5.4绿叶中色素的提取和分离导学案-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学导学案聚焦“绿叶中色素的提取和分离”实验，围绕光合色素特性、分离原理及吸收光谱展开，通过“白化苗死亡”生活实例与“绿叶色素种类”探究问题导入，结合资料卡、思考讨论及实验结果表格搭建学习支架，助学生理解实验原理与操作细节。 该资料亮点突出，以实验探究与问题分析（如操作正误判断、结果异常原因）发展科学思维，结合生活实例（苋菜汤色素）与实验延伸（灯芯法改进）培养探究实践能力，渗透生命观念（色素功能与环境适应），习题注重操作与原理结合，提升学生应用迁移能力。

5.4光合作用与能量转化 第1课时 绿叶中色素的提取和分离（学案） 【学习目标】 1.归纳概括绿叶中4种光合色素的特性及在层析液中的溶解度规律，逻辑推理纸层析法分离色素的原理。 2.结合色素的吸收光谱特点，认同生物与环境的适应关系（如叶绿素吸收红光和蓝紫光，适应自然光环境）。 【与生活的联系】 白化苗待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。这样的现象说明了什么？ 【活动探究1】——绿叶中色素及种类 绿叶中捕获光能的只有绿色的色素吗？若还有其他色素，都是什么颜色呢？应该如何验证？ 一、绿叶中色素的提取和分离实验 1、实验原理 （1）提取原理 用 提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）。 （2）分离原理 用 分离色素。 2、材料用具 资料1：二氧化硅（SiO2）硬度极高，且呈细小颗粒状，在研磨时通过物理撞击和摩擦，打破生物组织（如叶片、细胞）的细胞壁、细胞膜等结构，避免研磨材料结块。 资料2：叶片细胞在研磨时破裂，会释放草酸、柠檬酸等有机酸，这些酸会破坏叶绿素的镁离子结合位点（导致叶绿素分解，失去原有颜色和功能）；碳酸钙（CaCO₃）作为碱性物质，可与有机酸发生中和反应，消除酸性环境。 3、方法步骤 方法步骤：（1）提取 （2）制备 （3）画 （4）分离 思考讨论1：请根据教材内容及资料卡信息，回答下列问题。 ①对研磨液进行过滤时可以用滤纸替代单层尼龙布吗？ ②将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？ ③滤纸条一端为什么要剪去两角？ ④画滤液细线时有哪些注意事项？ ⑤将带有色素的滤纸条插入层析液时，可以将滤液细线触及层析液吗？ ⑥分离绿叶中的色素时，为什么也用棉塞塞紧试管口，或用培养皿盖住小烧杯？ ⑦层析液有一定的毒性，而色素可以溶解在无水乙醇中，可以用无水乙醇替代层析液分离色素吗？ 资料1：尼龙布与滤纸的区别 对比维度 尼龙布 滤纸 孔径大小 孔径较大，孔隙均匀 孔隙较小，纤维致密 特性（吸附性） 极低吸附性，不易吸附溶液中的有效成分 强吸附性，会吸附色素、小分子等物质 过滤精度 中等，适用于拦截较大颗粒、植物残渣等，获得相对澄清的滤液 高精度，能截留微米级细小颗粒，用于获得高度澄清的滤液 资料2：色素的化学特性 色素（尤其是叶绿素）在与氧气等物质发生化学反应时，会被氧化而破坏分子结构、改变自身性质（如颜色变浅、失去吸收光能的功能）。 资料3：滤纸条的“边缘效应” 方面 边缘效应的表现 核心现象 层析液在滤纸边缘的扩散速度快于中间部分 产生原理 1. 毛细作用增强：滤纸边缘纤维排列更疏松，孔隙更大，毛细作用更强 。 2. 溶剂挥发差异：边缘处溶剂（尤其极性弱、沸点低的）更易挥发，改变液剂比例，加速扩散 主要影响 导致化合物（如色素）在边缘和中间迁移速度不一致，可能造成色素带弯曲、分离不清晰，影响结果的准确性和可重复性 。 资料4：层析液成分及其特性 层析液通常由石油醚、苯、丙酮等有机溶剂混合而成。这些物质具有两个显著特性： ①易挥发：在常温下容易变成气体挥发到空气中。 ②有一定毒性：吸入其挥发的气体可能对人体健康造成损害，如刺激呼吸道或影响神经系统。 4、实验结果 色素种类 色素颜色 扩散速度 溶解度 色素带宽度 色素含量 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素ａ 叶绿素ｂ 【课堂练习1】 正常实验结果如左下图所示，若操作不当会产生①-④不同的结果，请你分析实验结果失败的原因。 A.研磨时未加入二氧化硅 B.研磨时未加入二氧化硅 C.选择黄叶为实验材料 D.用滤纸替代尼龙布进行过滤 E.画滤液细线时只画一次 F.分离色素时滤纸未插入层析液中 1.造成①结果的原因有 2.造成②结果的原因有 3.造成③结果的原因有 4.造成④结果的原因有 【课堂练习2】 某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了如下操作，该同学的操作有误的是(　　) ①将5g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1cm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。 A．① B．①② C．①②③ D．①②③④ 【实验延伸1】色素分离的改进——灯芯法 【实验延伸2】植物中其他色素的分离 生活中我们烹饪出的苋菜汤是紫红色，是什么色素？可以使用本实验的原理和方法分离这些色素吗？层析液成分有何区别？与色素的何种理化性质有关？ 【知识拓展】 1.分光光度法：分光光度计可产生特定波长的光源，当光线透过测试的样品后，部分光线被吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度。 2.叶绿素仪法：通过测量叶片对两个特定波长的透射光差异，直接给出一个相对读数（SPAD值）。 【活动探究4】——光合色素的吸收光谱 资料：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，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。 叶绿素主要吸收 ，类胡萝卜素主要吸收 。不吸收 。 思考讨论2：叶绿素仪法是通过测量叶片对 色的透射光差异，直接给出一个相对读数。 【课堂练习3】 研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b将 ，吸光能力 ，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。 【课堂练习4】 高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素 a 和叶绿素 b 之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素 a ／叶绿素 b 的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述正确的是（　 ） A．缺少微量元素镁时，①②的合成都会受到影响 B．利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端 C．与①②不同，类胡萝卜素主要吸收红光 D．弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 学科网（北京）股份有限公司 $