第1課時捕獲光能的色素和結構課前自主預習案一、綠葉中色素的提取和分離1提取綠葉中的色素(1)原理：綠葉中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中。(2)實驗用品及作用：連線(3)實驗步驟：2分離綠葉中的色素(1)原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。(2)實驗步驟：二、色素的種類及葉綠體的結構和功能1色素的種類、含量、顏色及吸收光譜填表種類葉綠素(占3/4)類胡蘿卜素(占1/4)葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素顏色藍綠色黃綠色橙黃色黃色吸收光譜主要吸收紅光和藍紫光主要吸收藍紫光2.葉綠體的結構和功能(1)分布：主要分布在植物的葉肉細胞內。(2)形態：扁平的橢球形或球形。(3)結構：(4)功能：綠色植物進行光合作用的場所。1.判斷下列有關葉綠體敘述的正誤(1)葉綠體的基粒上含有與光合作用有關的色素()(2)葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍紫光()(3)葉綠素主要吸收藍紫光和紅光()(4)沒有葉綠體的生物無法進行光合作用()(5)葉綠體中進行光合作用所需的酶分布于內膜、基質和類囊體()(6)葉綠體是唯一具有雙層膜的細胞器()(7)進行光合作用的細胞一定含有葉綠體()(8)植物呈綠色的主要原因是葉綠素能有效地吸收綠光()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)2判斷下列有關實驗敘述的正誤(1)在綠葉中色素的提取實驗中加入二氧化硅可以防止破壞葉綠素()(2)過濾研磨液時漏斗基部放一塊剪好的濾紙進行過濾，將濾液收集到試管中()(3)葉綠體中的色素既能溶于有機溶劑又能溶解于水中()(4)可選用綠色植物任何部位的葉片進行色素的提取與分離()(5)向研缽中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的()(6)過濾色素溶液時，漏斗基部應放置多層濾紙()(7)層析得到的濾紙條上各種色素帶的寬度可說明不同色素含量的多少()(8)利用無水乙醇可分離葉綠體中4種色素()(9)對色素提取液進行層析時，要注意濾液細線不能沒入層析液中()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)(9)課堂互動探究案【課程標準】 說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉化并儲存為糖分子中的化學能提取和分離葉綠體色素【素養達成】 1通過動手實驗，理解綠葉中色素提取的原理，掌握色素的種類和作用。(科學探究)2結合教材P99圖511，概述葉綠體的結構和功能。(社會責任)玉米中有時會出現白化苗，右圖中是白化苗和正常玉米苗的比較，白化苗由于不能進行光合作用，待種子中的營養成分消耗完后就會死亡，這說明光合作用離不開色素的作用。那么，綠葉中與光合作用有關的色素和結構有哪些呢？它們有什么特點和功能呢？探究點一實驗：綠葉中色素的提取和分離【師問導學】下圖是提取和分離綠葉中色素的實驗步驟，請分析：1提取色素時，加入剪碎的葉片后還需要加入三種物質，若A是二氧化硅，B、C分別是什么？A、B、C各起什么作用？答案：A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸鈣，作用是防止研磨中色素被破壞；C是無水乙醇，作用是溶解色素。2某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，可能的原因有哪些？答案：研磨不充分，色素未能充分提取出來；稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液濃度小；未加碳酸鈣或加入過少，色素分子部分被破壞。3制備濾紙條時，剪去兩角的作用是什么？畫濾液細線有什么要求？答案：防止色素帶不整齊。畫濾液細線的要求是細、齊、直，還要重復畫幾次。4色素分離時，關鍵應注意層析液不要沒及濾液細線，為什么？答案：否則濾液細線會被層析液溶解，不能分離。5如圖是分離到的色素在濾紙條上的分布情況，那么：(1)含量最多和最少的色素分別是哪兩種？(2)在層析液中溶解度最高和最低的色素分別是哪兩種？(3)分子結構最相似的是哪兩種色素？答案：(1)葉綠素a和胡蘿卜素。(2)胡蘿卜素和葉綠素b。(3)葉綠素a和葉綠素b。6色素的提取非常成功，但層析后濾紙條上色素帶非常模糊，其原因可能有哪些？答案：畫濾液細線次數太少。濾液細線觸及層析液，且時間較長，色素溶解到層析液中。7實驗過程中，甲同學忘記加入二氧化硅和碳酸鈣，乙同學沒有加無水乙醇，而是加了水，請分析他們可能出現的實驗結果。答案：甲同學的結果是濾紙條上的色素濃度很低，顏色很淺；乙同學的結果是濾紙上沒有出現色素帶。【智涂筆記】(1)秋天葉片變黃的原因：低溫破壞了葉綠素，呈現出了類胡蘿卜素的顏色。(2)部分植物葉片變紅的原因：低溫破壞了葉綠素，呈現出液泡中花青素的顏色。