第5章 第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构-【导与练】2023-2024学年高中生物必修1分子与细胞同步全程学习全书word（新教材，人教版）

第4节　光合作用与能量转化 第1课时　捕获光能的色素和结构 学习目标 素养定位 1.简述提取和分离色素的原理和步骤,概述色素的种类和作用。 2.阐述叶绿体的结构和功能 1.基于生物学事实和证据,通过归纳与概括叶绿体中色素的提取和分离实验,掌握每个步骤的操作规范。(科学探究) 2.能够运用结构与功能观,阐明叶绿体的结构及增加膜面积方式。(生命观念) 一、绿叶中色素的提取和分离 1.色素的提取 (1)原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 (2)实验用品及作用。 (3)实验步骤。 取材:称取5 g绿叶,剪去主叶脉,剪碎,放入研钵中 　↓ 研磨:加少许 SiO2和CaCO3,再加入5～10 mL无水乙醇,迅速、充分地研磨 　↓ 过滤:漏斗基部放一块单层尼龙布,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 　↓ 收集:用试管收集色素滤液,及时将试管口用棉塞塞严 2.绿叶中色素的分离 (1)实验原理:绿叶中的色素能溶解在层析液中,但不同的色素溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。这样,绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 (2)实验步骤。 ③分离绿叶中的色素:将适量的层析液倒入试管中,将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中,随后用棉塞塞紧试管口。 注意:不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液。 ④观察结果:滤纸条上有四条色素带,如图所示。 3.色素的种类、含量、颜色及吸收光谱 色素 种类 叶绿素 (约占3/4) 类胡萝卜素 (约占1/4) 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 色素 颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 吸收 光谱 主要吸收红光和蓝紫光 主要吸收蓝紫光 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1.光学显微镜下叶绿体的形态 一般呈扁平的椭球形或球形。 2.电子显微镜下叶绿体的结构模式图 (1)结构 (2)功能:绿色植物进行光合作用的场所。 (3)恩格尔曼的实验:①水绵光照实验发现需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。②透过三棱镜的光线照射水绵实验发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。结论是叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 3.叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础 (1)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。 (2)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。 判断正误 (1)在绿叶中色素的提取和分离实验中加入二氧化硅可以防止叶绿素被破坏。(　×　) 提示:在绿叶中色素的提取时加入二氧化硅可以使研磨更充分,分离色素时不需要二氧化硅。 (2)提取绿叶中色素时可用层析液作为溶剂。(　×　) 提示:无水乙醇常作为提取绿叶中色素的溶剂。 (3)在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作。(　×　) 提示:层析液易挥发,故层析分离时烧杯上要加盖。 (4)研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。(　×　) 提示:研磨时加入CaCO3的目的是防止研磨中色素被破坏,故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素,但会影响色素提取液的纯度。 (5)叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多。(　×　) 提示:叶片黄化,说明叶绿体中的叶绿素减少,所以吸收红光减少。 (6)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　×　) 提示:叶绿体基质中有酶分布,但没有色素。 探究一　绿叶中色素的提取和分离 如图所示为绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具,据图回答下列问题(A、B、C为三种化学物质)。 (1)图中步骤①加入研钵内的物质A是二氧化硅少许,作用是研磨充分;B是少许碳酸钙,作用是防止色素被破坏;C是5～10 mL的无水乙醇,用于溶解色素。 (2)滤纸为什么要预先干燥处理?在制备滤纸条时,为什么将一端的两个角剪掉? 提示:干燥处理的目的是使层析液在滤纸条上快速扩散;剪掉两角的目的是防止层析液沿滤纸边缘扩散过快,从而保证色素带分离整齐。 (3)图中步骤③画滤液细线的要求是什么? 提示:细、齐、直,并且待滤液干后,再重画一到两次。 (4)图中步骤④中操作的关键是什么?并说明原因。 提示:应注意滤液细线不能触及层析液。当滤纸条上的滤液细线触及层析液,色素会被层析液溶解,结果使滤纸条上得不到色素带。 (5)色素层析后,四种色素中含量最多的色素是哪种?主要吸收的光是哪种? 提示:叶绿素a,主要吸收蓝紫光和红光。 绿叶中色素提取与分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析。 ①未加二氧化硅,研磨不充分。 ②使用放置数天的绿叶,滤液中色素(叶绿素)太少。 ③一次加入大量无水乙醇,提取浓度太低。 ④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠:滤纸条没经干燥处理,滤液细线不能达到细、齐、直的要求,造成色素扩散不一