2022-2023学年人教版(2019)必修一第5章第4节 光合作用与能量转化第1课时 捕获光能的色素和结构 学案.docx
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1、第4节 光合作用与能量转化第1课时捕获光能的色素和结构学习目标.理解叶绿体中色素的种类和作用,认同结构与功能相适应的观念。1 .通过设计和进行叶绿体色素的提取与分离实验,掌握实验操作技能 及相关仪器、药品的使用方法。2 .通过叶绿体色素的提取与分离实验,培养勇于探索、不断创新的科 学精神。问题探究知识生成新知探究一绿叶中色素的提取和分离问题探究.实验原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。(2)绿叶中的色素都能溶解在层析液中,但不同的色素溶解度不同。溶 解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。1 .实验选材新鲜的绿叶(如菠菜的绿叶)。问题(1):为什么要选用新鲜的绿叶作实验材料?提示
2、:新鲜的绿叶中色素含量高,从而使滤液中色素含量较高,实验效果明显。2 .实验流程(1)提取绿叶中的色素导致氧气的释放量不同,所以用透过三棱镜的光束照射装片得到的 结果不相同。联系实际素养落实 科技情境我国研究人员揭示了一条连接细胞膜和叶绿体的重要信号传递途径, 病原体可以劫持这种在植物细胞内部传递信息的途径,抑制植物防御 反应的激活。探究:(1)叶绿体有几层生物膜?叶绿体功能是什么?提示:2层。叶绿体是光合作用的场所。细胞膜进行细胞间信息交流的类型有哪些?举例说明。提示:间接交流(例如胰岛素随血液到达全身并作用于靶细胞);直接 交流(例如精子和卵细胞之间的识别和结合);高等植物细胞之间通过 胞
3、间连丝相互连接。课堂小结完善概念图关键语句1 .无水乙醇能提取绿叶中的 色素,层析液可分离色素。2 .二氧化硅有助于研磨充分, 碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。3 .叶绿素a和叶绿素b主要吸 收红光和蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。4 .参与光合作用的色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上,而 与光合作用有关的酶则分布 在类囊体薄膜上和叶绿体基质中。随堂反馈1.提取光合色素,用纸层析法进行分离,下列对该实验中各种现象的 解释,正确的是(C )A.未见色素带,说明材料可能为黄化叶片B.若叶绿素a和叶绿素b两条色素带较浅,可能是碳酸钙加入过多C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多D.胡萝卜
4、素处于滤纸条最上方,是因为其在提取液中的溶解度最高 解析:黄化叶片叶绿素含量少,但是含有类胡萝卜素,进行纸层析分离 后,应有色素带;实验中碳酸钙加入是防止研磨中色素被破坏,据此推 测,若叶绿素a和叶绿素b两条色素带较浅,可能是碳酸钙加入过少; 提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多;胡萝卜素处于滤 纸条最上方,是因为其在层析液中的溶解度高,扩散速度快。2 .某同学在色素的提取和分离实验中,在滤纸中央滴一滴提取液,然 后进行层析,得到四个不同颜色的同心圆。其由外向内第三圈的颜色 是(A )A.蓝绿色B.黄绿色C.黄色 D.橙黄色解析:色素在层析液中溶解度越高,随滤纸条扩散得越快,由外向内第
5、 三圈的色素为叶绿素a,颜色为蓝绿色。3 .科学家恩格尔曼用水绵和需氧细菌做了两个经典实验,对实验叙述 正确的是(D )A.他用同位素示踪法发现光合作用的场所是叶绿体B.选用水绵作材料是因为其叶绿体大、呈球形便于观察C.他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现需氧细菌大多数聚集 在绿光区域D.恩格尔曼实验证明了光合作用放氧部位是叶绿体解析:恩格尔曼的实验没有用同位素示踪法;选用水绵作材料是因为 其叶绿体呈螺旋带状分布,便于观察;恩格尔曼用透过三棱镜的光照 射水绵临时装片,发现需氧细菌大多数聚集在红光和蓝紫光区域;恩 格尔曼用极细的光束照射水绵,需氧细菌向叶绿体被光束照射到的部 位集中,如果上述
6、临时装片完全暴露在光下,需氧细菌则分布在叶绿 体所有受光的部位,由此说明了氧是由叶绿体释放出来的、叶绿体是 绿色植物进行光合作用的场所。4 .(不定项)迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验,得到下表结果。下列相关叙述,正确的是(ABC )项目层析液色素1色素2色素3色素4移动距8. 007.604. 241.600. 80离/cm迁移率 一 0.950.530.200. 10注:迁移率二色素移动距离/层析液移动距离。A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由