歸納拓展綠葉中色素提取分離異常現象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析：未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低。未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊的原因分析：濾液細線不直，重復畫線時細胞不重疊。濾液細線過粗。(3)濾紙條看不見色素帶的原因分析：忘記畫濾液細線。濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。名師點撥(1)色素對紅光和藍紫光的吸收量最大，但并非不吸收其他顏色的光，只是吸收量較少。因此，塑料大棚所用的薄膜無色比紅色和藍色的好。(2)植物綠葉呈現綠色的原因是其對綠光的吸收較少，綠光被反射出來。【師說核心】1實驗結果有關色素帶的分析(1)從色素帶的位置可知，各種色素在層析液中溶解度的高低依次為：胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b。(記憶口訣：胡、黃、a、b)(2)從色素帶的寬度可知，各種色素的含量一般情況下為：葉綠素a葉綠素b葉黃素胡蘿卜素。2注意事項及原因分析過程注意事項原因分析提取色素選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高研磨時加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保護色素迅速、充分研磨減少乙醇揮發，充分溶解色素盛放濾液的試管口加棉塞減少乙醇揮發和色素氧化分離色素濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散濾液細線要直、細、勻使分離出的色素帶平整不重疊濾液細線干燥后再畫一兩次使分離出的色素帶清晰分明濾液細線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中【檢測反饋】1下列關于葉綠體中色素的提取和分離實驗的操作，正確的是()A使用定性濾紙過濾研磨液B將干燥處理過的定性濾紙條用于層析C在畫出一條濾液細線后緊接著重復畫線23次D研磨葉片時，用體積分數為70%的乙醇溶解色素解析：在提取綠葉中色素時，漏斗基部放單層尼龍布進行過濾，A項錯誤；紙層析法分離濾液中色素時，需用干燥的定性濾紙，B項正確；畫出一條濾液細線后需等濾液干后再重復畫線23次，C項錯誤；研磨葉片時應用無水乙醇溶解色素，D項錯誤。答案：B2某班學生完成對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，出現了以下四種不同的層析結果。下列分析最不合理的是()A甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液B乙可能是因為研磨時未加入SiO2C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：甲圖中沒有色素的原因可能是誤用蒸餾水作提取液和層析液；乙圖中色素的量較少，可能是因為研磨時未加入SiO2而導致研磨不充分；丙、丁圖中葉綠素含量比類胡蘿卜素含量低，原因可能是未加入CaCO3而導致色素被破壞。含量最高的應為葉綠素a，最低的為胡蘿卜素，所以丙圖不是理想結果。答案：C探究點二葉綠體的結構和功能【師問導學】一、下圖是恩格爾曼探究葉綠體功能的實驗示意圖，據圖思考：1該實驗選擇水綿和好氧細菌作為實驗材料，有什么優點？答案：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。2甲組是在黑暗環境中用極細的光束點狀投射葉綠體，好氧細菌的分布是怎樣的？說明什么？答案：好氧細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中。說明氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來的。3乙組是完全暴露在光照下，好氧細菌分布于葉綠體所有的受光部位，這組實驗的設計目的是什么？答案：和甲組進行對照，明確實驗結果完全是由光照引起的。4兩組實驗都要求在隔絕空氣的條件下進行，為什么？答案：排除空氣中的氧氣對實驗結果的干擾。二、能進行光合作用的生物一定有葉綠體嗎？答案：不一定。藍藻是典型的原核生物，不含有除核糖體外的其他細胞器，即沒有葉綠體，但依然能進行光合作用。三、一般植物的葉片在春、夏季為綠色，而在秋季呈黃色。請分析出現這一現象的原因是什么？答案：在春夏季節，葉片中葉綠素含量多于類胡蘿卜素，葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以呈綠色。在秋季，葉綠素被破壞，類胡蘿卜素完好，葉片呈現出了類胡蘿卜素的顏色，所以呈現黃色。四、從所含化學成分上分析，葉綠體能進行光合作用的原因是什么？答案：葉綠體中含有光合色素和與光合作用有關的酶。