2024-2025學(xué)年新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)第1課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)學(xué)案新人教版必修1

PAGE8-第1課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接1.說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量。2．試驗：提取和分別葉綠體色素。1.生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：葉綠體的結(jié)構(gòu)尤其是基粒大大擴(kuò)展了膜面積，與光合作用的功能相適應(yīng)。2．科學(xué)探究——試驗思路及設(shè)計：科學(xué)設(shè)計提取和分別色素的試驗步驟，留意每個操作步驟的規(guī)范性。一、捕獲光能的色素1．綠葉中色素的提取和分別(1)色素的提?、僭砭G葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑——無水乙醇中。②試驗用品及作用[連線]eq\x(試劑用品)eq\x(作用)ⅰ.無水乙醇 a．過濾ⅱ.SiO2 b．溶解色素、提取色素ⅲ.CaCO3 c．有助于研磨充分ⅳ.單層尼龍布 d．防止研磨時色素被破壞提示：?。璪ⅱ－cⅲ－dⅳ－a③試驗步驟取材：稱取5g綠葉，剪去主葉脈，剪碎，放入研缽中↓研磨：↓過濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液快速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾↓收集：用小試管收集色素濾液，剛好將試管口用棉塞塞緊(2)色素的分別①試驗原理：綠葉中的色素能溶解在層析液中，但不同的色素的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。這樣，綠葉中色素就會隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分開。②試驗步驟eq\a\vs4\al(制備,濾紙條)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(剪濾紙條：將濾紙剪成略小于試管長與直徑,↓的濾紙條，并在一端剪去兩角,,鉛筆畫線：在距去角的一端1cm處用鉛筆畫,一條細(xì)的橫線))↓eq\a\vs4\al(畫濾,液細(xì)線)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(取濾液：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液,↓,畫線：沿鉛筆線勻稱地畫出一條細(xì)線,↓,重復(fù)畫線：待濾液干后，再重畫一到兩次))↓分別綠葉中的色素：將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條(有濾液細(xì)線的一端朝下)輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口留意：不能讓濾紙條上的濾液細(xì)線觸及層析液↓視察結(jié)果：濾紙條上有四條色素帶2．色素的種類、含量、顏色及汲取光譜種類葉綠素(約占3/4)類胡蘿卜素(約占1/4)葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素顏色藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色汲取光譜主要汲取紅光和藍(lán)紫光主要汲取藍(lán)紫光二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1．葉綠體的形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形。2．葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖(1)結(jié)構(gòu)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(外表：①雙層膜,內(nèi)部\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(②基質(zhì)：含有與暗反應(yīng)有關(guān)的酶,③基粒：由類囊體堆疊而成，分布有,色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶))))↓確定(2)功能：進(jìn)行光合作用的場所↑證明(3)恩格爾曼的試驗：需氧細(xì)菌只分布在葉綠體有光束照耀的部位。3．葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)(1)葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著很多汲取光能的色素分子。(2)在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有很多進(jìn)行光合作用所必需的酶。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．綠葉中色素分別的原理是色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。 ()2．提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分。 ()3．汲取光能的有關(guān)色素分布在葉綠體的內(nèi)膜上。 ()4．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地汲取綠光。 ()5．葉綠素a和葉綠素b主要汲取紅光和藍(lán)紫光。 ()提示：1.×綠葉中色素分別的原理是色素在層析液中的溶解度不同。2．×加碳酸鈣的目的是防止色素被破壞。3．×汲取光能的色素分布在類囊體膜上。4．×葉綠素不汲取綠光。5．√綠葉中色素的提取和分別1．