资源简介

5.4.1捕获光能的色素和结构学案
【学习目标】
1、说出叶绿体的结构和功能
2、说出色素的种类及功能
3、进行绿叶中色素的提取和分离
【学习重难点】
教学重点
1.绿叶中色素的提取和分离实验。
2.绿叶中色素的种类和作用。
3.叶绿体的结构与功能。
教学难点
绿叶中色素的提取和分离实验。
【预习新知】
捕获光能的色素
1．生物圈得以维持运转的基础：太阳光能的输入、捕获和转化。唯一能够捕获和转化光能的生物学途径：光合作用。
2．实验：绿叶中色素的提取和分离
(1)实验原理
(2)实验步骤
提取色素
②分离色素
3．观察结果
滤纸条上色素带有四条，如下图所示：
结果分析：
(1)色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。
(2)色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。
(3)色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。
(4)相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。
4．绿叶中色素的吸收光谱
(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合而成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
(2)叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体
(1)叶绿体的结构
②色素及酶的分布
(2)分布：主要分布在植物的叶肉细胞内。
(3)功能：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
2．叶绿体功能的实验验证
(1)实验者：德国科学家恩格尔曼。
(2)实验过程及现象
资料1：
②紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚在红光和蓝紫光区域。
(3)实验结论
①叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
②叶绿体主要吸收红光和蓝紫光。
(4)实验设计的巧妙之处
①实验材料用水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气的部位。
②没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
③用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对比试验。
④临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
资料2：
在叶绿体的类囊体和基质中，含有多种进行光合作用的酶。
该资料说明光合作用的有关生化反应在叶绿体中进行。
3．总结
在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
【易错提示】
绿叶中色素提取实验注意事项
(1)分离色素时，一般选择新鲜的绿色叶片，因为新鲜绿叶中叶绿素的含量较高。
(2)研磨过程中加入无水乙醇的作用是溶解色素。
(3)研磨过程要迅速、充分，目的是防止乙醇挥发，并使色素充分溶解。
(4)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，且主要保护的是叶绿素。
(5)二氧化硅的作用是使叶片研磨充分。
(6)盛放滤液的试管口(烧杯)要塞严，目的是防止乙醇挥发和色素氧化。
【巩固训练】
1.为研究光照强度对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶片中的色素，用石油醚进行纸层析，下图为层析后滤纸条的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。下列叙述错误的是( )
A.色素Ⅳ为黄绿色，其在无水乙醇中的溶解度最低，所以在滤纸条的最下方
B.强光照导致了该植物叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，有利于该植物抵御强光照
C.提取色素时，加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏，加入二氧化硅使研磨充分
D.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰值不同，这两种色素主要吸收蓝紫光和红光
2.光合作用和呼吸作用是植物细胞两大重要的生理功能。下列关于光合作用和呼吸作用原理的应用叙述，正确的是
A.应在低温、无氧、一定湿度的环境条件下储存水果、蔬菜
B.人体皮肤破损后，使用透气的创口贴，可抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸
C.用蓝紫色薄膜建成的温室大棚光合作用效率高于无色透明薄膜建成的大棚
D.大棚种植蔬菜时多施农家肥，有利于蔬菜吸收有机物增加产量
3.下列关于高等植物细胞内色素的叙述,错误的是( )
A.所有植物细胞中都含有4种色素
B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
4.如图为某细胞中分离得到的两种细胞器（其中甲中有部分其他结构附着），下列相关叙述错误的是( )
A.两种细胞器中，只有乙与能量转换有关
B.两者的双层膜结构都利于化学反应的顺利进行
C.乙内膜向内折叠形成嵴，乙是细胞有氧呼吸的主要场所
D.两者在胰岛素的分泌过程中都是必不可少的，发挥着重要的作用
5.下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是( )
A.都以光能作为能源
B.这两类作用都是真核生物特有的方式
C.进行光合作用的生物属于自养生物，进行化能合成作用的生物属于异养生物
D.都能将CO2和水合成为有机物
参考答案
1.答案：A
解析：A、各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快，滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素Ⅳ为叶绿素b，为黄绿色，在层析液中的溶解度最低，所以在滤纸条的最下方，无水乙醇是提取色素的溶剂，A错误；
B、强光照和正常光照相比，下面两条条带变窄，上面两条变宽，说明强光照导致了该植物的叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照，B正确；
C、提取色素时，加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏，加入二氧化硅使研磨充分，C正确；
D、色素Ⅲ是叶绿素a、Ⅳ是叶绿素b，叶绿素a和叶绿素b吸收光谱的吸收峰波长不同，这两种色素主要吸收蓝紫光和红光，D正确。
故选A。
2.答案：B
解析：A、粮食的储存应在低温、低氧、干燥的条件下进行，水果和蔬菜应在低温、低氧和一定的湿度条件下进行，A错误;B、由于氧气能抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸，所以在包扎伤口时，使用透气的创口贴，以达到抑制厌氧型菌的无氧呼吸，B正确;C、蓝紫色薄膜会影响阳光的穿透率，植物得不到生长所需要的温度和阳光，所以用蓝紫色薄膜建成的温室大棚光合作用效率低于无色透明薄膜建成的大棚，C错误;D、大棚种植蔬菜时，应多施农家肥，其中的有机物被分解者分解成无机盐后可为光合作用提供原料CO2，但是蔬菜不能直接吸收有机物增加产量，D错误。故选B,
3.答案：A
解析：A、高等植物体内没有叶绿体的细胞就没有光合色素，如根尖细胞，A错误；B、有些植物的液泡中也含有水溶性色素，但不参与光合作用，B正确；CD、植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，可以吸收光能，CD正确。故选：A。
4.答案：B
解析：A、甲内质网和能量转换无关，乙线粒体能将有机物中的化学能转变为ATP中活跃化学能和热能，故两种细胞器中，只有乙与能量转换有关，A正确;B、甲内质网是单层膜构成的膜性管状系统，B错误;C、乙线粒体内膜向内折叠形成嵴，乙是细胞有氧呼吸的主要场所，C正确;D、胰岛素是分泌蛋白，内质网对分泌蛋白进行加工和运输，线粒体为分泌蛋白合成和分泌过程提供能量，D正确。
5.答案：D
解析：A、光合作用需要光作为能源，化能合成作用不需要光能作为能源，A错误;
B、进行化能合成作用的硝化细菌为原核生物，B错误;
C、光合作用和化能合成作用的生物都属于自养生物，C错误;
D、光合作用是利用光能将CO2和H2O合成有机物，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能将CO2和H2O合成有机物，D正确。

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