《捕获光能的色素和结构》学案

《捕获光能的色素和结构》学案

张建尚/江苏

【学习目标】站得高——明确学习目标。 1.说出绿叶中色素的种类和作用。 2.说出叶绿体的结构。 【重点和难点】

绿叶中色素的种类和作用。 【学法提示】

1.在提取绿叶色素的实验中，从实验原理出发，弄明白每个操作步骤中的为什么，并熟练操作实验。

2.理解叶绿体色素的功能与光合作用的关系，叶绿体结构与功能的关系。 【课前预习】起步稳——知识源于生活。 1.绿叶中的色素能够溶解在 ① 中，所以可以用 ② 提取绿叶中的色素。不同色素在层析液中的 ③ 不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散 ④ ，反之则 ⑤ ，.因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

2.提取绿叶中的色素时，称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。向研钵中放入少许的 ① ，并加入10mL ② ，进行 ③ 的研磨。研磨后在玻璃漏斗基部放一层 ④ 进行研磨液的过滤。用 ⑤ 吸取少量滤液，在事先准备好的滤纸条上沿铅笔细线均匀地画出一条细线，待滤液干后， ⑥ 。将3mL ⑦ 倒入试管内，把滤纸条画有滤液细线的一段插入其内。注意，不能让 ⑧ 。层析后的滤纸条上出现四条色素带，色素带从上到下的颜色分别是 ⑨ 色素的名称分别是 ⑩ 。其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收的可见光是 ⑾ ，胡萝卜素和叶黄色主要吸收的可见光是 ⑿ 。 3.叶绿体是进行 ① 的场所，由 ② 层膜构成，内部有许多基粒，每个基粒都是由一个个圆饼状的 ③ 堆叠而成。圆饼状的结构叫 ④ 。基粒与基粒之间还充满了 ⑤ 。吸收光能的四种色素分布在 ⑥ 上，与光合作用相关的酶分布在 ⑦ 上和 ⑧ 中。

答案1.①有机溶剂②无水乙醇③溶解度④快⑤慢2.①二氧化硅和碳酸钙②无水乙醇③迅速、充分④尼龙布⑤毛细吸管⑥再画一两次⑦层析液⑧滤液细线触及层析液⑨橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色⑩胡萝卜素、叶黄色、叶绿素a、叶绿素b⑾红光和蓝紫光⑿蓝紫光3.①光合作用②两③囊状结构④类嚢体⑤基质⑥类嚢体的薄膜⑦类嚢体的薄膜⑧基质 【课堂探究】走得欢——探索成长快乐。 一、捕获光能的色素

1.下面是绿叶色素的提取和分离操作步骤，请据图回答：

实验 材料 过滤 滤液 A B 加入少量二氧化硅的作用是 B C D ① E ，加入少量碳酸钙的作用 F （1）步骤 是 ② ，加入10mL无水乙醇的作用是 ③ ；步骤C要迅速、充分的原因是 ④ ；过滤时不能使用滤纸的原因是 ⑤ ；制作滤纸条时在一端剪去两个角的目的是 ⑥ ，画

铅笔细线的目的是 ⑦ ，画滤液细线的目的是 ⑧ ，滤液细线要画得细而直，其原因是 ⑨ ；步骤F有两处错误，分别是 ⑩ 、 ⑾ 。

（2）若实验材料为新鲜的菠菜叶，最终所得滤纸条上的四条色素带从下到上依次是 ① ；若实验材料为深秋的菠菜叶，则只能得到 ② 两条色素带；若得到的四条颜色很淡，其原因与图示操作有关的是 ③ 。 2.以下是色素的吸收光谱。

（1）写出图中色素1～3的名称：

吸收光能的百分比 100 1 ① 2 ② 3 ③ 1 （2）如果将色素滤液放在阳光与三棱镜

2 之间，在连续光谱中出现暗带的是

50 3 ① 光；科学家在暗室研究光合作用

时使用的安全灯是 ② 光等，原因

是 ③ ；温室或大棚种

0 400 450 500 550 600 650 700 波长/nm 植蔬菜时选择的塑料薄膜的颜色是

④ ，补充光源时，在相同强度下补充 ⑤ 光效果好。 二、叶绿体的结构

1.右图是叶绿体亚显微结构示意图，据图回答问题：

1

（1）写出1～4的结构名称：1 ① 2 ②

2 3 ③ 4 ④ 。

3

（2）能极大扩展受光面积的结构是 ① ，色素分布

4

在 ② ，与光合作用有关的酶分布在 ③ （填数字）。 （3）将叶绿体、红细胞和线粒体同时放入蒸馏水中，内容物最先流出的是 ① ，其次是 ② 。 2.资料分析：

资料1：1880年，美国科学家恩格尔曼（G.Engelmann，1809—1884）把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。 资料2：在类嚢体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。

