資源簡介

5.4.1捕獲光能的色素和結構學案
【學習目標】
1、說出葉綠體的結構和功能
2、說出色素的種類及功能
3、進行綠葉中色素的提取和分離
【學習重難點】
教學重點
1.綠葉中色素的提取和分離實驗。
2.綠葉中色素的種類和作用。
3.葉綠體的結構與功能。
教學難點
綠葉中色素的提取和分離實驗。
【預習新知】
捕獲光能的色素
1．生物圈得以維持運轉的基礎：太陽光能的輸入、捕獲和轉化。唯一能夠捕獲和轉化光能的生物學途徑：光合作用。
2．實驗：綠葉中色素的提取和分離
(1)實驗原理
(2)實驗步驟
提取色素
②分離色素
3．觀察結果
濾紙條上色素帶有四條，如下圖所示：
結果分析：
(1)色素帶的條數與色素種類有關，四條色素帶說明有四種色素。
(2)色素帶的寬窄與色素含量有關，色素帶越寬說明此種色素含量越多。色素帶最寬的是葉綠素a，最窄的是胡蘿卜素，葉綠素b的色素帶比葉黃素的稍寬。
(3)色素帶擴散速度與溶解度有關，擴散速度越快說明溶解度越高。
(4)相鄰兩條色素帶之間距離最遠的是胡蘿卜素和葉黃素，最近的是葉綠素a和葉綠素b。
4．綠葉中色素的吸收光譜
(1)光譜：陽光是由不同波長的光組合而成的復合光，在穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。
(2)葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。
葉綠體的結構適于進行光合作用
1．葉綠體
(1)葉綠體的結構
②色素及酶的分布
(2)分布：主要分布在植物的葉肉細胞內。
(3)功能：葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。
2．葉綠體功能的實驗驗證
(1)實驗者：德國科學家恩格爾曼。
(2)實驗過程及現象
資料1：
②緊接著又做了一個實驗：他用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發現大量的需氧細菌聚在紅光和藍紫光區域。
(3)實驗結論
①葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。
②葉綠體主要吸收紅光和藍紫光。
(4)實驗設計的巧妙之處
①實驗材料用水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，便于觀察，用好氧細菌可確定釋放氧氣的部位。
②沒有空氣的黑暗環境排除了氧氣和光的干擾。
③用極細的光束照射，葉綠體上可分為有光照和無光照的部位，相當于一組對比試驗。
④臨時裝片局部曝光與完全暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。
資料2：
在葉綠體的類囊體和基質中，含有多種進行光合作用的酶。
該資料說明光合作用的有關生化反應在葉綠體中進行。
3．總結
在葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質中，還有許多進行光合作用所必需的酶。色素和酶是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結構基礎。
【易錯提示】
綠葉中色素提取實驗注意事項
(1)分離色素時，一般選擇新鮮的綠色葉片，因為新鮮綠葉中葉綠素的含量較高。
(2)研磨過程中加入無水乙醇的作用是溶解色素。
(3)研磨過程要迅速、充分，目的是防止乙醇揮發，并使色素充分溶解。
(4)碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞，且主要保護的是葉綠素。
(5)二氧化硅的作用是使葉片研磨充分。
(6)盛放濾液的試管口(燒杯)要塞嚴，目的是防止乙醇揮發和色素氧化。
【鞏固訓練】
1.為研究光照強度對移栽幼苗光合色素的影響，某同學用乙醇提取葉片中的色素，用石油醚進行紙層析，下圖為層析后濾紙條的結果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶）。下列敘述錯誤的是( )
A.色素Ⅳ為黃綠色，其在無水乙醇中的溶解度最低，所以在濾紙條的最下方
B.強光照導致了該植物葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加，有利于該植物抵御強光照
C.提取色素時，加入碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞，加入二氧化硅使研磨充分
D.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光譜的吸收峰值不同，這兩種色素主要吸收藍紫光和紅光
