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2019-2020年高中生物 課時20 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修1 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．說出綠葉中色素的種類和作用。 2．說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。 【自主梳理】 1．綠葉中色素的提取的原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑__________中。 2．綠葉中色素的提取的過程： 3．綠葉中色素的分離的原理：各種色素在層析液中的__________不同，__________高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。因此，色素會隨著__________在__________上的擴(kuò)散而分離開。 4．綠葉中色素的分離的步驟： 5．綠葉中色素的種類、分布及吸收光的類型： 色素種類 顏色 吸收光的類型 分布 葉綠素(約占3/4) 葉綠素a 主要吸收 葉綠體中的 葉綠素b 類胡蘿卜素(約占1/4) 胡蘿卜素 主要吸收_______ _______上 葉黃素 7．(1)完成葉綠體的結(jié)構(gòu) (2)寫出物質(zhì)分布的場所 吸收光能的四種色素分布在___________(填標(biāo)號)上；與光合作用有關(guān)的酶主要分布在___________(填標(biāo)號)上。 8．葉綠體的功能：綠色植物進(jìn)行___________的場所。 【預(yù)習(xí)小測】 1．判斷正誤：利用紙層析法可分離4種葉綠體色素。 2．判斷正誤：葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光。 3．判斷正誤：紅楓葉片呈紅色是因為吸收了紅光。 4．判斷正誤：液泡中色素吸收的光能用于光合作用。 5．判斷正誤：葉綠體是唯一具有雙層膜的細(xì)胞器。 6．判斷正誤：葉綠體的基粒上含有與光合作用有關(guān)的色素。 知識拓展 探究案 【探究一綠葉中色素的提取和分離】 1．綠葉中色素的提取和分離的實驗材料： (1)為什么用無水乙醇而不用水作提取液？用丙酮可以嗎？ (2)實驗中能否選擇白菜葉片作為實驗材料？ 2．綠葉中色素的提取和分離的實驗操作要領(lǐng)： (1)在濾紙條一端剪去兩角的目的是什么？ (2)為什么濾液線要重復(fù)畫，且線要細(xì)、直？ (3)層析時，為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？ 3．綠葉中色素的提取和分離的實驗結(jié)果分析： (1)下圖是實驗得到的色素在濾紙條上的分布圖， 分析比較各種色素的含量及其在層析液中的溶解度的大小。 色素含量：_______________________________。 溶解度大小：_______________________________。 (2)層析分離后，有兩位同學(xué)實驗失敗，請?zhí)接懰麄兪〉目赡茉颉? ①甲同學(xué)在層析分離色素時操作不當(dāng)，導(dǎo)致濾紙條上沒有出現(xiàn)色素帶。 ②乙同學(xué)的濾紙條上出現(xiàn)4條不清晰的色素帶。 【典例精析】 某人做"綠葉中色素的提取和分離"實驗時，使用的是圓形濾紙，裝置如圖所示。實驗結(jié)束時在圓形濾紙上形成四個同心色素圓環(huán)，則最內(nèi)圈所呈顏色為 A.橙黃色 B.黃色 C.藍(lán)綠色 D.黃綠色 【變式訓(xùn)練】 (實驗操作及注意事項)關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實驗的操作，正確的是 A.使用定性濾紙過濾研磨液 B.將干燥處理過的定性濾紙條用于層析 C.在劃出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)劃線2?3次 D.研磨葉片時，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解色素 【探究二葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能】 4．葉綠體有哪些結(jié)構(gòu)特點與其進(jìn)行光合作用相適應(yīng)？ 5．(1)恩格爾曼為什么選擇水綿和好氧細(xì)菌作為葉綠體功能的探究實驗材料？ (2)恩格爾曼先將載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，這樣做的目的是什么？ (3)用極細(xì)的光束照射和完全曝光，相對于原來的黑暗環(huán)境起什么作用？ 【典例精析】 如圖所示，圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙是圖甲的部分結(jié)構(gòu)放大圖。下列相關(guān)敘述正確的是 A.圖甲中生物膜的面積主要靠內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴而增大 B.