資源簡介 中小學教育資源及組卷應用平臺第5單元 細胞的能量供應和利用第5課時 能量之源——光與光合作用一 捕獲光能的色素和結構1.概述色素提取和分離實驗的原理。2.說出葉綠體中色素的種類和作用。3.說出葉綠體的結構和功能。課程重點:1.葉綠體中色素的種類和作用;2.對實驗原理的理解,對照實驗的設計和色素的提取。課程難點:對實驗原理的理解,對照實驗的設計和色素的提取。教學建議:掌握葉綠體的結構和功能;通過實驗現象,思考葉綠體中色素在層析液中溶解度的大小、含量、擴散速度、色素帶的寬窄及色素帶離濾液細線的遠近之間的關系;分析比較紙層析成功與失敗的實例,認真查找原因,掌握實驗過程需注意的事項,并列表比較四種色素的顏色、含量、吸收光譜的種類和作用等內容。 一、捕獲光能的色素1.活細胞所需的能量最終來自① 太陽能 。 2.葉綠體中色素的種類、顏色和功能種類 色素顏色 主要功能葉綠素 葉綠素a ③ 藍綠色 ⑤ 吸收藍紫光和紅光 ② 葉綠素b ④ 黃綠色 類胡蘿卜素 胡蘿卜素 ⑦ 橙黃色 ⑨ 吸收藍紫光 ⑥ 葉黃素 ⑧ 黃色 3.利用綠葉中的色素能夠溶解在⑩ 有機溶劑 中的特性,可以利用 無水乙醇 提取綠葉中的色素;利用幾種色素在層析液中 溶解度 不同,在濾紙上的 擴散速度 的不同,可以將色素分離。 二、葉綠體的結構1.葉綠體的外表有 雙層膜 ,內部有許多基粒,基粒與基粒之間充滿了 基質 。每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結構堆疊而成。這些囊狀結構稱為 類囊體 ,吸收光能的四種色素,就分布在 類囊體的薄膜 上。 2.葉綠體是進行 光合作用 的場所。它內部的巨大膜表面上,不僅分布著許多吸收光能的色素分子,還有許多進行光合作用所必需的 酶 。 3.1880年,美國科學家恩格爾曼的實驗可以得出的結論是: 葉綠體是進行光合作用的場所 , 光合作用可以釋放出氧氣 。該實驗的巧妙之處是合理地設置了 對照實驗 ,使實驗結果富有說服力。 1.吸收光能的色素分布在( )。A.葉綠體的外膜上 B.類囊體的薄膜上C.葉綠體的內膜上 D.葉綠體的基質中【解析】進行光合作用的色素只分布在葉綠體的類囊體薄膜上。【答案】B2.右圖為葉綠體結構示意圖,下列敘述不正確的是( )。A.1具有選擇透過性B.吸收光能的色素分布在2上C.與光合作用有關的酶只分布在3中D.葉綠體具有雙層膜【解析】葉綠體是由雙層膜構成的,它們具有選擇透過性,吸收光能的色素分布在類囊體薄膜上;與光合作用有關的酶分布在基粒上和基質中。【答案】C3.下列關于色素提取與分離實驗的敘述中,錯誤的是( )。A.加入SiO2有利于研磨得充分B.加入CaCO3是為了防止色素被破壞C.加入乙醇的目的是溶解色素D.濾紙條上的濾液細線中色素越少越有利于色素分離【解析】濾紙條上濾液細線的色素必須達到一定的含量,才能在濾紙條上產生明顯的色素帶;加入SiO2有利于研磨得充分;CaCO3能夠防止色素被破壞;加入乙醇的目的是溶解色素。【答案】D4.在日光下,植物葉片中的葉綠素( )。A.大量吸收綠光 B.等量吸收不同波長的光C.主要吸收藍紫光和綠光 D.主要吸收藍紫光和紅光【解析】葉綠體中不同的色素吸收不同的光,葉綠素主要吸收藍紫光和紅光。【答案】D5.把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環境里,然后用極細的光束照射水綿,通過顯微鏡觀察發現,好氧細菌在葉綠體被光束照射到的部位集中。