資源簡(jiǎn)介

第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
第四節(jié) 光合作用與能量轉(zhuǎn)化
一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.闡明“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的原理與方法。
2.說(shuō)出植物捕獲光能的色素的種類和作用。
3.說(shuō)明葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
【基礎(chǔ)梳理】
一、捕獲光能的色素
1. 是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。
2.綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)
（1）提取綠葉中的葉綠素
①實(shí)驗(yàn)原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑 中。
②實(shí)驗(yàn)步驟:
取材：5g新鮮綠葉，剪去主葉脈，剪碎
↓
研磨：加入二氧化硅和碳酸鈣，再加入 無(wú)水乙醇
↓
過(guò)濾：玻璃漏斗基部放單層尼龍布
↓
收集：試管口用棉塞塞嚴(yán)
（2）分離綠葉中的葉綠素
①實(shí)驗(yàn)原理:各種色素在層析液中溶解度 ，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得 ，反之則慢。
②實(shí)驗(yàn)步驟:
制備濾紙條：將 的定性濾紙剪成長(zhǎng)與寬（直徑）略小于試管長(zhǎng)與寬的濾紙條，并在一端剪去兩角，在距去角一端底部1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。
畫濾液細(xì)線:用 吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線，也可用
蘸取濾液沿鉛筆線按壓出均勻的細(xì)線。待濾液干后，重畫1～2次。
③分離綠葉中的色素:濾液細(xì)線不能觸及 。
③觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果
從上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、 、葉綠素b。
二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用
1.色素的種類、含量、顏色及吸收光譜
種類 葉綠素（約占 ） 類胡蘿卜素（約占 ）
葉綠素a 葉綠素b 胡蘿卜素 葉黃素
顏色 藍(lán)綠色 黃綠色 色 黃色
吸收光譜 主要吸收 和藍(lán)紫光 主要吸收 光
2.葉綠體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能及色素的分布
（1）形態(tài)：扁平的 或 。
葉綠體由雙層膜包被，內(nèi)部有許多基粒。每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的 堆疊而成，這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為 。吸收光能的4種色素就分布在 上。基粒與基粒之間充滿了 。
（2）葉綠體的功能：進(jìn)行 的場(chǎng)所。
【拓展延伸】
綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的異常現(xiàn)象分析
（1）收集到的濾液綠色過(guò)淺的原因分析：
①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。
②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素（葉綠素）太少。
③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取濃度太低。
④未加碳酸鈣或加入過(guò)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(guò)粗。
（3）濾紙條看不見(jiàn)色素帶：
①忘記畫濾液細(xì)線。
②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中。
【課堂練習(xí)】
1.下列關(guān)于葉綠體內(nèi)色素提取和分離實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，不正確的是（ ）
A.實(shí)驗(yàn)中需要加入SiO2進(jìn)行研磨，以破碎細(xì)胞和葉綠體
B.在研磨過(guò)程中加入CaCO3的目的是防止色素被破壞
C.色素分離后在濾紙條上形成的4條色素帶，從上至下分別呈橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色
D.色素帶的寬度反映了色素在層析液中溶解度的大小
2.在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中得到的色素帶顏色較淺，分析其原因可能是（ ）
①加入的無(wú)水乙醇太多
②用丙酮代替無(wú)水乙醇
③研磨時(shí)沒(méi)有加入CaCO3
④研磨時(shí)沒(méi)有加入SiO2
⑤選取的葉片的葉脈過(guò)多，葉肉細(xì)胞過(guò)少
⑥畫濾液細(xì)線的次數(shù)少
⑦使用放置數(shù)天的菠菜葉
A.①②③⑦ B.①②④⑤
C.①③④⑤⑥⑦ D.②③④⑤⑥
3.如圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙是圖甲中部分結(jié)構(gòu)放大后的示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是（ ）
A.圖甲所示結(jié)構(gòu)主要通過(guò)內(nèi)膜向內(nèi)折疊增大膜面積
B.圖乙中的光合色素能有效吸收綠光使植物呈綠色
C.圖乙所示的膜結(jié)構(gòu)位于圖甲結(jié)構(gòu)中的①或③處
D.提取光合色素時(shí)常用無(wú)水乙醇作為溶劑
4.從種植于室內(nèi)普通光照和室外強(qiáng)光光照下的同種植物中分別提取葉片的葉綠體色素，用紙層析法分離，結(jié)果如圖所示。下列判斷正確的是（ ）