2.光合作用和呼吸作用是植物細胞兩大重要的生理功能。下列關于光合作用和呼吸作用原理的應用敘述，正確的是
A.應在低溫、無氧、一定濕度的環境條件下儲存水果、蔬菜
B.人體皮膚破損后，使用透氣的創口貼，可抑制破傷風芽孢桿菌的無氧呼吸
C.用藍紫色薄膜建成的溫室大棚光合作用效率高于無色透明薄膜建成的大棚
D.大棚種植蔬菜時多施農家肥，有利于蔬菜吸收有機物增加產量
3.下列關于高等植物細胞內色素的敘述,錯誤的是( )
A.所有植物細胞中都含有4種色素
B.有些植物細胞的液泡中也含有色素
C.葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收光能
D.植物細胞內的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類
4.如圖為某細胞中分離得到的兩種細胞器（其中甲中有部分其他結構附著），下列相關敘述錯誤的是( )
A.兩種細胞器中，只有乙與能量轉換有關
B.兩者的雙層膜結構都利于化學反應的順利進行
C.乙內膜向內折疊形成嵴，乙是細胞有氧呼吸的主要場所
D.兩者在胰島素的分泌過程中都是必不可少的，發揮著重要的作用
5.下列關于光合作用和化能合成作用的敘述，正確的是( )
A.都以光能作為能源
B.這兩類作用都是真核生物特有的方式
C.進行光合作用的生物屬于自養生物，進行化能合成作用的生物屬于異養生物
D.都能將CO2和水合成為有機物
參考答案
1.答案：A
解析：A、各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素，溶解度大，擴散速度快，濾紙條從上到下依次是：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，色素Ⅳ為葉綠素b，為黃綠色，在層析液中的溶解度最低，所以在濾紙條的最下方，無水乙醇是提取色素的溶劑，A錯誤；
B、強光照和正常光照相比，下面兩條條帶變窄，上面兩條變寬，說明強光照導致了該植物的葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加，可見類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強光照，B正確；
C、提取色素時，加入碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞，加入二氧化硅使研磨充分，C正確；
D、色素Ⅲ是葉綠素a、Ⅳ是葉綠素b，葉綠素a和葉綠素b吸收光譜的吸收峰波長不同，這兩種色素主要吸收藍紫光和紅光，D正確。
故選A。
2.答案：B
解析：A、糧食的儲存應在低溫、低氧、干燥的條件下進行，水果和蔬菜應在低溫、低氧和一定的濕度條件下進行，A錯誤;B、由于氧氣能抑制破傷風芽孢桿菌的無氧呼吸，所以在包扎傷口時，使用透氣的創口貼，以達到抑制厭氧型菌的無氧呼吸，B正確;C、藍紫色薄膜會影響陽光的穿透率，植物得不到生長所需要的溫度和陽光，所以用藍紫色薄膜建成的溫室大棚光合作用效率低于無色透明薄膜建成的大棚，C錯誤;D、大棚種植蔬菜時，應多施農家肥，其中的有機物被分解者分解成無機鹽后可為光合作用提供原料CO2，但是蔬菜不能直接吸收有機物增加產量，D錯誤。故選B,
3.答案：A
解析：A、高等植物體內沒有葉綠體的細胞就沒有光合色素，如根尖細胞，A錯誤；B、有些植物的液泡中也含有水溶性色素，但不參與光合作用，B正確；CD、植物細胞內的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，可以吸收光能，CD正確。故選：A。
4.答案：B
解析：A、甲內質網和能量轉換無關，乙線粒體能將有機物中的化學能轉變為ATP中活躍化學能和熱能，故兩種細胞器中，只有乙與能量轉換有關，A正確;B、甲內質網是單層膜構成的膜性管狀系統，B錯誤;C、乙線粒體內膜向內折疊形成嵴，乙是細胞有氧呼吸的主要場所，C正確;D、胰島素是分泌蛋白，內質網對分泌蛋白進行加工和運輸，線粒體為分泌蛋白合成和分泌過程提供能量，D正確。
5.答案：D
解析：A、光合作用需要光作為能源，化能合成作用不需要光能作為能源，A錯誤;
B、進行化能合成作用的硝化細菌為原核生物，B錯誤;
C、光合作用和化能合成作用的生物都屬于自養生物，C錯誤;
D、光合作用是利用光能將CO2和H2O合成有機物，化能合成作用是利用氧化還原反應過程中釋放的化學能將CO2和H2O合成有機物，D正確。

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