2020高中生物第四章第二节光合作用第2课时光合色素与光能的捕获学案1

2020高中生物第四章第二节光合作用第2课时光合色素与光能的捕获学案1

第2课时　光合色素与光能的捕获 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　1.叶绿体中的色素存在类囊体膜上，主要有胡萝卜素、‎ 叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。‎ ‎2．类胡萝卜素由胡萝卜素和叶黄素组成，主要吸收 蓝紫光；叶绿素a和叶绿素b组成叶绿素，主要吸收 红光和蓝紫光。‎ ‎3．提取叶绿体中的色素用无水乙醇，因为叶绿体中 的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中。‎ ‎4．分离色素利用纸层析法，叶绿体中的色素在层析 液中溶解度不同，在滤纸上扩散的速度也不同，溶解 度越大，扩散越快，扩散的距离就越远。‎ ‎5．在滤纸上扩散距离从近到远依次是叶绿素b、叶绿 素a、叶黄素和胡萝卜素。‎ 一、提取和分离叶绿体中的光合色素 ‎1．原理 ‎(1)无水乙醇能够溶解绿叶中的各种光合色素。‎ ‎(2)色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上的扩散速度也有差异。‎ ‎2．步骤 ‎(1)提取色素：‎ ‎ ‎ ‎(2)制备滤纸条：‎ 将准备好的略短于烧杯高度、宽‎1 cm的干燥滤纸条，在其一端剪去两角，然后在距该端大约‎1 cm处用铅笔画一条细线。‎ ‎(3)画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的细线画一条细而直 - 7 -‎ 的滤液细线，吹干后重复画若干次。‎ ‎(4)分离色素：如下图所示。‎ ‎(5)观察结果：如下图所示。‎ 二、叶绿体中光合色素的功能 ‎1．叶绿素：主要吸收红光和蓝光。‎ ‎2．胡萝卜素和叶黄素 ‎(1)主要吸收蓝紫光。‎ ‎(2)保护叶绿素免遭强光伤害。‎ ‎1．判断下列说法的正误 ‎(1)只有无水乙醇能够溶解叶绿体色素(×)‎ ‎(2)色素在层析液中的溶解度越大，在滤纸上的扩散速度越快(√)‎ ‎(3)研磨时加入碳酸钙的目的是保护色素(√)‎ ‎(4)层析时需要干燥滤纸(√)‎ ‎(5)画滤液细线的标准是细、直、齐(×)‎ ‎(6)叶绿体色素都能吸收蓝紫光(√)‎ ‎2．从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提取液明显偏黄绿色，最可能的原因是(　　)‎ A．加入的二氧化硅太多 B．没有加入碳酸钙 C．过滤不彻底 - 7 -‎ 解析：选B　提取色素时加入二氧化硅的目的是为了研磨充分，加入的二氧化硅太多不会导致提取液偏黄；加入碳酸钙的目的是保护色素，因为叶绿体中的叶绿素不稳定，容易被破坏，所以没有加入碳酸钙会导致提取液明显偏黄绿色；过滤不彻底不影响叶绿素的含量。‎ ‎3．实验中，从菠菜叶片中提取叶绿体色素常用的溶剂为(　　)‎ A．1% NaOH　　 B．水　　　　　 　C．无水乙醇 解析：选C　由于叶片中叶绿素色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，所以在从菠菜叶片中提取叶绿素色素常用的溶剂为无水乙醇或丙酮等有机溶剂。‎ ‎4．在进行“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中，为了保护色素加入的物质是(　　)‎ A．无水乙醇 B．碳酸钙 C．二氧化硅 解析：选B　加入少量CaCO3，可以中和细胞内的有机酸，防止有机酸夺取叶绿素中的镁离子而破坏叶绿素，从而起到保护色素的作用。‎ ‎5．在进行色素的提取和分离的实验时不让层析液触及滤液细线的原因是(　　)‎ A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果 B．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散 C．色素会溶解在层析液中而使实验失败 解析：选C　滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，将得不到清晰的色素带。‎ ‎6.叶绿体中有多种色素，可以用纸层析方法将它们分离。右图为纸层析结果示意图，其中Ⅳ是(　　)‎ A．叶绿素a B．叶绿素b C．叶黄素 解析：选B　用纸层析法分离叶绿体中色素时，所得滤纸条上应该有四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。所以Ⅳ是叶绿素b。‎ ‎7．对绿色植物光合作用最有效的一组光是(　　)‎ A．红光和蓝绿光 B．红光和蓝紫光 C．红光和橙光 解析：选B　叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以对绿色植物光合作用最有效的一组光是红光和蓝紫光。‎ - 7 -‎ 核心要点(一) 对“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验分析 ‎1．原理剖析 ‎(1)提取色素：叶绿体中的各种光合色素能够溶解在无水乙醇、丙酮等有机溶剂中。