試驗操作中的關(guān)鍵步驟(1)研磨要快速、充分：研磨充分使葉綠體完全裂開，可提取較多的色素。(2)濾液細(xì)線要求：細(xì)、直、齊，含有較多的色素，所以應(yīng)待濾液干后再畫一到兩次。(3)濾液細(xì)線不能觸及層析液，否則色素會溶解到層析液中，使濾紙條上得不到色素帶。2．濾紙條上色素的分布和對光的汲取3．綠葉中色素的提取和分別試驗的異樣現(xiàn)象分析(1)收集到的濾液中綠色過淺的緣由分析①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。②運用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。③一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低。④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：濾液細(xì)線畫得過粗。(3)濾紙條看不見色素帶①遺忘畫濾液細(xì)線。②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。4．葉綠體中色素的汲取光譜分析(1)葉綠體中的色素只汲取可見光，不汲取不行見光。(2)葉綠素主要汲取紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要汲取藍(lán)紫光，也汲取少量其他顏色的光。(3)葉綠體中的色素很少汲取綠光，綠光被反射，所以大多數(shù)葉片看起來呈綠色。深化探究：1.試驗過程中，甲同學(xué)遺忘加入二氧化硅和碳酸鈣，乙同學(xué)遺忘加入無水乙醇，丙同學(xué)加的無水乙醇過多。請分析他們可能出現(xiàn)的試驗結(jié)果。提示：甲同學(xué)研磨不充分，部分色素被破壞，過濾收集的濾液顏色淺。乙同學(xué)不能提取到色素。丙同學(xué)的濾液顏色淺，提取的濾液色素的濃度低。2．試驗操作時，為什么要將濾紙條的一端剪去兩角？畫濾液細(xì)線的要求是細(xì)、直、齊，且要在干燥后重復(fù)畫一兩次，請分析這樣做的緣由是什么。提示：(1)剪去兩角的目的是防止層析液在濾紙條的邊緣擴(kuò)散過快。(2)濾液細(xì)線要細(xì)、直、齊是為了使分別的色素不重疊，重復(fù)畫線的目的是增加色素含量，使分別的色素帶清楚，便于視察。1．下列有關(guān)“綠葉中色素的提取和分別”試驗的敘述中，錯誤的是()A．研磨時加入CaCO3可防止葉綠素在酸性條件下分解B．濾紙條的一端剪去兩角的目的是使色素帶擴(kuò)散勻稱且比較直C．畫濾液細(xì)線時需快速重復(fù)多畫幾次以增加色素的含量D．濾紙條上相鄰且距離濾液細(xì)線最遠(yuǎn)的兩條色素帶呈橙黃色和黃色C[剪碎的綠葉放入研缽后應(yīng)當(dāng)依次加入二氧化硅(充分研磨)、碳酸鈣(防止色素被破壞)和無水乙醇(提取色素)，A項正確；濾紙條的一端剪去兩角的目的是使色素帶擴(kuò)散勻稱且比較直，防止色素帶不整齊，B項正確；畫濾液細(xì)線的要求是細(xì)、齊、直，待濾液干后，還要重復(fù)畫一到兩次，C項錯誤；試驗勝利后應(yīng)當(dāng)可以清楚地看到濾紙條上有四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)，色素帶的寬窄與色素含量相關(guān)，D項正確。]2．為探討高光強(qiáng)對移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進(jìn)行紙層析，如圖為濾紙層析的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是()A．強(qiáng)光下的幼苗相比正常光照下的綠色更深B．強(qiáng)光照可能抑制葉綠素的合成，促進(jìn)類胡蘿卜素的合成C．四種色素在層析液中溶解度大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<ⅣD．色素分別過程中假如濾液線觸及石油醚，會縮短得到四條色素帶的時間B[依據(jù)題圖來看：強(qiáng)光照導(dǎo)致該植物葉綠素含量降低，綠色變淺，A錯誤；強(qiáng)光照和正常光照相比，明顯葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加，可見強(qiáng)光照可能抑制葉綠素的合成，促進(jìn)類胡蘿卜素的合成，B正確；四種色素在層析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，C錯誤；色素分別過程中假如濾液線觸及石油醚，色素會溶解在層析液中，不會得到色素帶，D錯誤。]葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1．葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)(1)葉綠體基質(zhì)和類囊體上含有與光合作用有關(guān)的酶。(2)類囊體薄膜上分布有捕獲光能的色素，且類囊體堆疊成基粒，增大了葉綠體內(nèi)部的膜面積，為酶和色素供應(yīng)了更多的附著位點。2．葉綠體功能的驗證明驗——恩格爾曼試驗(1)試驗過程及現(xiàn)象eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(水綿需,氧細(xì)菌))eq\o(→,\s\up9(黑暗),\s\do7(無空氣))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(極細(xì)光束照耀→需氧細(xì)菌集中于葉,綠體被光束照耀的部位,完全曝光→需氧細(xì)菌分布于葉綠體,全部受光部位))(2)試驗結(jié)論①葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。②O2是由葉綠體釋放的。(3)試驗設(shè)計的“四妙”①試驗材料選得妙：試驗材料選擇水綿和需氧細(xì)菌。水綿的葉綠體呈螺旋帶狀，便于視察；用需氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。②解除干擾的方法妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境，解除了空氣中氧氣和光的干擾。