第三單元

細(xì)胞代謝第9講

光與光合作用捕獲光能的色素、葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能01光合作用的基本原理02目錄考點一捕獲光能的色素、葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能011、綠葉中色素的提取和分離（1）實驗原理

綠葉中的色素不只有一種，它們都能溶解在層析液中。

不同的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上的擴散速度就越快，反之則慢。①提取色素的原理

綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。②分離色素的原理5g新鮮綠葉，剪去主葉脈，→剪碎置研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再放入10ml無水乙醇色素多研磨更充分防止色素被破壞提取色素①提取綠葉中的色素Ⅰ研磨★要求：要迅速、充分防止溶劑揮發(fā)，充分溶解色素1、綠葉中色素的提取和分離（2）實驗步驟Ⅱ過濾：獲取色素濾液★注意用棉塞將試管口塞嚴(yán)防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化單層尼龍布：濾紙、紗布會吸收色素①提取綠葉中的色素1、綠葉中色素的提取和分離（2）實驗步驟②制備濾紙條1cm鉛筆線要剪去兩角減少邊緣效應(yīng)，使濾液同時到達(dá)濾液細(xì)線。

將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。1、綠葉中色素的提取和分離（2）實驗步驟③畫濾液細(xì)線★要求：細(xì)、直、齊注意：待濾液干后，再畫1~2次。為防止色素帶重疊而影響分離效果用毛細(xì)吸管，吸取少量濾液，沿著鉛筆線均勻地畫（積累更多的色素）使色素帶更清晰

用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫一條細(xì)線（也可將濾液倒入培養(yǎng)皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻的細(xì)線）。1、綠葉中色素的提取和分離（2）實驗步驟④分離色素層析液培養(yǎng)皿（防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒）防止色素溶解于層析液中而無法分離注意：不能讓濾液細(xì)線觸及層析液為何要蓋上培養(yǎng)皿？

將適量的濾紙液倒入試管中，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。也可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。1、綠葉中色素的提取和分離（2）實驗步驟胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b⑤觀察與記錄（黃綠色）（橙黃色）（黃色）（藍(lán)綠色）*色素的寬窄可以表示色素的含量?。∪~綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素溶解度從高到低依次為胡黃ab從上往下依次是：胡黃ab相鄰最近ab相鄰最遠(yuǎn)胡黃1、綠葉中色素的提取和分離（2）實驗步驟1.制備濾紙條時，剪去兩角的作用是什么？畫濾液細(xì)線有什么要求？[深挖教材]防止色素帶不整齊。畫濾液細(xì)線的要求是細(xì)、齊、直，還要重復(fù)畫幾次。2.色素分離時，關(guān)鍵應(yīng)注意層析液不要沒及濾液細(xì)線，為什么？否則濾液細(xì)線中的色素會溶解于層析液中，不能分離。3.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？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。葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光類胡蘿卜素溶液2、色素的吸收光譜實驗表明：葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，色素對綠光吸收最少。吸收光的范圍：可見光的波長是400～760nm，一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光可見色素的功能：吸收光能、傳遞光能（所有色素）、轉(zhuǎn)化光能（少數(shù)葉綠素a）3、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用（1）葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖基粒（由類囊體堆疊形成，增大膜面積）外膜內(nèi)膜基質(zhì)色素與光反應(yīng)有關(guān)的酶與暗反應(yīng)有關(guān)的酶眾多的基粒和類囊體極大地擴展了受光的面積。①形態(tài)：②結(jié)構(gòu)：橢球形、球形由外膜、內(nèi)膜、基粒、基質(zhì)構(gòu)成。③功能：進行光合作用的場所。裝片中好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。裝片中好氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。結(jié)論：葉綠體中被光束照射到的部位是光合作用的場所結(jié)論：現(xiàn)象：現(xiàn)象：沒有空氣黑暗極細(xì)光束完全光照1881年，恩格爾曼實驗水綿和好氧細(xì)菌的裝片4、葉綠體功能的實驗驗證[特別提醒]恩格爾曼實驗的巧妙之處(1)實驗材料選擇巧妙：實驗材料選擇水綿，水綿不但具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體在細(xì)胞中呈螺旋式分布，便于觀察實驗結(jié)果和設(shè)置對照。(2)排除干擾的方法巧妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。(3)觀測指標(biāo)設(shè)計巧妙：通過好氧細(xì)菌的分布進行檢測，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。(4)實驗對照設(shè)計巧妙：用極細(xì)的光束點狀投射，使葉綠體上可分為獲得光照和無光照的部位，相當(dāng)于一組對照實驗；進行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的對照實驗。明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。1.有的植物工廠在種植蔬菜等植物時，完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍(lán)色和白色的光源，這是為什么？[深挖教材]紅色光源、藍(lán)色光源發(fā)出的分別是紅光、藍(lán)光，光合色素對紅光、藍(lán)光吸收最多。白光是復(fù)合光，含有不同波長的光，光合色素能吸收更多的光。2.植物工廠里不用發(fā)綠光的光源，原因是綠色光源發(fā)出綠色的光，這種波長的光被光合色素吸收的最少，不適合用于植物工廠。3.海洋中綠藻、褐藻、紅藻在海洋中的垂直分布大致依次是淺層、中層、深層，從水層透光與植物光能捕獲兩個層面進行解釋，原因是藻類本身的顏色是反射出來的光所形成的，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃光。水對紅、橙光的吸收比藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是相對富含短波長的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方?！靖拍畋嫖觥?．提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分。（

