第5章 第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构-【创新教程】2025-2026学年高中生物必修1五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

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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 生命观念：叶绿体的结构(特别是基粒对膜面积的扩大)与光合作用的功能相适应 科学探究：学会提取和分离绿叶中色素的实验方法，交流与讨论实验结果 [基础梳理] 一、绿叶中色素的提取和分离 1．提取绿叶中的色素 (1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂　无水乙醇　中。 (2)实验用品及作用：[连线] (3)实验步骤 2．分离绿叶中的色素 (1)原理：不同色素在层析液中的　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。 (2)实验步骤 二、绿叶中色素的种类及叶绿体的结构和功能 1．色素的种类及吸收光谱 种类 叶绿素(占　3/4　) 类胡萝卜素(占　1/4　) 叶绿素a 　叶绿素b　 胡萝卜素 　叶黄素　 颜色 　蓝绿色　 黄绿色 　橙黄色　 黄色 吸收光谱 主要吸收　蓝紫光和红光　　 主要吸收　蓝紫光 2.叶绿体的结构和功能 (1)形态：一般呈扁平的　椭球形　或　球形　。 (2)结构： (3)功能：绿色植物进行　光合作用　的场所。 [基础诊断] (1)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光( × ) (2)过滤研磨液时漏斗基部放一块剪好的滤纸进行过滤，将滤液收集到试管中( × ) (3)叶绿体中吸收光能的色素分布在叶绿体内膜上( × ) (4)叶绿体的基粒上含有与光合作用有关的色素( √ ) (5叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( × ) (6)叶绿体中进行光合作用所需的酶分布于基质和类囊体( √ ) 绿叶中的色素的提取和分离 1．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。 2．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 后再画一两次 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 ◆[互动探究] 1．在分离色素的实验中，制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？画滤液细线有什么要求？ 提示：防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。 2．在分离色素时，某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？ 提示：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。 ◆[对点训练] 1．某同学在进行绿叶中色素的提取和分离实验时，进行了以下操作： ①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨　②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线 ③为增强实验效果，将滤液细线画粗些　④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中 这些操作错误的是(　　 ) A．①　　　　　　　　　 B．①② C．①②③ D．①②③④ 解析：D　[相关操作中，正确的做法：①提取绿色叶片中的色素时，在将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5～10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。②制作滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线，而不是用钢笔。③画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素。④分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻插入层析液中，随后盖上培养皿盖，为了防止滤液细线中的色素溶于层析液中，不能让滤液细线触及层析液。] 2．在做绿叶中色素的提取和分离实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为(　　) 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ 水 ＋ － － － CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A．①②③④ B．②④①③ C．④②③① D．③②①④ 解析：B　[由表可知，甲同学加的溶剂为水，而不是有机溶剂无水乙醇，色素不溶于水，因而提取不到叶绿体中的色素，所得结果应为②；乙同学的操作正确，所得结果应为④，即自上而下依次出现胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，且叶绿素a和叶绿素b的含量较多；丙同学尽管使用了有机溶剂无水乙醇，可以提取到色素，但由于未加CaCO3，叶绿素可能会被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，应为①；丁同学未加SiO2，可能研磨不充分，导致各种色素的提取量均少于正常水平，应为③。] 绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅 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(正确做法：分次加入少量无水乙醇)； 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 ①滤液细线不直； ②滤液细线过粗． (3)滤纸条上无色素带 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 叶绿体中色素及叶绿体的功能 1．色素的种类、含量、颜色 种类 叶绿素(占3/4) 类胡萝卜素(占1/4) 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 2.吸收光谱 ①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；②类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 3．叶绿体功能的验证实验——恩格尔曼实验 (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 ◆[互动探究] 1．温室内自然光照射不足的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？ 提示：红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此可以补充这两种光达到增产的目的。 2．恩格尔曼的第一个实验中，需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中，如果把装置放在光下，细菌则分布在所有受光的部位。该实验可以得出什么结论？ 提示：该实验的结论：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 3．在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ 提示：说明叶绿体吸收较多的光是红光和蓝紫光。 ◆[对点训练] 1．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识分析，以下说法正确的是(　　) ①在晚间用大约550 nm波长的绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度　②在通过纸层析法分离出来的色素带上，胡萝卜素的印记在最上面　③土壤中缺乏镁时，对420 nm～470 nm波长的光的利用率显著减少 A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 解析：C　[由于叶片中各种色素对绿光吸收很少，所以夜间用绿光照射行道树，很难提高夜间氧气的浓度；四种色素中胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸上扩散的速率最快；土壤中缺乏镁就会使叶绿素的含量降低，明显降低了对420 nm～470 nm波长的光的吸收。] 2．1881年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入需氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是(　　) A．细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 B．需氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强 C．需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强 D．需氧细菌大量消耗O2，使水绵光合速率快，则该种光有利于光合作用 解析：B　[需氧细菌向O2 浓度高的地方聚集，据此可推断光合作用的放氧部位和光合作用强度。] 恩格尔曼实验设计的“四妙” ①实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。 ②排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。 ③观测指标设计得妙：用极细的光速点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。 ④实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。 1．下列关于叶绿素的叙述，错误的是(　　) A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素 B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用 C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 解析：D　[叶绿素的中心元素是镁离子，A正确；色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用，B正确；叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C正确；植物主要的吸收峰值在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色，D错误。] 2．下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(　　) A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素 B. 即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素 C．为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好 D. 层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失 解析：B　[CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出4种光合作用色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时加入多于10 mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发而消失，D错误。] 3．如图表示“绿叶中色素的提取和分离”实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为(　　 ) A．红色　　　　　　　　　 B．黄色 C．绿色 D．紫色 解析：B　[从图中可以看出，胡萝卜素和叶黄素的含量明显高于叶绿素a和叶绿素b的含量，故实验所用叶片呈黄色。 ] 4．某生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”和“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。实验结果如下图，下列判断正确的是(　　) 选项 组别 滤纸条编号 判断依据 A 绿叶组 甲 叶绿素a带和叶绿素b带较宽 B 嫩黄叶组 甲 叶绿素a带和叶绿素b带较宽 C 绿叶组 乙 上起的第一和第二条带较窄 D 嫩黄叶组 乙 上起的第一和第二条带较窄 解析：A　[绿叶较嫩黄叶含有更多的叶绿素a和叶绿素b。在滤纸条上，上起的第三和第四条带分别代表叶绿素a和叶绿素b，绿叶组中叶绿素a和叶绿素b所代表的两条色素带更宽。] 5．植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　) A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 解析：A　[类胡萝卜素只吸收蓝紫光，不吸收红光，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；光合作用需要吸收CO2，故可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示光合作用的作用光谱，C正确；根据吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。] $$