7、于存在色素3、4C. 4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4D.迁移率为0. 95和0. 53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光 解析:绿叶中色素的提取和分离实验中,如果没有无水乙醇,可以用体 积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠作为提取液;色素提取液呈 绿色主要是由于含有叶绿素a和叶绿素b,两者在层析液中的溶解度 较低,扩散距离较近,可对应表中的3、4;各色素随层析液在滤纸上 扩散速度不同,溶解度大,扩散速度快,溶解度小,扩散速度慢,则4种 色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4;迁移率为 0. 95和0. 53的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素,两者主要
8、吸收可见 光中的蓝紫光。5.如图是叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和用具。据图回答 下列问题。图中步骤加入研钵内的物质:A 5-10 niL,作用是;B 少许,作用是有助于研磨得充分;C_少许,作用是防止色素 o图中步骤将研磨液倒入漏斗中,漏斗底部放有 o图中步骤剪去两角的作用是防止色素带 o(4)图中步骤中关键应注意 触及滤液细线;加盖的目的是防止解析:(1)步骤为研磨,研磨时需要加入3种物质:510 mL的无水 乙醇,作用是溶解色素;二氧化硅可以增大摩擦力,使细胞和叶绿体破 碎,有助于研磨更充分;细胞研磨破碎后,会溢出有机酸,为防止叶绿 素中的镁被氢取代,破坏叶绿素,研磨时需加入少许碳
9、酸钙中和有机 酸。过滤研磨液时,漏斗基部不能用滤纸,因为色素可吸附在滤纸上, 一般用单层尼龙布过滤。步骤为制备滤纸条,剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快, 造成色素带不整齐。步骤为层析,层析时的关键技术是不能让层析液触及滤液细线, 否则,滤液细线会被层析液溶解,不能分离。由于层析液有毒,而且可 以挥发,所以要加盖。答案:(1)无水乙醇溶解色素二氧化硅碳酸钙被破坏(2)单 层尼龙布(3)不整齐(4)层析液不要 层析液挥发课时作业吕格考达标1.下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述,不正确的是 (A )A.实验目的是证明四种色素在层析液中的溶解度和扩散速度不同B.绿叶中的色素易溶于无水乙醇等有
10、机溶剂C.在层析液中溶解度最高的色素是胡萝卜素D.滤纸条上色素的宽度代表其含量解析:实验目的是进行绿叶中色素的提取和分离,探究绿叶中含有几 种色素;绿叶中的色素易溶于无水乙醇等有机溶剂;色素分离的结果 显示滤纸条的最上端是橙黄色的胡萝卜素,说明胡萝卜素在层析液中 的溶解度最高;色素的含量越多,在滤纸条上呈现的色素带就越宽,因 此滤纸条上色素带的宽度代表其含量。2 .在叶绿体色素提取和分离实验中,收集到的滤液绿色过浅,其原因 可能是(D )未加入石英砂,研磨不充分一次加入大量的无水乙醇分次加入少量无水乙醇提取使用放置数天的菠菜A.B.C.D.解析:在色素的提取和分离实验中,收集到的滤液颜色浅,说
11、明色素浓 度低,可能是溶质(色素)的含量少,如研磨时未加入二氧化硅,研磨不 充分或使用放置数天的菠菜;也有可能是溶剂过多,即一次性加入过 多的无水乙醇。3 .大棚种植西兰花能够让人们在寒冷的冬季也能享受美味。为了增加 其产量,大棚内照明灯的光和大棚的塑料薄膜颜色选择的组合最好为 (A )A.蓝紫光或红光无色透明B.蓝紫光或红光黄色透明C.白光黄色透明D.白光无色透明解析:由于照明灯的功率是一定的,所以在相同的功率下,用发出蓝紫 光或红光的照明灯,植物利用光能的效率最高;太阳光是一定的,所以 用无色透明的塑料薄膜,植物获得光能更多。4 . Mg是构成叶绿素的重要成分,若将在缺镁的培养液中培养的菠
12、菜叶 进行光合色素层析,结果最可能是(A )ABCD解析:由题意可知,缺镁会影响叶绿素的合成,图中A项在滤纸条上的 色素带中只有胡萝卜素和叶黄素,符合题意。5 .植物叶子呈现的颜色是各种色素的综合表现,色素主要存在于液泡 和叶绿体中,叶绿体中的色素主要包含两大类,叶绿素和类胡萝卜素。 下列对高等植物的正常叶子中色素的相关叙述,正确的是(B ) A.纸层析法分离叶绿体中色素,最宽和最窄的色素带分别是黄绿色、 橙黄色B.提取叶绿体中色素可用丙酮作为提取液,用清水当层析液可分离液 泡中色素C.叶绿素对可见光的吸收有一个峰值,类胡萝卜素有两个峰值D.叶绿体中四种色素都含有N、Mg元素,作用是吸收、传递
13、、转化 光能解析:纸层析法分离叶绿体中色素,最宽和最窄的色素带分别是叶绿 素a和胡萝卜素,其中叶绿素a是蓝绿色,胡萝卜素是橙黄色;液泡中 的色素可以溶于水,因此若用纸层析法分离液泡中的色素,可用清水 作为层析液,分离叶绿体中的色素不能用清水;叶绿素主要吸收红光 和蓝紫光,故对可见光的吸收有两个峰值,类胡萝卜素主要吸收蓝紫 光,对可见光的吸收有一个峰值;Mg元素是叶绿体中叶绿素的成分,类 胡萝卜素中不含Mg。6 .下列关于叶绿素的叙述,正确的是(B )A.绿叶中的色素都含有镁元素B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值相同D.植物呈现绿色是因为叶绿素能有效地吸收
