5.4.1捕获光能的色素和结构学案-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.4.1捕获光能的色素和结构学案 【学习目标】 1.生命观念一一结构与功能观：叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积，与光合作用的功能相适应。 2科学探究一一实验思路及设计：科学设计提取和分离色素的实验步骤，注意每个操作步骤的规范性。 【学习重难点】 教学重点：1、叶绿体适于光合作用的结构特点 教学难点：1、光合作用过程中物质和能量的变化及相互关系 2、探究影响光合作用强度的环境因素 【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 实验 原理 提取色素 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂☒无水乙醇中 各种色素在四层析液中的溶解度不同；溶解度高的随层 分离 析液在滤纸上扩散得圆快，反之则慢。因而色素就会随 色素 着丽层析液在滤纸上的扩散而分开 (2)实验步骤 软木塞 燥的 滤纸条 铅笔线 大试管 滤液细线 剪两角 层析液 提取色素 过滤 制备滤纸条 铁架台 画滤液细线 色素的分离 ①提取色素 材料：5g的新鲜绿叶 取材 处理：剪碎，放入研钵中 SiO, 作用 园有助于研磨得充分 试剂 作用 研磨 CaCO ·☒可防止研磨中色素被破坏 作用 无水乙醇溶解色素 研磨：迅速（防止溶剂挥发）、充分（使更多色素溶解在无水乙醇中） 过滤：漏斗基部放一块四单层尼龙布，将滤液迅速倒入玻璃漏斗 器材：试管 收集〈操作：将试管口用面棉塞塞严（塞严的作用：皿防止无水乙醇 挥发 ②分离色素 剪滤纸条：将区干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、 长度略小于试管长度的滤纸条，将滤纸条的一端 制备 图剪去两角 滤纸条 铅笔画线：在距这一端底部1cm处用4铅笔画一条细的横 线（不能用油笔画） 取滤液：用固毛细吸管吸取少量滤液 画滤 滤液细线：沿铅笔线均匀地画出一条细线（滤液细线要求 液细线 固细、齐、直，目的是回防止色素带重叠而影响分 离效果)》 重复画线：待滤液干后，再画一两次 倒层析液：将适量的国层析液倒入试管中 分离绿 叶中的 放滤纸条：将滤纸条（有四滤液细线的一端朝下）轻轻插入层 色素 析液中，然后用四棉塞塞紧试管口。注意：不能让 滤液细线触及层析液，否则四滤液细线中的色素 会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。 3.观察结果 滤纸条上色素带有四条，如下图所示： 胡萝卜素：☑橙黄色 4类胡萝卜素(1/4) I 叶黄素：网黄色 色素 叶绿素a:因蓝绿色 ☑叶绿素(3/4) 叶绿素：阳黄绿色 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.叶绿体中色素的吸收光谱 色素种类 吸收光 吸收光谱图示 吸收红光和蓝紫 太阳光 叶绿素 叶绿素a(蓝绿色) 光 (含量约 吸收红光和蓝紫 占3/4) 叶绿素b(黄绿色) 光 色素边液 叶绿索 类胡萝 胡萝卜素（橙黄 叶绿求a 吸收蓝紫光 类胡萝∫胡萝卜煮 卜素（含 色) 下常叶黄家 400450500550600650700 波长amm) 量约占 叶黄素（黄色） 吸收蓝紫光 暗带 绿黄光 1/4) 430-470 640-680 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。 外膜 内脑 基粒 基质 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： 水绵好氧细菌)一一→黑暗无空气极细光束照射→好氧细菌集中于叶绿体被光束照射到的 部位完全暴露在光下→好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 (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