（1）恩格尔曼实验的结论是 ① 。 （2）恩格尔曼实验方法的巧妙之处是 ① 。

（3）从资料2可以得出的推论是 ① 。 答案一、1.（1）①有助于研磨充分②防止研磨过程中色素被破坏③溶解绿叶中的色素④迅速研磨是防止乙醇过多挥发，充分研磨是使绿叶中的色素能够释放出来⑤溶解色素⑥防止两端的色素带扩散过快⑦使滤液细线能够画得直⑧使滤液中的色素转移到滤纸条上⑨防止色素带重叠⑩烧杯上没有盖培养皿⑾滤液细线触及层析液（2）①叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素②叶黄素、胡萝卜素③B、C、E2.（1）①类胡萝卜素②叶绿素b③叶绿素a（2)①红光和蓝紫光②绿光③植物几乎不吸收绿光，对光合作用影响极小④无色透明⑤红光或蓝紫

光二、1.（1）①外膜②内膜③基粒（类囊体）④基质（2）①3②3③34（3）①红细胞②叶绿体2.（1）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。（2）实验材料选择水绵和细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。（3）叶绿体是进行光合作用的场所。 【知识体系】

【课堂巩固】

分别在A、B、C三个研钵中加2g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。 处 理 SiO2（少量） CaCO3（少量） A B C ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ 95%乙醇（10mL） ＋ － ＋ 蒸镏水（10mL） － ＋ － 注：“+”表示加；“-”表示不加 试回答：

（1）A处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。 （2）B处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。 （3）C处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。 （4）如果将新鲜菠菜叶按正确方法获得的色素滤液滴在圆形

1 滤纸的中央，再将层析液慢慢滴加在色素上，一段时间后得

2 到如图所示的同心圆。同心圆1、2、3、4的颜色依次是

3 ，相邻两条距离最宽的

4 同心圆1和2分别是 色素和 色素。 （5）色素主要存在于叶绿体 上，有的还存在于 中。叶绿体色素的功能是 。

（6）科学家将一盆绿色植物放在不同波长的光下照射，然后测量该植物对不同光质的吸光率，结果列于下表： 光质 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 波长（nm） 700 650 600 550 500 450 400 吸光率（%） 55 10 2 1 5 85 40

请用上表数据在指定方格纸内绘出植物叶片光吸收变化曲线，并分析得出结论。

100 。 吸 90 光答案（1）黄绿色；部分叶绿素受到破坏（2）几乎天色；率 80 70 叶绿素不溶于水（3）深绿色；大量叶绿素溶于乙醇中（4）（ 60 橙黄色；黄色；蓝绿色；黄绿色；胡萝卜素；叶黄素（5）） 50 40 类嚢体的薄膜；液泡；吸收、传递和转换光能（6）见图；

30 结论：植物绿色叶片主要吸收蓝光和红光（蓝紫光和红橙 20 10 光），对绿色光吸收最少

0 400 500 600 700 800 【课后作业】

波长（nm）

9.(改编)回答下列关于色素的提取和功能问题：

(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体色素的提取和分离”实验，在滤纸条上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为 。

(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的 来判断条带的色素种类。

(3)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为是由于某些色素含量增加。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确? 。 （4）实验测得小麦在不同波长光照下光合速率叶光合速率 绿的变化和小麦植株中叶绿素a对不同波长光线光吸收量 光素合的相对吸收量，根据实验数据制成右边的曲线

作的图。请据图回答： 用吸（收1)从图中可看出叶绿素a主要吸收 光和 相量对（光。

值相）2)在波长450nm光照下的产糖速率比在波长对值700nm光照下的 ；在波长）425nm光照下的氧释放速率比在波长650nm光照

400 500 600 700 800 下的 。

紫 蓝 绿 黄 橙 红

3)在波长750nm到800nm光照下的光合速率为

波长（单位：min）

零，其最可能的原因是 。

4)色素吸收光能后光能转换成储存在ATP中的 。

答案 (1)叶绿素b (2)吸收光谱 (3)从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片作为实验材料，在相同条件下，再次进行叶绿体色素的提取和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片各种色素的组成及含量后，得出结论。（4）1)红橙，蓝紫 2)快，慢 3)叶绿体中没有吸收该段波长光线的色素 4)活跃化学能

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