第4節(jié)能量之源——光與光

合作用一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)導(dǎo)航[重點]1.說出綠葉中色素的種類和作用.[難點]2．說出光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)——葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能.

新知初探·思維啟動一、綠葉中色素的提取和分離1．提取綠葉中的色素(1)原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑_________________中.無水乙醇(2)過程取材:稱取5g_________

↓研磨:剪碎葉片,放入研缽中,加少許______________,再加入10mL無水乙醇,迅速、充分研磨

↓綠葉SiO2和CaCO3過濾:漏斗基部放一塊_______________,將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾

↓收集:用小試管收集色素濾液,及時將試管口用棉塞塞嚴2．分離綠葉中的色素(1)原理:各種色素在層析液中的________不同,單層尼龍布溶解度__________高的隨層析液在濾紙上擴散得快,反之則慢.因而色素就會隨著________在濾紙上的擴散而分離開.(2)步驟溶解度層析液1毛細吸管濾液干濾液細線濾液細線胡蘿卜素判一判(1)可選用綠色植物任何部位的葉片進行色素的提取與分離.(×)(2)向研缽中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的.(×)(3)畫濾液細線時要求齊、細、直,需多次干燥后重復(fù)畫.(√)(4)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.(√)二、綠葉中色素的種類及吸收光譜藍紫光類胡蘿卜素藍紫光紅光三、葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能1．形態(tài):一般呈扁平的________________.橢球形或球形基?；|(zhì)類囊體色素和酶3．功能:是進行__________的場所.光合作用想一想正常植物的葉為什么呈綠色？秋季有些植物葉變黃的原因是什么？【提示】

葉綠素含量多.秋季,氣溫降低,葉綠素分解.要點突破·講練互動要點一綠葉中色素的提取和分離1．實驗原理:提取原理是色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中,所以可以用無水乙醇提取綠葉中的色素.分離原理是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.要點突破2．提取分離方法:提取方法為溶解法;分離方法為紙層析法.3．實驗步驟及注意事項步驟方法原因提取綠葉中的色素①加入二氧化硅:有助于研磨充分;②加入碳酸鈣:防止研磨中色素被破壞;③加入無水乙醇:為了溶解、提取色素步驟方法原因提取綠葉中的色素將研磨液迅速倒入基部墊有單層尼龍布的玻璃漏斗中過濾,濾液收集到試管中,及時用棉塞塞緊試管口①單層尼龍布:過濾葉脈及二氧化硅等;②試管口塞緊:防止乙醇揮發(fā)步驟方法原因制備濾紙條①干燥濾紙:透性好、吸收濾液多;②剪去兩角:使層析液同步到達濾液細線步驟方法原因畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液,沿鉛筆線均勻地畫出一條細而直的濾液細線,吹干后再重復(fù)畫一兩次①畫得細而直:為防止色素帶重疊而影響分離效果;②畫一兩次:是為積累更多的色素,使分離后的色素帶明顯步驟方法原因分離綠葉中的色素①層析液不能沒及濾液細線,以防止色素溶解于層析液中而無法分離;②試管加塞是為了防止層析液中成分揮發(fā)步驟方法原因觀察與分析特別提醒光合色素的記憶方法(1)色素名稱可采用“名字”記憶法:在濾紙條上從上到下(擴散速度從快到慢)的色素名稱依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b,可簡單記為“胡黃ab”.(2)色素帶顏色可采用“疊音”記憶法:在濾紙條上四條色素帶從上到下的顏色依次為“橙黃色、黃色、藍綠色、黃綠色”,可簡單記為“橙黃黃、藍綠綠”,其中第二個“綠”指“黃綠色”.例1

(2012·廣州高一檢測)下列是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況,以下說法正確的是(

)A．提取色素時加入碳酸鈣是為了防止濾液揮發(fā)B．水稻在收獲時節(jié),葉片中色素量的變化是(甲＋乙)<(丙＋丁)C．四種色素都能溶解在層析液中,乙色素的溶解度最大D．四種色素中,丙和丁主要吸收紅光關(guān)鍵點【思路點撥】本題考查了綠葉中色素的提取和分離的相關(guān)知識,分析時應(yīng)從以下三方面入手:①明確色素提取過程中試劑使用和注意事項.②掌握色素提取實驗的結(jié)果及分析.③掌握色素含量的變化及對光的吸收.【解析】碳酸鈣在提取色素時其作用是保護色素,圖示中四種色素依次為葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素,它們的多少代表含量而不表示溶解度,當秋收時低溫會破壞葉綠素,所以甲、乙的含量會降低,而且比丁、丙之和少,丙、丁兩者主要吸收藍紫光.【答案】

B【探規(guī)尋律】

(1)色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān),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(guān),色素帶越寬說明此種色素含量越多.(3)色素帶擴散速度與溶解度有關(guān),擴散速度越快溶解度越大.(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.(5)色素帶最寬的是葉綠素a,最窄的是胡蘿卜素,葉綠素b比葉黃素稍寬.變式訓(xùn)練如圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和分離”的實驗的改進裝置,下列與之有關(guān)的敘述中,錯誤的是(