‎ ‎(2)分离色素：叶绿体中的色素都能溶解在层析液中，在层析液中的溶解度不同；溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散快，反之则慢，所以不同色素可以在滤纸上因扩散速度不同而分开，各种色素在滤纸上形成不同的色素带。‎ ‎2．试剂及对实验结果的分析 试剂 作用 缺少或替换的实验结果 无水乙醇 溶解光合色素 用水替换，提取不到光合色素 碳酸钙 保护叶绿素 缺少，叶绿素被破坏，滤纸条上不会出现蓝绿色或黄绿色的色素带，或色素带窄 二氧化硅 研磨充分 缺少二氧化硅，色素带窄或不出现 层析液 使色素随层析液在滤纸条上扩散开来，使色素分离 ‎3.实验成功的关键点分析 成功的关键点 理由 叶片新鲜、墨绿色 保证色素的含量 研磨迅速、充分 叶绿素不稳定，易被破坏，保证提取到较多的叶绿素；减少无水乙醇的挥发量 收集滤液后，及时用棉塞塞紧试管口 防止无水乙醇的挥发 制备滤纸条剪去两角 减少边缘效应，使色素在滤纸上扩散均匀 滤液细线要细、直、齐、重复 细、直、齐：色素带分离清晰；重复：增加色素的含量，增大色素带的宽度 滤液细线不能触及层析液 触及层析液会使色素溶解在层析液中，导致滤纸条上无清晰色素带 ‎[名师点拨]　防止无水乙醇和层析液过度挥发的措施 ‎(1)迅速研磨。‎ ‎(2)滤液收集完毕后，及时用棉塞塞紧试管口。‎ ‎(3)层析时用培养皿覆盖烧杯。‎ - 7 -‎ ‎[题组冲关]‎ ‎1．纸层析法分离光合色素时，可用试管代替烧杯进行层析。下列分离装置示意图正确的是(　　)‎ 解析：选C　层析液容易挥发，需要用棉塞塞紧管口，另外滤液细线若触到层析液，则色素会溶解在层析液中，滤纸条上得不到色素带。‎ ‎2．对提取光合色素、进行纸层析分离实验中各种现象的解释，正确的是(　　)‎ A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片 B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液 C．提取液呈绿色，是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多 D．叶黄素排在滤纸条最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高 解析：选C　未见色素带，其原因是操作失误；叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇、层析液等中；由于叶绿素含量比类胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色，所以，提取液呈绿色；胡萝卜素在层析液(而不是提取液)中扩散得最快。‎ 核心要点(二)光合色素与光能的捕获 ‎1．恩吉尔曼的实验 ‎(1)实验设计：‎ 装片 实验操作 实验结果 水绵和能运动的好氧细菌制成的临时装片 没有空气的黑暗环境，用极细光束照射水绵 细菌聚集在被光束照射的叶绿体部位 置于光下 细菌分布于叶绿体所有受光部位 光通过三棱镜照射水绵 细菌大量聚集在红光和蓝光区的叶绿体部位 ‎(2)实验结论：‎ ‎①叶绿体是进行光合作用的场所。‎ ‎②叶绿体中的光合色素能够有效吸收和利用红光和蓝紫光。‎ ‎③O2是由叶绿体释放的。‎ ‎[名师点拨]　实验设计的巧妙之处 ‎(1)选材巧妙。‎ ‎①水绵的叶绿体为螺旋带状，便于观察。‎ - 7 -‎ ‎②好氧细菌聚集的部位和多少可以确定氧气的释放位置和多少。‎ ‎(2)对照实验的巧妙。‎ ‎①进行黑暗和曝光的对比实验，明确实验结果完全是由光照引起的。‎ ‎②临时装片放在黑暗没有空气的环境中，排除了大气中氧气对实验的影响。‎ ‎2．色素的种类和吸收光谱 图示仅表明叶绿素对红光和蓝光的吸收量较大，对黄绿光的吸收量较小，并非不吸收；而类胡萝卜素的曲线也仅表示对蓝紫光的吸收量较大，对其他光吸收量较小。‎ ‎[题组冲关]‎ ‎3．恩吉尔曼将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，进行局部照光处理。这个实验的目的是证明(　　)‎ A．光合作用需要光 B．产生氧气需要光 C．光合作用产生的氧气来自于水 D．光合作用中氧气由叶绿体释放 解析：选D　没有空气的黑暗环境排除了光照和氧气对实验结果的影响，局部照光证明光合作用中氧气由叶绿体释放。‎ ‎4．下图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、叶绿体色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)，以下对该图的分析错误的是(　　)‎ A．图示表明叶绿素a主要吸收红光和蓝光 B．总吸收光谱是代表叶绿体四种色素对光能的吸收 C．图示表明只有叶绿素a吸收的光能才能用于光合作用 D．总吸收光谱与光合作用的作用光谱基本一致，说明叶绿体色素吸收光能都能参加光合作用 - 7 -‎ 解析：选C　 图示中，叶绿素a的吸收值有两个波峰，主要集中于红光和蓝光区；总吸收光谱是指叶绿体色素总吸收值，叶绿体含四种光合色素；图示中，作用光谱的变化趋势与总吸收光谱非常相似，说明色素吸收的光均可用于光合作用。‎ - 7 -‎