該實驗證明了( )。A.葉綠體能產生營養物質B.光合作用產生淀粉C.光合作用釋放的氧來自水D.葉綠體在光下可以產生氧氣【解析】實驗中通過觀察好氧細菌的分布位置來判斷葉綠體能夠產生氧氣,但氧氣的具體來源是無法觀察的。【答案】D知識點一:了解葉綠體中的色素1.植物細胞中含有色素的結構是什么 葉綠體中的色素有哪些種類 答案:液泡和葉綠體中都存在色素。葉綠體中的色素有葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素四種,其中前兩種色素又稱葉綠素,后兩種色素又稱類胡蘿卜素。2.葉綠體中的色素有哪些理化性質 答案:四種色素都不溶于水,而溶于酒精、丙酮、石油醚等有機溶劑中;葉綠素相對不穩定,其合成易受光照、溫度和Mg2+的影響。3.葉綠體中四種色素的顏色分別是怎樣的 為什么植物的葉片細胞通常呈現綠色 答案:葉綠素a藍綠色,葉綠素b黃綠色,胡蘿卜素橙黃色,葉黃素黃色。因為葉綠體中主色為綠色的葉綠素的含量(約占3/4)比主色為黃色的類胡蘿卜素含量(約占1/4)多,且色素幾乎不吸收綠光,綠光被反射回來,所以植物的葉片細胞通常呈現綠色。4.在我國的溫帶地區,到了秋天,許多樹葉為什么會變黃或變紅 答案:葉片是綠色的原因有兩個:一是葉綠素是類胡蘿卜素含量的三倍;二是色素不吸收的綠光被反射回來。秋天葉片變黃是低溫使葉綠素遭到破壞,呈現出類胡蘿卜素的顏色,變紅則是液泡中花青素的顏色。知識總結關于細胞中的色素,首先需將葉綠體中的色素與液泡細胞液中的色素進行區別。前者具有吸收、傳遞并轉化光能的作用,而后者沒有。在由七種光質組成的自然光中,葉綠體中的色素種類不同,吸收的光也不同,在此要熟記葉綠體中各色素種類、含量、顏色及吸收光譜,為后續知識“綠葉中色素的提取和分離”“光合作用及在農業生產實踐中的應用”等的學習打好基礎。例1 右圖為用分光光度計測定葉片中兩類色素吸收不同波長光波的曲線圖,則判定A和B分別為( )。A.葉綠素、類胡蘿卜素 B.類胡蘿卜素、葉綠素C.葉黃素、葉綠素a D.葉綠素a、葉綠素b【解析】根據曲線分析可知,A主要吸收紅光和藍紫光,B主要吸收藍紫光,因此A為葉綠素,B為類胡蘿卜素。【答案】A 技巧歸納此題為識記題。葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,曲線中的波峰對應波長的光吸收量最大。知識點二:綠葉中色素的提取和分離實驗解讀1.請完成下表中的實驗流程。綠葉中色素的提取和分離步驟 方法 原因提取綠葉中的色素 (1)加入二氧化硅:① ; (2)加入碳酸鈣:② ; (3)加入乙醇:③ 。 將研磨液迅速倒入基部墊有單層尼龍布的玻璃漏斗中進行過濾。將濾液收集到試管中,并用棉塞塞緊試管口 (1)單層尼龍布:④ ; (2)試管口塞緊:⑤ 。 續表綠葉中色素的提取和分離步驟 方法 原因制備濾紙條 (1)干燥濾紙:⑥ ; (2)剪去兩角:⑦ 。 畫濾液細線 用毛細吸管吸取少量濾液,沿鉛筆細線畫出一條細而直的濾液細線,吹干后再重復畫1~2次 (1)畫得細而直:⑧ ; (2)畫2~3次:⑨ 。 分離綠葉中的色素 (1)層析液用于⑩ ; (2)層析液不能沒及濾液細線,以防止 ; (3)覆蓋燒杯是為了 。 答案:①有助于研磨得充分 ②防止研磨中色素被破壞 ③為了溶解、提取色素 ④過濾葉脈及二氧化硅等 ⑤防止乙醇揮發 ⑥透性好、吸收濾液多 ⑦使層析液同步到達濾液細線 ⑧為防止色素帶重疊而影響分離效果 ⑨是為積累更多的色素,使分離后的色素帶明顯 ⑩分離綠葉中的色素 色素溶解于層析液中而無法分離 防止層析液中的成分揮發2.