5.4.1 捕获光能的色素和结构导学案-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

5.4.1捕获光能的色素和结构学案 【学习目标】 1.阐明“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法。 2.说出植物捕获光能的色素的种类和作用。 3.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 【学习重难点】 1．说出叶绿体的结构和功能。(重点) 2．说出绿叶中色素的种类和作用。(重点) 3．理解实验“绿叶中色素的提取和分离”的实验原理和方法。(重难点) 【预习新知】 捕获光能的色素 1．绿叶中色素的功能和合成 (1)功能：色素可以吸收、传递和转化光能。 (2)影响叶绿素合成的因素 叶绿素的合成易受光照、温度和矿质元素等因素影响。 ①光照：光是影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而黑暗条件下叶片发黄。 ②温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，叶片发黄。 ③矿质元素：叶绿素中含N、Mg等元素，若缺少这些元素，将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。 2．实验结果——有关色素带的分析 (1)从色素带的位置可知，各种色素在层析液中溶解度的高低依次为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。(记忆口诀：胡、黄、a、b) (2)从色素带的宽度可知，各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。 3．注意事项及原因分析 过程 注意事项 原因分析 提取色素 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 研磨时加无水乙醇 溶解色素 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素 迅速、充分研磨 减少乙醇挥发，充分溶解色素 盛放滤液的试管口加棉塞 减少乙醇挥发和色素氧化 分离色素 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠 滤液细线干燥后再重画一到两次 使分离出的色素带清晰分明 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中 叶绿体的结构适于进行光合作用 1．叶绿体中色素的吸收光谱 色素种类 吸收光 吸收光谱图示 叶绿素(含量约占3/4) 叶绿素a (蓝绿色) 吸收红光和蓝紫光 叶绿素b (黄绿色) 吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素(含量约占1/4) 胡萝卜素(橙黄色) 吸收蓝紫光 叶黄素(黄色) 吸收蓝紫光 2.叶绿体的结构及功能 (1)结构： ①双层膜：分为内膜和外膜，其主要功能是控制物质进出叶绿体。 ②基粒：由囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。 ③基质：在基粒与基粒之间充满基质，基质中含有与光合作用有关的酶。 (2)功能： 叶绿体内的基粒和类囊体扩展了受光面积，含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 3．叶绿体功能的验证实验 (1)实验过程及现象： (2)实验结论： ①叶绿体是进行光合作用的场所。 ②O2是由叶绿体释放的。 (3)实验设计巧妙之处： ①实验材料选择水绵和好氧细菌：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，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用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。 ④进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验：明确实验结果完全是由光照引起的。 【易错提示】 绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 （1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析： ①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。 ②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少。 ③一次加入大量的无水乙醇，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：滤液细线画得过粗。 （3）滤纸条看不见色素带： ①忘记画滤液细线。 ②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 【巩固训练】 1.采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述正确的是( ) A.应在研磨叶片后添加适量CaCO3防止叶绿素被破坏 B.添加石英砂、加快研磨速度和延长研磨时间均有助于充分提取色素 C.分离色素时需沿铅笔细线在滤纸条上画一条细而直的滤液细线 D.滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带，黄绿色的条带最粗 2.下列对“绿叶中色素的提取和分离”实验描述错误的是( ) A.研磨叶片时加二氧化硅的目的是使研磨更加充分 B.随层析液在滤纸条上扩散速度最快的色素是胡萝卜素 C.最宽的一条色素带中的色素主要吸收蓝紫光 D.实验应在通风条件下进行，实验结束后用肥皂将手洗干净 3.用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到