③觀測指標(biāo)設(shè)計得妙：用極細(xì)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(dāng)于一組比照試驗。④試驗比照設(shè)計得妙：進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光比照試驗，明確試驗結(jié)果完全是由光照引起的。1．(2024·天津一中高一上期末)葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，其內(nèi)有關(guān)結(jié)構(gòu)中分布著光合色素及有關(guān)的酶。下列關(guān)于葉綠體及色素的敘述中正確的是()A．植物細(xì)胞都有葉綠體，葉綠體普遍分布在植物體的全部細(xì)胞中B．葉綠素在高等植物體內(nèi)有兩種，葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色C．同線粒體一樣，葉綠體的內(nèi)膜極大地擴(kuò)展了受光面積D．葉綠體中的色素只汲取紅光和藍(lán)紫光進(jìn)行光合作用B[植物見光的綠色部位的細(xì)胞才有葉綠體，A錯誤；葉綠素包括兩種，葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色，B正確；葉綠體的類囊體極大地擴(kuò)展了受光面積，C錯誤；葉綠體中的色素主要汲取紅光和藍(lán)紫光進(jìn)行光合作用，D錯誤。]2．恩格爾曼用極細(xì)的光束照耀到載有水綿和需氧細(xì)菌的載玻片上(下左圖)，將裝片(下右圖)暴露在光下，結(jié)果如下圖所示。關(guān)于該試驗說法錯誤的是()A．本試驗結(jié)論是葉綠體在光照下可產(chǎn)氧B．水綿和需氧細(xì)菌試驗前要進(jìn)行饑餓處理C．光照的部位是該試驗的自變量D．真空和黑暗是試驗的兩個無關(guān)變量B[需氧細(xì)菌聚集在帶狀葉綠體四周說明光合作用的過程中有氧氣釋放出來，A正確；水綿和需氧細(xì)菌試驗前不須要進(jìn)行饑餓處理，B錯誤；題述試驗的自變量是水綿的照光部位，C正確；光照部位是題述試驗的自變量，試驗設(shè)計的奇妙之一是將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，解除了環(huán)境中光線和氧的影響，從而確保試驗?zāi)軌蛘５剡M(jìn)行，真空和黑暗是試驗的兩個無關(guān)變量，D正確。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.提取色素的原理是色素能溶解在無水乙醇等有機(jī)溶劑中。2.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(kuò)散得快，反之則慢。3.層析后濾紙條上自上而下的四條色素帶依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。4.葉綠素主要汲取紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要汲取藍(lán)紫光。5.色素分布于葉綠體類囊體薄膜上，而與光合作用有關(guān)的酶分布于類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中。1．關(guān)于葉綠素提取的敘述中錯誤的是()A．菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料B．加入少許CaCO3能避開葉綠素被破壞C．用乙醇提取的葉綠體色素中無胡蘿卜素D．研磨時加入二氧化硅可使葉片研磨更充分C[葉綠體中的四種色素包括胡蘿卜素，均溶于無水乙醇，C項錯誤；菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料，研磨時加入SiO2可使葉片研磨更充分，加入少許CaCO3，可以中和葉肉細(xì)胞中的有機(jī)酸，能避開葉綠素被破壞。]2．下列有關(guān)綠葉中色素的提取和分別試驗的敘述中，正確的是()A．葉綠素的提取須要加入層析液作為提取液B．過濾時應(yīng)運用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口C．分別色素時應(yīng)將濾液細(xì)線置于層析液中D．選材不同，四條色素帶在濾紙條上的排列依次不同B[提取葉綠素運用的是無水乙醇，層析液用于分別色素；過濾時運用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口，以防止揮發(fā)性強(qiáng)的無水乙醇揮發(fā)；分別色素時不能將濾液細(xì)線置于層析液中，否則色素會溶入層析液中；不同材料中四種色素在層析液中的溶解度相同，來自不同材料葉綠體中的四種色素含量可能不同，經(jīng)過紙層析后，在濾紙上的排列依次相同，色素帶粗細(xì)可能不同。]3．如圖是葉片中兩類色素的汲取光譜，試判定甲和乙分別為何種色素()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D[葉綠素主要汲取紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要汲取藍(lán)紫光。]4．為證明葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與需氧細(xì)菌的臨時裝片進(jìn)行試驗，裝片須要賜予肯定的條件，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B[水綿中的葉綠體通過光合作用釋放氧氣，光合作用須要光照和CO2，NaHCO3稀溶液可供應(yīng)CO2，裝片中不能有空氣，否則需氧細(xì)菌勻稱分布，無法依據(jù)需氧細(xì)菌的聚集狀況來確定葉綠體是否有放氧功能。]5．分析下圖，相識葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能，并完成相關(guān)問題：(1)葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。與光合作用有關(guān)的色素在[]____________上。(2)與線粒體相比較，在結(jié)構(gòu)上的相同