請將下表內容補充完整。色素種類 位置 色素顏色 色素含量 溶解度 擴散速度橙黃色 最快黃色 較快藍綠色 較慢黃綠色 最慢 答案:色素種類 位置 色素顏色 色素含量 溶解度 擴散速度胡蘿卜素 橙黃色 最少 最高 最快葉黃素 黃色 較少 較高 較快葉綠素a 藍綠色 最多 較低 較慢葉綠素b 黃綠色 較多 最低 最慢 3.提取葉綠體中色素時,為什么要迅速、充分研磨 答案:充分是為了研碎細胞保證色素溶出;迅速是為了減少無水乙醇揮發,乙醇揮發性較強,塞緊盛有色素濾液的試管口也是因為揮發性。知識總結該知識點的難點內容是實驗操作步驟及實驗操作中需注意的事項;重點是掌握實驗原理,理解色素的含量與色素帶寬窄之間的關系(含量越多,色素帶越寬)、色素帶離濾液細線的遠近與色素在層析液中溶解度大小及擴散速度之間的關系(越遠表示溶解度越大,擴散速度越快)。例2 右圖是在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中得到的四條色素帶,若將其置于暗室中,并用紅光照射,色素帶呈暗色的是( )。A.①② B.②③C.③④ D.②④【解析】四條色素帶自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光,葉綠素a和葉綠素b除吸收藍紫光外,還吸收紅光,因此葉綠素a和葉綠素b色素帶將呈暗色。【答案】C 技巧歸納正常葉肉細胞葉綠體中色素的種類及其含量一般是葉綠素多于類胡蘿卜素,它們在層析液中的溶解度及在濾紙條上的色素帶位置也是不可變的,根據各色素主要吸收的光譜的種類,不難判斷出準確的答案。1.下列關于葉綠素的敘述,錯誤的是( )。A.葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素B.被葉綠素吸收的光可用于光合作用C.葉綠素a和葉綠素b在紅光區的吸收峰值不同D.植物呈現綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光【解析】葉綠素中心元素是鎂離子,A正確;色素的作用是吸收、傳遞、轉化光能,進行光合作用,B正確;葉綠素a比葉綠素b在紅光區的吸收峰值高,C正確;植物主要的吸收峰在藍紫光區和紅光區,綠光吸收最少,反射多,所以葉片呈現綠色,D錯誤。【答案】D2.科學家用水綿進行光合作用的實驗,把載有水綿和好氧性細菌的臨時裝片放在沒有氧氣的黑暗環境中,用通過三棱鏡的單色光照射水綿,結果是( )。A.細菌均勻分布在水綿周圍B.細菌均勻分布在水綿帶狀葉綠體的周圍C.細菌集中分布在紅光和藍紫光區照射的水綿周圍D.細菌集中分布在黃綠光區照射的水綿周圍【解析】葉綠體中色素含量占3/4的是葉綠素,葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,即此區域光合作用產生的氧氣多,好氧性細菌主要集中在此水綿區域附近。【答案】C3.下圖是葉片中兩類色素的吸收光譜,試判定A和B分別為何種色素 ( )。A.葉綠素a、葉綠素b B.類胡蘿卜素、葉綠素C.葉黃素、葉綠素a D.葉綠素、類胡蘿卜素【解析】根據圖中曲線可知,A有兩個吸收峰值,分別位于藍紫光區和紅光區,B只有一個吸收峰值,位于藍紫光區,葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。所以,A為葉綠素,B為類胡蘿卜素。