A.室內(nèi)植物葉片偏黃 B.室外植物葉片偏綠
C.室外植物葉片胡蘿卜素含量>葉黃素含量 D.室內(nèi)植物葉片葉綠素a含量>葉綠素b含量
5.為探究不同時(shí)間北方某喬木葉片中光合色素含量的變化情況，某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.葉綠素和類胡蘿卜素都能夠吸收藍(lán)紫光
B.若研磨時(shí)不加二氧化硅，則濾紙條上各色素帶均變窄
C.7~11月份，植株中葉綠素含量與類胡蘿卜素的含量呈負(fù)相關(guān)
D.調(diào)查期間，影響葉片葉綠素含量下降的主要因素可能是光照和溫度
6.圖甲～丁表示用新鮮菠菜進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)主要操作步驟，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
（1）圖甲～丁中，實(shí)驗(yàn)操作步驟的先后順序是_______（填序號(hào)）。
（2）觀察圖中試劑a的顏色是_______，圖甲步驟為增加濾液細(xì)線上色素含量，需要_______。
（3）步驟丙中，濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，那么最上面一條色素帶的色素名稱是_______。
（4）在該實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程中，有同學(xué)按下列方法操作，其中不合理的有_______（在a～d中選擇填空）。
a．用蒸餾水替代無(wú)水乙醇提取色素 b．在充分研磨葉片后立即加入碳酸鈣
c．用定性濾紙?zhí)娲猃埐歼^(guò)濾研磨液 d．沿鉛筆線連續(xù)數(shù)次畫
【答案以及解析】
1.答案：D
解析：色素提取實(shí)驗(yàn)中需要加入SiO2進(jìn)行研磨，以破碎細(xì)胞和葉綠體，使得色素釋放出來(lái)，A正確；研磨過(guò)程中加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞，B正確；濾紙條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），C正確；色素帶的寬度反映了色素的含量，D錯(cuò)誤。
2.答案：C
解析：加入的無(wú)水乙醇太多，色素的濃度降低，則色素帶顏色較淡，①正確；無(wú)水乙醇和丙酮都能提取色素，使用兩種溶劑得到的結(jié)果基本相同，②錯(cuò)誤；研磨時(shí)沒(méi)有加入CaCO3，會(huì)使部分色素被破壞，③正確；研磨時(shí)沒(méi)有加入SiO2，可能會(huì)導(dǎo)致研磨不充分，色素沒(méi)有充分提取，④正確；選取的葉片的葉脈過(guò)多，葉肉細(xì)胞過(guò)少，則同質(zhì)量的綠葉中所含色素少，⑤正確；在畫濾液細(xì)線時(shí)，應(yīng)等濾液干燥后再重復(fù)畫一到兩次，畫濾液細(xì)線次數(shù)太少，會(huì)使濾紙上的色素量少，也會(huì)導(dǎo)致濾紙條上色素帶顏色較淺，⑥正確；使用放置數(shù)天的菠菜葉，部分色素已經(jīng)被破壞，葉片中所含色素少，會(huì)導(dǎo)致色素帶顏色較淡，⑦正確；故符合題意的有①③④⑤⑥⑦，C正確。
3.答案：D
解析：圖甲結(jié)構(gòu)為葉綠體，其主要靠囊狀結(jié)構(gòu)，即類囊體來(lái)增大膜面積，A錯(cuò)誤；圖乙中的光合色素吸收綠光最少，綠光被反射出來(lái)使植物呈綠色，B錯(cuò)誤；圖乙所示膜結(jié)構(gòu)上含有光合色素，所以是圖甲中③類囊體薄膜的放大圖，C錯(cuò)誤；葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中，因此常用無(wú)水乙醇作為提取試劑，D正確。
4.答案：D
解析：圖中從上往下的色素帶依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。對(duì)照?qǐng)D示結(jié)果可知，室外強(qiáng)光下葉綠素的含量明顯低于室內(nèi)普通光照，故室內(nèi)植物葉片偏綠，室外植物葉片偏黃，A錯(cuò)誤、B錯(cuò)誤；圖中顯示，室外和室內(nèi)植物葉片都是葉黃素含量大于胡蘿卜素含量，室內(nèi)植物葉片葉綠素a含量大于葉綠素b含量，，C錯(cuò)誤、D正確。
5.答案：C
解析：葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅橙光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，A正確；若研磨時(shí)不加二氧化硅，使得研磨不充分，則濾紙條上各色素帶均變窄，B正確；分析曲線可知，7~11月份，植株中葉綠素含量與類胡蘿卜素的含量不呈負(fù)相關(guān)，C錯(cuò)誤；葉綠素的合成需要光，且寒冷時(shí)葉綠素分子易被破壞，因此調(diào)查期間，影響葉片葉綠素含量下降的主要因素可能是光照和溫度，D正確。
6.答案：（1）乙、丁、甲、丙
（2） 無(wú)色；重復(fù)畫線
（3）胡蘿卜素
（4）abcd
解析：（1）圖甲～丁中，實(shí)驗(yàn)操作步驟的先后順序是乙、丁、甲、丙。
（2）觀察圖中試劑a為無(wú)水乙醇，顏色是無(wú)色。圖甲步驟為增加濾液細(xì)線上色素含量，需要重復(fù)畫線。
（3）步驟丙中，濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，那么最上面一條色素帶的色素名稱是胡蘿卜素。
（4）色素為脂溶性，不溶于水，a錯(cuò)誤；碳酸鈣可以保護(hù)葉綠素不被細(xì)胞中的有機(jī)酸溶解，需要在研磨時(shí)加入，b錯(cuò)誤；定性濾紙過(guò)濾，會(huì)讓色素等吸附在濾紙上，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，c錯(cuò)誤；沿鉛筆線數(shù)次畫濾液細(xì)線可以增大色素附著量，但連續(xù)畫可能會(huì)使色素?cái)U(kuò)散，導(dǎo)致起點(diǎn)不一致，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察，應(yīng)該等吹干了再畫，不能連續(xù)劃線，d錯(cuò)誤。故選abcd。
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