14、绿光解析:绿叶中的色素只有叶绿素含有镁元素;叶绿素a和叶绿素b在红 光区的吸收峰值不同;植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光, 因为绿色植物主要反射绿光,所以植物的叶片一般呈现绿色。7 .叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。下列关于叶绿体及色素的叙 述中正确的是(B )A.叶绿体普遍分布在植物细胞中.叶绿素在高等植物体内有两种,且这两种叶绿素的含量不一样C.同线粒体一样,叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积D.叶绿体中的色素只吸收红光和蓝紫光进行光合作用解析:植物细胞不都有叶绿体,如根部细胞不含叶绿体,植物见光的绿 色部位的细胞才有叶绿体;叶绿素在高等植物体内有叶绿素a和叶绿 素b两种,叶绿素a
15、的含量相对较多;同线粒体不一样,叶绿体并不是 通过内膜扩大受光面积,而是通过类囊体堆叠形成基粒,极大地扩展 了受光面积;叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光进行光合作用, 而不是只吸收红光和蓝紫光。8 .叶绿体和线粒体都是重要的细胞器,下列叙述中错误的是(D )A.两者都具有能量转换的功能.两者都具有双层膜结构C.两者的基质成分与功能不同D.两者所含酶的种类相同解析:叶绿体可以把光能转变为化学能,线粒体可以把有机物中的化 学能释放出来,为各项生命活动提供能量;线粒体和叶绿体均是具有双层膜结构的细胞器;线粒体和叶绿体的功能不同,根据结构与功能相适应的观点,两者的基质成分不同,所含酶的种类不同。9
16、图甲丁表示用新鲜菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验 的几个主要操作步骤。请据图回答下列问题。甲乙丙 丁(1)图甲丁中,实验操作步骤的先后顺序是(填序号)。(2)图中试剂a、b依次是。步骤丙中,滤纸条上出现四条色素带,那么最上面一条色素带的色素名称是 O(4)步骤乙中,为了研磨充分和防止色素被破坏,依次加入O在该实验的操作过程中,有同学按下列方法操作,其中不合理的有 (在ad中选择填空)。a.用蒸镭水替代无水乙醇提取色素b.在充分研磨叶片后立即加入碳酸钙c.用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液d.沿铅笔线连续数次画滤液细线解析:(1)据题图分析,甲表示画滤液细线,乙表示提取色素,丙表示分 离色素
17、,丁表示过滤,则实验操作步骤的先后顺序是乙、丁、甲、丙。 依据实验原理可知,题图中试剂a为无水乙醇,试剂b为层析液。称取5 g绿叶,剪去主叶脉,剪碎, 放入研钵中。向研钵中放入少许二氧化硅和碳 酸钙,再加入510 mL无水乙醇, 迅速、充分地进行研磨。将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗 基部放一块单层尼龙布)进行过 滤。将滤液收集到试管中,及时用 棉塞将试管口塞严。制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于 试管直径、长度略小于试管长度的滤 纸条,再将滤纸条一端剪去两角,并 在距这一端底部1 cm处用铅笔 画一条细的横线。画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液, 沿铅笔线均匀地画出一条细线(也可 将滤液倒
18、入培养皿,再用盖玻片蘸取 滤液,在横线处按压出均匀的细线)。 待滤液干后,再重画一到两次。分离绿叶中的色素将适量的层析液倒入试管中,将滤纸 条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中(注意不能让滤液 细线触及层析液),随后用棉塞塞紧试 管口。也可用小烧杯代替试管,用培 养皿盖住小烧杯。观察与记录观察试管内滤纸条上出现了几条色素 带,以及每条色素带的颜色和宽窄。 将观察结果记录下来。(6)实验结果步骤丙中,滤纸条上出现四条色素带,从上至下依次是胡萝卜素、 叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,最上面一条色素带的色素名称是胡萝 卜素。(4)在研磨绿叶时,要向研钵中加少许二氧化硅(有助于研磨充分)和 碳酸钙(
19、防止研磨中色素被破坏)。蒸储水属于无机溶剂,不能提取色素;加入碳酸钙、二氧化硅、无 水乙醇后才能研磨;用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液,则大量滤液 被吸收;沿铅笔线画滤液细线,待滤液干后再重画一到两次。答案:(1)乙、丁、甲、丙(2)无水乙醇、层析液(3)胡萝卜素(4)二氧化硅(Si。?)碳酸钙(CaCOs) (5) abed.如图1表示叶绿素分子以其侧链插入生物膜结构中,图2表示用分 光光度计测定的叶绿素a对不同光的吸收值。请回答下列问题。400 450 500 550 600 650 700 波长/nm 叶绿素a的吸收光谱图图2(1)图1所示的生物膜为 O(2)叶绿素a主要吸收光。有同学认为
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