是(甲＋乙)＞(丙＋丁)C．分別色素時，為使色素帶清楚分明，須待濾液細(xì)線干燥后再畫若干次D．四種色素中，甲和乙在紅光區(qū)的汲取峰值相同解析：選C甲、乙、丙、丁依次為葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素。胡蘿卜素在層析液中溶解度最大；小麥?zhǔn)斋@季節(jié)，葉綠素分解，含量降低，所以(甲＋乙)＜(丙＋丁)；待濾液細(xì)線干燥后再畫若干次可以增加色素的含量；葉綠素b與葉綠素a都汲取紅光，但汲取峰值不同。4．在光合色素的提取和分別試驗中，加入少許二氧化硅的作用是()A．溶解色素 B．防止色素?fù)]發(fā)C．防止色素被破壞 D．有助于充分研磨解析：選D在光合色素的提取和分別試驗中，加入少許二氧化硅的作用是使研磨得充分。5．某同學(xué)在做葉綠體中色素的提取和分別試驗時，出現(xiàn)了以下操作，其中最可能導(dǎo)致濾紙條看不到色素帶的是()A．運(yùn)用放置數(shù)天顏色變黃的菠菜葉B．研磨葉片時用95%的乙醇溶解色素C．濾液細(xì)線長時間浸沒到層析液中D．將干燥處理的定性濾紙條用于層析解析：選C濾液細(xì)線長時間浸沒到層析液中，色素溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶。6．在做“光合色素的提取和分別”試驗時，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的運(yùn)用狀況如表所示(“＋”表示運(yùn)用，“－”表示未運(yùn)用)，其余操作均正常，他們所得的試驗結(jié)果依次應(yīng)為()甲乙丙丁無水乙醇－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－A．④①②③ B．②③④①C．②④①③ D．③②①④解析：選C甲同學(xué)沒有加入無水乙醇，因為色素不溶于水，所以得不到色素帶，如圖中②；乙同學(xué)操作正確，所以色素帶正常，如圖中④；丙同學(xué)沒加入CaCO3，研磨使色素被破壞，特殊是葉綠素含量削減，如圖中①；丁同學(xué)沒加SiO2，研磨不充分，全部色素含量都少，如圖中③。7．如圖是某校課外愛好小組在省農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)利用韭菜宿根進(jìn)行科學(xué)試驗，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．提取色素的原理是利用不同色素在層析液中溶解度不同B．兩組試驗的結(jié)果②中汲取光譜最明顯的差異出現(xiàn)在紅光區(qū)域C．在做提取韭菜色素時，必需加入碳酸鈣防止葉綠素研磨過程中被破壞D．在分別韭菜色素時，可以運(yùn)用93號汽油作為層析液解析：選A提取色素原理是色素能溶解在有機(jī)溶劑中。8．將長勢相同的三盆麥苗分別置于鐘罩內(nèi)，如下圖所示，若干天后，與丙盆相比，甲、乙兩盆麥苗的長勢是()A．甲、乙、丙三盆麥苗長勢相近B．乙與丙長勢相近，甲比丙長勢差C．甲與丙長勢相近，乙比丙長勢差D．甲、乙長勢都比丙好解析：選B只有綠光能透過綠色透亮膜，色素對綠光汲取最少，光合作用最弱，