)A．應(yīng)向培養(yǎng)皿中倒入層析液B．應(yīng)將濾液滴在a處,而不能滴在b處C．實驗結(jié)果應(yīng)是得到四個不同顏色的同心圓(近似圓形)D．實驗得到的若干個同心圓中,最小的一個圓呈橙黃色解析:選D.如圖所示是一個葉綠體中色素分離的實驗裝置,所以應(yīng)把層析液倒入培養(yǎng)皿中,燈芯起到傳遞層析液的目的,把色素滴到a點讓其在定性濾紙上擴散,四個圓圈中擴散最慢的即為圓圈最小的,它應(yīng)該是呈黃綠色的葉綠素b.要點二有關(guān)葉綠體的闡釋1．分布植物的葉肉細胞和幼嫩莖的表皮細胞.2．結(jié)構(gòu)及功能(1)結(jié)構(gòu)示意圖(2)結(jié)構(gòu)特點①葉綠體的基質(zhì)和基粒類囊體上含有與光合作用有關(guān)的酶.②類囊體的薄膜上分布有捕獲光能的色素.③葉綠體基質(zhì)中還含有少量的DNA和RNA.④葉綠體中類囊體堆疊成基粒,增大了內(nèi)部膜面積.(3)功能:吸收光能,是光合作用的場所.3．葉綠體中的色素(1)色素的種類(2)不同色素的吸收光譜圖示表明:葉綠素對紅光和藍紫光吸收量較大,而類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量較大,對其他光吸收量較少,并非不吸收,可見對綠光吸收量最少.特別提醒

(1)大棚膜的選擇:①要想光合效率最高,選用無色大棚膜,日光中各種色光均可透過.②要想生產(chǎn)特殊品質(zhì)的蔬菜、水果,可選用有色大棚膜,此膜可透過同色光,如藍紫膜或紅橙膜,但一般不用綠色薄膜.(2)葉綠體不同部位發(fā)生的光合作用過程不同其原因是類囊體薄膜上分布光合色素,可以吸收光能,傳遞光能,同時具有轉(zhuǎn)化光能的酶.基質(zhì)內(nèi)分布有機物合成的酶.

(2012·西安中學(xué)高一檢測)葉綠體是植物進行光合作用的細胞器.下列關(guān)于葉綠體及色素的敘述中正確的有(

)A．植物細胞都有葉綠體,葉綠體普遍分布在植物細胞的整個細胞中B．葉綠素在高等植物體內(nèi)有兩種,葉綠素a呈藍綠色,葉綠素b呈黃綠色例2C．同線粒體一樣,葉綠體的內(nèi)膜極大地擴展了受光面積D．葉綠體中的色素只吸收紅光和藍紫光進行光合作用【解析】本題考查葉綠體的有關(guān)知識,涉及葉綠體的分布和結(jié)構(gòu),以及葉綠體中色素的種類、顏色和吸收光譜,具體分析如下:A項:不是所有的植物細胞都有葉綠體,一般地講,葉綠體分布在綠色植物的綠色部分,主要存在于葉肉細胞中.B項:葉綠體中的色素分為兩大類:葉綠素和類胡蘿卜素.其中,葉綠素又包括藍綠色的葉綠素a、黃綠色的葉綠素b;類胡蘿卜素包括橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素C項:葉綠體的內(nèi)膜光滑,其內(nèi)部的基粒和類囊體一方面擴大了膜面積,供色素和酶分布;另一方面極大地擴展了受光面積.而線粒體的內(nèi)膜上含有許多與有氧呼吸有關(guān)的酶.D項:葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光,并非不吸收其他顏色的光,只不過吸收量較少.【答案】

B互動探究(1)光合作用可以在離體的葉綠體中進行嗎？(2)葉綠體中色素的合成受哪些因素影響？【提示】

(1)只要保證葉綠體的完整性,就能在離體的葉綠體中進行光合作用.(2)葉綠素的合成受光照、溫度和礦質(zhì)元素等的影響.光是合成葉綠素的必要條件;葉綠素的合成受酶的催化,需要適宜的溫度范圍;另外,Mg是構(gòu)成葉綠素的礦質(zhì)元素.對四種色素的分布及吸收光譜不清楚如圖是在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中得到的四條色素帶,若將其置于暗室中,并用紅光照射,色素帶呈暗色的是(

)易錯警示例1A．①②

B．②③C．③④

D．④②【常見錯誤】錯選A項.【錯因分析】錯選A項的原因主要有以下兩個方面:(1)對題干關(guān)鍵詞“色素帶呈暗色”的原因不理解.色素帶呈暗色是因為色素將光吸收,在4種色素中,只有葉綠素a和葉綠素b能吸收紅光,因此③④呈暗色.(2)對色素分離的結(jié)果掌握不牢固,混淆了濾紙條上四條色素帶的種類,誤認為①②是葉綠素a和葉綠素b.【正確解答】選C.葉綠素a和葉綠素b吸收紅光和藍紫光,圖中③是葉綠素a,④是葉綠素b.對液泡內(nèi)色素和葉綠體內(nèi)色素的作用易于混淆下列關(guān)于高等植物細胞內(nèi)的色素的敘述中,錯誤的是(

)A．綠葉中葉綠素的含量約是類胡蘿卜素的3倍B．植物細胞內(nèi)的色素都進行光合作用C．細胞內(nèi)葉綠體中的色素吸收光能用于光合作用例2D．有的植物細胞的