5.4.1捕获光能的色素和结构导学案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捕获光能的色素和结构，通过绿叶中色素的提取分离实验操作，引导学生掌握色素种类、提取分离原理及异常分析，衔接叶绿体结构特点，构建从色素到功能的学习支架。 资料突出科学探究与生命观念，实验步骤规范且含异常原因分析，强化结构与功能观，习题结合植物工厂等实际情境及实验数据题，助力学生提升实验设计能力与科学思维，便于自主学习与教师教学评估。

5.4.1捕获光能的色素和结构 导学案 【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】 学习重点： 1、叶绿体适于光合作用的结构特点 学习难点： 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 【知识导航】 1.【实验】绿叶中色素的提取和分离 (1)色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇（体积分数100%酒精）中。 (2)色素的分离：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的 快，反之则慢，这样，色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。分离方法：纸层析法。 (3)试剂及药品作用 ①无水乙醇作用：溶解、提取色素一： ②层析液作用： 分离色素 ③Si02作用：破坏细胞结构，使吐片研磨更充分；④CC03作用：保护叶绿素/防止研磨中叶绿素被破坯 (④)分离过程中不能让滤液细线触及层析液，原因是避免滤液细线中的色素直接溶于层析液中 (5)色素分离结果（见右图） 色素颜色 滤纸条上观察到4条色素带，自上而下依次是胡萝卜素、 叶黄素 胡萝卜素橙黄色 叶绿素a和叶绿素b。可知胡萝人素的溶解度最高，叶绿素b的 叶黄素黄色 溶解度最低；吐绿素a_的含量最多。 叶绿素a蓝绿色 叶绿素b黄绿色 (6)提取和分离现象异常原因分析 I.收集到的滤液绿色过浅 原因：①未加S02,研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）含量较低一： ③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低；④未加CC0或加入过少，色素分子被破坏。 Ⅱ.滤纸条看不见色素带 原因：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。 .滤纸条色素带重叠原因：①滤液细线画的过粗一。 2.捕获光能的色素 (1)绿叶中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，其中吐绿素_含量最多（约占3/4）。 叶绿素分为叶绿素和吐绿素b,类胡萝卜素分为胡萝卜素和吐黄素 (2)叶绿素分子中含有Mg元素；叶绿素的合成需要光照条件，黑暗中植物幼苗会长成黄化苗；低 温会破坏吐绿素分子，而类胡萝卜素分子稳定，因此秋冬季多数绿色植物叶片变黄。 (3)叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收 100吸收光能(%) 蓝紫光一。叶绿素对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所 类胡萝卜素 以叶片呈现绿色。色素只能吸收可见光进行光合作用，不能吸收 50 叶绿素b 红外光和紫外光。（见右图） 代叶绿素 3.捕获光能的结构 0400450500550600650700光波长(mm) 第1页/共3页 (1)光合作用的场所是吐绿体。叶绿体增大膜面积方式： 类囊体堆叠形成基粒 (2)吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和 叶绿体基质中。 (3)叶绿体功能验证试验一一恩格尔曼实验 黑暗、无空气 ①过程：水绵+好氧菌 极细光束照射→好氧菌集中于叶绿体被光束照射_的部位 完全曝光→好氧菌分布于叶绿体所有受光的部位 ②结论：叶绿体是绿色植物光合作用的场所，氧气是由叶绿体释放的： ③评价：a.该实验设置极细光束和黑暗_、完全曝光和黑暗_两组对照。 b.自变量是光照的有无，因变量是好氧细菌的分布位置。 【习题巩固】 1.植物工厂是在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和 其他植物的高效体系。完全依靠LD灯等人工光源的植物工厂，不宜使用的光源是() A.绿光 B.红光 C.蓝光 D.白光 2.把绿叶的色素提取液放在光源与三棱镜之间，在连续可见光谱中出现暗带，暗带在光谱中分布的区 域是() A.绿光区和黄光区 B.蓝紫光区 C.红光区和蓝紫光区 D.黄光区 3.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，正确的是() A.所有植物细胞中都含有四种色素 B.植物叶片呈现绿色的原因是色素吸收了绿光 C.光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 D.叶绿体中的色素在植物生长的不同时期含量稳定不变 4.下图为某研究小组的同学从绿叶中分离的色素在滤纸条上的分布情况，下列叙述正确的是（) A.a色素带对应的色素为胡萝卜素 B.b色素带主要吸收红光和蓝光 C.c色素带最宽，说明其溶解度最高 D.d色素带颜色为橙黄色 5.图中①和②是用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的2个主要操作步骤，下列对两个 操作的叙述，正确的是() 第2页/共3页 ⊙ ② A.①中加入的碳酸钙可以促进研磨 B.①中加入体积分数为50%的酒精溶液 C.②中加入层析液 D.②中滤液细线应浸没在层析液中 6.(2025湖南长沙开学考试)为对绿叶中色素的提取和分离实验进行深入探究，某兴趣小组选 用酒精水浴加热的方法来提取色素，并探究了水浴温度对实验的影响。以下是色素提取的相关 实验步骤： ①取四支大试管并编号，每组称取2g新鲜菠菜叶，用剪刀剪碎后放入大试管底部。 ②取不同水浴锅，将温度分别设定为30℃、50℃、70℃、90℃。 ③四支大试管中各加入2L无水乙醇和少量碳酸钙，塞好棉塞，用试管夹夹住大试管分别放入 上述水浴锅中，保温4min后取出试管，过滤。 ④每支试管取适量滤液，使用分光光度计分别于663nm、646nm和470nm波长处测定吸光度。 根据所测得的吸光度计算出提取液中叶绿素、叶绿素b和类胡萝卜素的浓度及含量，所得实验 数据如下表。请分析回答下列问题： 单位鲜重的菠菜绿叶中各色素含量(mg/g) 温度 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 30C 1.658 1.137 ).305 50C 2.192 1.206 ).355 70C 2.418 1.302 .426 90C 2.395 1.247 ).385 ()若实验中吸光度的测定数值过大，反而增大了实验误差，改进措施 是 (2)由实验数据可知，在 温度条件下提取到的色素含量相对较高，原因可能是在该温度条 件下，一方面叶肉细胞中的色素释放比较彻底，另一方面 答案 1--5ACCAC 6.(1)将滤液稀释后再进行吸光度的测定(2)70℃色素未被大量破坏 第3页/共3页