【智涂筆記】實驗鏈接恩格爾曼實驗設計巧妙之處(1)實驗材料選擇水綿和好氧細菌：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，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)用極細的光束點狀投射：葉綠體上可分為獲得光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。(4)進行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗：明確實驗結果完全是由光照引起的。【師說核心】1葉綠體中色素的吸收光譜色素種類吸收光吸收光譜圖示葉綠素(含量約占3/4)葉綠素a(藍綠色)吸收紅光和藍紫光葉綠素b(黃綠色)吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素(含量約占1/4)胡蘿卜素(橙黃色)吸收藍紫光葉黃素(黃色)吸收藍紫光2.葉綠體功能的實驗驗證(1)實驗過程及現象：(2)實驗結論：葉綠體是進行光合作用的場所。O2是由葉綠體進行光合作用所釋放的。【檢測反饋】1下面有關葉綠體的敘述中，正確的是()A葉綠體的色素分布在類囊體薄膜上B葉綠體的色素分布在外膜和內膜上C光合作用的酶只分布在葉綠體基質中D光合作用的酶只分布在外膜、內膜和基粒上解析：葉綠體由內外雙層膜、類囊體和基質三部分構成。類囊體是一種扁平的囊狀結構，在類囊體薄膜上，有進行光合作用光反應必需的色素和酶。許多類囊體堆疊成基粒，基粒之間充滿著基質，其中含有與光合作用有關的酶。答案：A2為證實葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細菌的臨時裝片進行實驗，裝片需要給予一定的條件，這些條件是()A光照、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液B光照、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液C黑暗、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液D黑暗、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液解析：本題主要考查了葉綠體功能驗證的相關實驗設置，具體分析如下：答案：B【網絡建構】【主干落實】1無水乙醇能提取綠葉中的色素，層析液可分離色素。2用無水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在無水乙醇中。3不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。4二氧化硅有助于研磨充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。5層析后濾紙條上自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。6葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。7色素分布于葉綠體類囊體薄膜上，而與光合作用有關的酶則分布于類囊體薄膜和葉綠體基質中。問題探討教材P971提示：用這種方法可以提高光合作用強度，因為葉綠素吸收最多的是光譜中的藍紫光和紅光；不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響。2提示：因為葉綠素對綠光吸收最少，所以不使用發綠色光的燈管補充綠色光源。實驗教材P971提示：濾紙條上有4條不同顏色的色帶，從上往下依次為：胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)。這說明綠葉中的色素有4種，它們在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散得快慢也不一樣。葉綠素a的色素帶最寬，說明綠葉中葉綠素a的含量最多。2提示：濾紙上的濾液細線如果觸到層析液，細線上的色素就會溶解到層析液中，就不會在濾紙上擴散開來，實驗就會失敗。資料分析教材P1001提示：恩格爾曼實驗的結論是：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。2提示：實驗材料選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細菌可確定釋放氧氣的部位；沒有空氣的黑暗環境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對照實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果，等等。3提示：葉綠體是進行光合作用的場所。練習教材P100基礎題1(1)葉綠體中有四種色素都能吸收光能。(2)葉綠體內眾多的類囊體，極大地擴大了受光面積。據計算，1 g菠菜葉片中的類囊體的總面積能達到60 m2左