圖乙所示的結(jié)構(gòu)來自圖甲中的③ C.③中含有4種色素，其中葉綠素b含量最多 D.④中含有與光合作用有關(guān)的色素，有利于光合作用的進(jìn)行 【變式訓(xùn)練】 為探究葉綠體吸收光能后是否有氧氣產(chǎn)生，某學(xué)者設(shè)計了以下實驗：制作載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片， 用極細(xì)光束照射水綿，同時放在顯微鏡下觀察。下列關(guān)于該實驗的分析，不正確的是 A.在光束照射到水綿之前，應(yīng)該加三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜 B.臨時裝片應(yīng)放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中 C.好氧細(xì)菌起指示作用 D.水綿的帶狀葉綠體有利于設(shè)置對照實驗 【隨堂自測】 1．提取綠葉中色素時要加入無水乙醇，其目的是 A.防止葉綠素被破壞 B.溶解色素 C.便于葉片研磨成勻漿 D.促使葉綠素分離 2．在"綠葉中色素的提取和分離"的實驗中，正確的操作順序應(yīng)該是 A.進(jìn)行紙層析→制取濾液→在濾紙條上畫線→將實驗材料研磨 B.制取濾液→進(jìn)行紙層析→在濾紙條上畫線→制取濾液→再畫線 C.將實驗材料剪碎、研磨→在濾紙條上畫線→制取濾液→進(jìn)行紙層析 D.將實驗材料剪碎、研磨→制取濾液→在濾紙條上畫線→進(jìn)行紙層析 3．利用新鮮的菠菜葉進(jìn)行"綠葉中色素的提取和分離"的實驗，濾液經(jīng)層析后，色素帶在濾紙條上的分布順序是 4．一位科學(xué)家做了如下實驗：將水綿(絲狀綠藻)放在暗處，一束白光通過棱鏡再投射到水綿的葉綠體上，這時好氧性細(xì)菌將明顯聚集在 A.紅光的投影區(qū)域內(nèi) B.紅光和綠光的投影區(qū)域內(nèi) C.紅光和藍(lán)紫光的投影區(qū)域內(nèi) D.黃光和橙光的投影區(qū)域內(nèi) 5．據(jù)如圖完成下列問題。 (1)組成①_________、②_________的基本骨架是_________。 (2)葉綠體內(nèi)含有很多③_________，極大地擴(kuò)展了受光面積。 (3)光合作用的酶存在于_________上和_________中；光合作用的色素存在于_________上。 【探究歸納】 1．教材提煉： 2．色素提取和分離實驗中的操作注意事項及其目的歸納： 過程 注意事項 目的 提取色素 選新鮮綠色的葉片 使濾液中色素含量高 研磨時加無水乙醇 溶解色素 加少量SiO2 和CaCO3 使研磨充分和保護(hù)色素 迅速、充分研磨 防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素 盛放濾液的試管口加棉塞 防止乙醇揮發(fā)和色素氧化 分離色素 濾紙預(yù)先干燥處理 使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散 濾紙條一端剪去兩角 防止層析液在濾紙條邊緣擴(kuò)散過快，使形成的色素帶不整齊 濾液細(xì)線要直、細(xì)、勻 使分離出的色素帶平整不重疊 濾液細(xì)線干燥后再畫一兩次 增加色素的量，使分離出的色素帶清晰 濾液細(xì)線不觸及層析液 防止色素直接溶解到層析液中 3．【提醒】SiO2有助于研磨充分；CaCO3可以防止研磨時色素被破壞。 必修1課時20 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu) 詳細(xì)答案 課前預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)案 【自主梳理】 1．無水乙醇 2．SiO2和CaCO3 無水乙醇 單層尼龍布 棉塞塞嚴(yán) 3．溶解度 溶解度 層析液 濾紙 4．濾紙條 干燥兩角 濾液細(xì)線 均勻的細(xì)線 濾液 色素 層析液 下觸及層析液 5．藍(lán)綠色 黃綠色 藍(lán)紫光和紅光 橙黃色 黃色 藍(lán)紫光 類囊體薄膜 6．橢球 球 7．(1)外 類囊體 基質(zhì) (2)③④ ③④⑤ 8．光合作用 【預(yù)習(xí)小測】 1．√ 提示：根據(jù)葉綠體中4種色素的溶解度不同，利用紙層析法可分離4種葉綠體色素。 2． 提示：葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光， 也吸收其他顏色的光，但吸收量較少。 3． 提示：紅楓葉片呈紅色是因為液泡中含有花青素，同時反射了紅光。 4． 提示：葉綠體中色素吸收的光能用于光合作用。 5． 提示：葉綠體、線粒體均是具有雙層膜的細(xì)胞器。 6．√ 提示：類囊體堆疊形成基粒，增大了膜面積，為與光合作用有關(guān)的色素和酶提供了附著位點。 知識拓展 探究案 【探究一綠葉中色素的提取和分離】 1．(1)提示：色素是有機(jī)物，能溶于有機(jī)溶劑(如無水乙醇)，但不溶于水?？梢杂帽?，但是丙酮有一定的毒性。 (2)提示：不能。選擇的實驗材料應(yīng)含有豐富的色素，而白菜葉片中色素的含量較低。 2．(1)提示：防止層析液在濾紙條的邊緣擴(kuò)散過快而使形成的色素帶不整齊。 (2)提示：重復(fù)畫線是為了增加色素的量，使分離出的色素帶清晰。畫線細(xì)、直是為了防止色素帶之間出現(xiàn)重疊。 (3)提示：濾紙條上的濾液細(xì)線觸及層析液，濾紙條上的色素會溶解于層析液中，使實驗失敗。 3．(1)葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜素 胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b (2)①提示：a.忘記畫濾液細(xì)線；b.層析時濾液細(xì)線觸及層析液。 ②提示：a.選擇實驗材料時，沒有選擇新鮮、濃綠的葉片，色素含量少；b.在提取時未充分、迅速研磨葉片，導(dǎo)致研磨過程中提取到的色素較少；c.畫濾液細(xì)線時，濾液干后未重復(fù)畫線。 【典例精析】 D 【解析】四種色素在層析液中的溶解度高低順序為胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b，溶解度越高，擴(kuò)散速度越快。實驗結(jié)束時在圓形濾紙上形成的四個同心色素圓環(huán)中，最外層為胡蘿卜素，最內(nèi)層為葉綠素b，葉綠素b為黃綠色。 【備注】無水乙醇能夠溶解色素而用于提取色素，色素在層析液中的溶解度不同，可用層析液進(jìn)行分離。濾紙條需要剪去兩角，畫線時要做到細(xì)、直、齊且重復(fù)畫線，放濾紙條時注意層析液不能夠沒及濾液細(xì)線。實驗中材料的選擇、實驗的操作都會影響實驗的結(jié)果。 【變式訓(xùn)練】 B 【解析】葉綠體色素提取和分離實驗中使用尼龍布過濾研磨液；用于色素分離的是干燥過的定性濾紙；在濾紙上劃濾液細(xì)線時，待劃出的濾液細(xì)線干燥后再重復(fù)劃下一次；研磨葉片時，用無水乙醇溶解色素。 【備注】無 【探究二葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能】 4．提示：①基粒和類囊體極大地擴(kuò)展了受光面積；②在類囊體薄膜上分布著與光合作用有關(guān)的酶和色素，在基質(zhì)中分布著與光合作用有關(guān)的酶。 5．(1)提示：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；可通過好氧細(xì)菌的分布判斷水綿各部位釋放氧氣的多少。 (2)提示：作對照，排除氧氣和光的干擾。 (3)提示：對照作用。 【典例精析】 B 【解析】圖甲中主要靠類囊體堆疊形成基粒而增加生物膜的面積；圖乙所示的生物膜上含有光合色素，來自圖甲中的基粒(③)；基粒中含有4種色素，其中葉綠素a含量最多；與光合作用有關(guān)的色素只分布在基粒上，葉綠體基質(zhì)(④)中沒有。 【備注】葉綠體的類囊體堆疊形成基粒，為酶和色素提供了附著位點，這一結(jié)構(gòu)特點與葉綠體是光合作用的場所相適應(yīng)；恩格爾曼巧妙選用含螺旋帶狀葉綠體的水綿和好氧細(xì)菌作為實驗材料，將材料放在黑暗的環(huán)境中，利用極細(xì)的光束照射，通過觀察好氧細(xì)菌集中分布的部位巧妙地探究了光合作用的場所。 【變式訓(xùn)練】 A 【解析】水綿為帶狀葉綠體，便于設(shè)置葉綠體不同部位以是否照光為變量的對照實驗。；好氧性細(xì)菌聚集區(qū)為氧濃度較高的區(qū)域，故本實驗中好氧細(xì)菌起指示作用；臨時裝片應(yīng)放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，是為了防止光、氧氣對實驗結(jié)果造成影響；該實驗用的是自然光，故在光束照射到水綿之前，不需用三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜。 【備注】無 【隨堂自測】 1．B 【解析】加入無水乙醇可以溶解色素；加入CaCO3能夠防止葉綠素被破壞；加入SiO2有利于充分研磨形成勻漿；加入層析液能夠使葉綠體中的色素分離。 【備注】無 2．D 【解析】提取和分離綠葉中的色素時，首先應(yīng)該將葉片剪碎，加入二氧化硅和碳酸鈣研磨以獲取濾液，然后在濾紙條上畫濾液細(xì)線，最后將濾紙條放入層析液中分離色素。 【備注】無 3．B 【解析】由于四種色素在層析液中溶解度的不同，造成其擴(kuò)散速度不同。溶解度最大的是胡蘿卜素，它擴(kuò)散的距離最遠(yuǎn)，其次是葉黃素，然后是葉綠素a和葉綠素b。色素帶的顏色從上到下依次為橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色。 【備注】無 4．C 【解析】光合作用的色素吸收的光主要是紅光和藍(lán)紫光，所以在紅光和藍(lán)紫光的區(qū)域光合作用最強(qiáng)，釋放的O2的量最多，好氧性細(xì)菌最集中。 【備注】無 5．(1)外膜 內(nèi)膜 磷脂雙分子層 (2)基粒 (3)基粒(③) 葉綠體基質(zhì)(④) 基粒(③) 【解析】本題考查了葉綠體的結(jié)構(gòu)。圖中的①②③④分別是外膜、內(nèi)膜、基粒、葉綠體基質(zhì)。①②是生物膜，組成①②的基本骨架是磷脂雙分子層；基粒③是由類囊體堆疊而成的，其上分布著大量與光合作用有關(guān)的色素和酶，另外與光合作用有關(guān)的酶還分布在葉綠體的基質(zhì)中。 【備注】無