【答案】D4.(2014年鹽城高一檢測)學生利用新鮮菠菜葉進行綠葉中色素的提取和分離實驗時,由于各組操作不同,出現了下列四種不同的層析結果。下列分析不合理的是( )。A.甲可能誤用蒸餾水做提取液和層析液B.乙可能是因為研磨時未加入SiO2 C.丙是正確操作得到的理想結果D.丁可能是因為研磨時未加入CaCO3【解析】甲圖中沒有提取到任何色素,有可能是用蒸餾水做溶劑,而色素不溶于水;乙圖中得到色素的比例是合適的,但量都較少,說明可能是沒有加入SiO2,使研磨不夠充分;丙圖中提取色素的含量較高,但葉綠素的含量低于類胡蘿卜素的含量,說明該材料有可能是發黃的葉片;丁圖中有可能是破壞了葉綠素,導致葉綠素的含量下降。【答案】C5.若分別在A、B、C三個研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉,并按下表所示添加試劑,經研磨、過濾得到三種顏色的溶液,即:深綠色、黃綠色(或褐色)、幾乎無色。則:處理 A B CSiO2(少量) + + +CaCO3(少量) - + +95%乙醇(10 mL) + - +蒸餾水(10 mL) - + -(1)A處理得到的溶液顏色是 ,原因是 。 (2)B處理得到的溶液顏色是 ,原因是 。 (3)C處理得到的溶液顏色是 ,原因是 。 (4)若色素層析結果如右圖,則綠葉組的濾紙條是 (填字母),判斷依據 ;嫩黃葉組的濾紙條是 (填字母),判斷依據 。 【解析】解答此題的關鍵是要知道SiO2、CaCO3和95%乙醇在色素提取中的作用,以及缺少后可能出現的現象,再將三個研缽中可能出現的顏色與題干信息提供的三種顏色對應。色素提取中,SiO2可使綠葉研磨充分,CaCO3可保護葉綠素等色素免受破壞,95%乙醇用于溶解色素,色素不溶于蒸餾水。【答案】(1)黃綠色 部分葉綠素受到破壞 (2)幾乎無色葉綠素不溶于水 (3)深綠色 大量葉綠素溶于乙醇中 (4)A 葉綠素a帶和葉綠素b帶較寬 B 葉綠素a帶和葉綠素b帶較窄 1.下列關于葉綠素合成和功能的敘述,錯誤的是( )。A.光是葉綠素合成的必要條件B.低溫抑制葉綠素的合成C.礦質元素影響葉綠素的合成D.提取的葉綠素溶液給予適宜的溫度、光照和CO2,可進行光合作用【解析】無光條件下不能合成葉綠素;葉綠素的合成需要酶催化,而溫度影響酶的活性;合成葉綠素必須有Mg、N等元素;葉綠體是進行光合作用的細胞器,僅有葉綠素不能完成光合作用全過程。【答案】D2.將某種細胞破碎并離心,最后從沉淀物里獲得一些細胞器,發現細胞器可以吸收CO2凈化空氣,這種細胞不可能是( )。A.洋蔥根尖分生區細胞 B.黑藻的葉片細胞C.綠藻細胞 D.菠菜的葉肉細胞【解析】能夠吸收CO2凈化空氣的細胞器為葉綠體,而洋蔥根尖細胞不含葉綠體。【答案】A3.某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析(從上至下),與正常葉片相比,實驗結果是( )。A.光吸收差異顯著,色素帶缺第2條B.光吸收差異不顯著,色素帶缺第2條C.光吸收差異顯著,色素帶缺第3條D.光吸收差異不顯著,色素帶缺第3條【解析】水稻的葉黃素缺失,則對藍紫光的吸收減少,對紅光的吸收無明顯差異,A、C項錯誤。色素層析條帶從上至下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。葉黃素缺失,則色素層析條帶從上至下缺第2條,故B項正確,D項錯誤。【答案】B4.