）2．綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴散得越快。（

）3．葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光。（

）4．植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因為葉片中的葉綠體吸收了綠光。（

）××××1、色素提取分離四個常見異常現(xiàn)象原因分析（1）濾液顏色過淺的原因：①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低；③未加CaCO3、色素被破壞。（2）濾紙條色素帶重疊的原因：①濾液細(xì)線不直；②濾液細(xì)線過粗。（3）濾紙條無色素帶的原因：①忘記畫濾液細(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）濾紙條色素帶較淺的原因：①濾液中色素含量少；②畫濾液細(xì)線時次數(shù)太少。2、影響葉綠素合成的三大因素3、色素與葉片的顏色考法1圍繞實驗的基本原理和過程，考查科學(xué)探究能力1．(2022·山東省日照市聯(lián)考)下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，正確的是()A．色素在提取液中的溶解度不同，導(dǎo)致色素帶的位置不同B．研磨綠葉時不加CaCO3，則濾紙條上4條色素帶變窄的比例相同C．實驗結(jié)果中得到的4條條帶在濾紙條上自上而下依次變寬D．與成熟葉相比，幼葉做實驗材料得到的葉綠素a、b的條帶較窄【解析】

利用色素在層析液中的溶解度不同的原理來分離色素，從而使色素帶的位置不同，A錯誤；CaCO3可防止葉綠素被破壞，因此研磨綠葉時不加CaCO3，則濾紙條上四條色素帶變窄的比例不相同，B錯誤；色素帶的寬窄與色素含量相關(guān)，濾紙條從上到下依次是胡蘿卜素(最窄)、葉黃素、葉綠素a(最寬)、葉綠素b(第2寬)，C錯誤；與成熟葉相比，幼葉所含葉綠素(包括葉綠素a和葉綠素b)較少，做實驗材料得到的葉綠素a、b的條帶較窄，D正確?！敬鸢浮緿D考法1圍繞實驗的基本原理和過程，考查科學(xué)探究能力2．(2022·江蘇省鹽城市檢測)某課外興趣小組以紅色莧菜葉片為實驗材料，用無水乙醇提取葉片中的色素，下圖甲、乙兩組分別是以有機溶劑和蒸餾水分離色素得到的結(jié)果。下列敘述正確的是()【解析】提取綠葉中的色素時，加入二氧化硅的目的是使研磨充分，A錯誤；甲組濾紙條從上往下第三條色素帶含有的色素是葉綠素a，顏色是藍(lán)綠色，B錯誤；乙組是用蒸餾水分離色素，光合色素不溶于蒸餾水，故濾液細(xì)線處的顏色是深綠色，C錯誤；莧菜葉肉細(xì)胞中的光合色素分布在葉綠體中，而紫紅色的花青素分布在液泡中，D正確。DA．提取色素過程中加入二氧化硅的目的是為了保護葉綠素B．甲組濾紙條從上往下第三條色素帶的顏色是黃綠色C．乙組濾液細(xì)線處的顏色是無色D．莧菜葉肉細(xì)胞中紫紅色的花青素分布在液泡中考法2圍繞捕獲光能的色素與葉綠體的結(jié)構(gòu)，考查生命觀念3．(2022·丹東期末)如圖是綠色植物光合作用過程中葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜圖。據(jù)圖分析下列敘述正確的是()DA．c為類胡蘿卜素，它在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B．葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，而不吸收綠光，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色C．可根據(jù)綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同來提取色素D．胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大，葉綠素b在層析液中的溶解度最小考法2圍繞捕獲光能的色素與葉綠體的結(jié)構(gòu)，考查生命觀念4．(不定項)如圖是高等植物葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．①和②均為選擇透過性膜，分布著與光合作用有關(guān)的酶B．③上分布有與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶，這些色素對綠光吸收最少C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋時這些色素都無法合成D．在③上形成的產(chǎn)物NADPH和ATP進入④中為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量【解析】①和②分別為葉綠體的外膜和內(nèi)膜，均具有選擇透過性，但沒有分布著與光合作用有關(guān)的酶，A錯誤；葉綠素中含Mg2＋，胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg2＋，C錯誤?！敬鸢浮?/p>

ACAC[特別提醒]關(guān)于光合色素的4點提醒（1）可進行光合作用的細(xì)胞不一定都含有葉綠體(如藍(lán)細(xì)菌等)，但是都含有光合色素。（2）葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。（3）植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。（4）植物的液泡中含有的色素不參與光合作用。2、提取光合色素，進行紙層析分離，對該實驗中各種現(xiàn)象的解釋，正確的是()A.未見色素帶，說明材料可能為黃化葉片B.色素始終在濾紙上，是因為色素不溶于層析液C.提取液呈綠色是由于含有葉綠素a和葉綠素bD.胡蘿卜素處于濾紙最前方，是因為其在提取液中的溶解度最高1、在圓形濾紙的中央滴上葉綠體的色素濾液進行色素分離，要看到近似同心環(huán)狀的四個色素圈，排列在最外圈的一個呈()A.藍(lán)綠色

B.黃綠色

C.黃色