在“綠葉中色素的提取和分離實驗”中,收集到的濾液綠色過淺,其原因可能是( )。①未加石英砂,研磨不充分 ②一次加入大量的無水酒精提取 ③分次加入少量無水酒精提取 ④使用放置數天的菠菜葉A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④【解析】本題考查葉綠體色素的提取和分離過程中應注意的問題。葉綠體色素的濾液綠色過淺的原因包括外因和內因兩部分。內因如植物種類不同、葉片衰老程度或葉片久置未見光等;外因如研磨不充分,葉綠素沒有釋放出來,或加入的提取液太多,過度稀釋了濾液等。【答案】D5.下列是關于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的幾種說法,其中正確的是( )。A.色素提取的原理是色素在層析液中的溶解度不同B.研磨葉片時加CaCO3的作用是使研磨更加充分C.色素分離的結果可以用上圖表示(1、2、3、4分別是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b)D.在層析操作中,將濾紙條插入層析液后,要用棉塞塞緊試管口【解析】色素提取的原理是色素能溶解于有機溶劑,而分離的原理是色素在層析液中的溶解度不同;研磨葉片時加入CaCO3的目的是防止色素被破壞;若色素分離的結果如上圖所示,則1、2、3、4分別表示的是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素;層析液揮發性較強,用棉塞塞緊試管口可防止層析液揮發。【答案】D6.提取和分離綠葉中色素的正確順序是( )。A.剪碎綠葉→研磨→過濾→畫濾液細線→紙層析B.剪碎綠葉→研磨→加SiO2、CaCO3→過濾→畫濾液細線→紙層析C.剪碎綠葉→研磨→濾紙過濾→色素濾液→畫濾液細線→紙層析D.剪碎綠葉→研磨→過濾→濾液→畫濾液細線→鉛筆畫線→紙層析【解析】提取色素時,先將選取的綠葉剪碎后,放入研缽中研碎,然后將研磨液過濾得到濾液,再制備濾紙條,并畫好濾液細線,放在層析液中進行分離。【答案】A7.下圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況,以下說法正確的是( )。A.色素乙在濾紙上的擴散速度最快B.提取色素時加入乙醇是為了防止葉綠素分解C.水稻在開花時節,葉片中色素量是(甲+乙)<(丙+丁)D.四種色素都能溶解在層析液中,丁色素的溶解度最大【解析】從坐標圖看,丁色素擴散距離最遠,即丁色素在層析液中的溶解度最大,擴散速度最快,故D正確,A錯誤。在提取色素時,色素能夠溶解在乙醇中,故B錯誤。水稻在開花時節,葉綠素的含量遠大于類胡蘿卜素的含量,故C錯誤。【答案】D8.下圖表示葉綠體中色素的吸收光譜(顏色深、淺分別表示吸收量多、少)。甲、乙兩圖分別是( )。A.胡蘿卜素、葉綠素的吸收光譜B.葉綠素、胡蘿卜素的吸收光譜C.葉黃素、葉綠素的吸收光譜D.葉黃素、胡蘿卜素的吸收光譜【解析】葉綠素主要吸收紅橙光和藍紫光,而胡蘿卜素則主要吸收藍紫光。【答案】B9.下圖表示葉綠體色素的提取和分離實驗的部分材料和用具。據圖回答:(1)圖中步驟①加入研缽內的物質:A 10 mL,作用是 ;B 少許,作用是研磨得充分;C 少許,作用是 。 (2)圖中步驟②將漿糊狀的研磨液倒入漏斗中,漏斗底部放有 。 (3)圖中步驟③剪去兩角的作用是 ,畫濾液細線的要求是 。 (4)圖中步驟④中關鍵應注意 ;加蓋的目的是 ;色素帶最寬的是 ,擴散速度最快的是 。 【解析】(1)研磨時需要加入3種物質:10 mL無水乙醇,作用是溶解色素;二氧化硅可以增大摩擦力,使細胞和葉綠體破碎;細胞研磨破碎后,會溢出有機酸,為防止葉綠素中的鎂被氫取代,破壞葉綠素,研磨時需加入少許碳酸鈣中和有機酸。(2)過濾研磨液時,漏斗基部不能用濾紙,因為色素可吸附在濾紙上。一般用一層尼龍布過濾。(3)剪去兩角的作用是防止兩邊色素擴散過快。劃濾液細線的要求是細、齊、直。(4)層析時的關鍵技術是不能讓層析液沒及濾液細線,否則,濾液細線會被層析液溶解,不能分離。四種色素溶于層析液中,因溶解度的差異,造成在濾紙條上的擴散速度不同,從而達到分離的目的。由于層析液有毒,而且可以揮發,所以要加蓋。色素帶的寬度是由于各種色素含量不同造成的,含量越多,色素帶越寬,一般植物葉片中葉綠素a含量最多,所以葉綠素a最寬。擴散速度最快的是胡蘿卜素,在色素帶的最上一層。【答案】(1)無水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸鈣 防止色素被破壞 (2)單層尼龍布 (3)防止色素帶不整齊 細、齊、直 (4)層析液不要觸及濾液細線 防止層析液揮發 葉綠素a 胡蘿卜素10.(2014年晉江僑聲高一月考)在圓形濾紙的中央點上葉綠體的色素濾液進行色素分離,會得到近似同心環的四個色素圈,排列在最外圈的色素所呈現的顏色及其吸收的光分別是( )。A.藍綠色,紅光和藍紫光B.黃綠色,紅光C.橙黃色,藍紫光D.黃色,紅光和藍紫光【解析】排列在最外圈的色素是橙黃色的胡蘿卜素,其主要吸收藍紫光。【答案】C11.為探究葉綠體吸收光能后是否有氧氣產生,某學者設計了以下實驗:制作載有水綿和好氧細菌的臨時裝片,用極細光束照射水綿,同時放在顯微鏡下觀察。下列關于該實驗的分析,不正確的是( )。A.在光束照射到水綿之前,應該加三棱鏡將混合光分解成連續光譜B.臨時裝片應放置在沒有空氣的黑暗環境中C.好氧細菌起指示作用D.水綿的帶狀葉綠體有利于設置對照實驗【解析】本實驗的目的是驗證葉綠體在光照下能夠產生氧氣,而與光照的顏色種類沒有關系,因此,不需要用三棱鏡將混合光分解成連續光譜;為了防止空氣對實驗結果的影響,應該排除空氣;好氧細菌的分布密疏,表示了氧氣產生的多少;水綿的帶狀葉綠體便于觀察,有利于設置對照實驗。【答案】A12.某同學在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時,操作情況如下所述:①將5 g新鮮完整的菠菜葉放在研缽中,加入無水乙醇、石英砂、CaCO3以后,迅速研磨。②用毛細吸管吸取少量濾液,沿濾紙上的鉛筆線處小心均勻地畫出一條濾液細線,并連續迅速地重復畫2~3次。③把畫了細線的濾紙條插入層析液中,并不斷搖晃,以求加快色素在濾紙條上的擴散。結果實驗失敗,請指出其錯誤所在:① 。 ② 。 ③ 。 【解析】剪碎后才能縮短研磨時間;連續重復畫線會使濾液細線變粗,分離后色素帶重疊,應風干后再重復畫線;搖晃會使濾液細線觸及層析液,使色素溶于層析液中而得不到色素帶。【答案】①不應用完整葉片而應剪碎 ②不應連續迅速重復畫線,而應干后重復畫線 ③不應搖晃以免層析液沒及濾液細線21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)21世紀教育網(www.21cnjy.com) 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