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第1课时捕获光能的色素和结构学习目标核心素养1．理解“绿叶中色素的提取和分离”的实验原理和方法。(重难点)2．说出叶绿体中色素的种类和作用。(重点)3．说出叶绿体的结构和功能。(重点)1．通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，提高实验方案的实施及对实验结果的交流与讨论的能力。2．通过对叶绿体的结构和功能的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。一、绿叶中色素的提取和分离1．色素的提取(1)原理绿叶中的色素能溶解在有机溶剂——无水乙醇中。(2)实验用品及作用[连线]试剂用品作用①无水乙醇a．过滤②SiO2b．溶解色素、提取色素③CaCO3c．有助于研磨充分④单层尼龙布d．防止研磨时色素被破坏【提示】①－b②－c③－d④－a(3)实验步骤取材：称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中↓研磨：↓过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤↓收集：用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞紧2．色素的分离(1)实验原理：绿叶中的色素能溶解在层析液中，但不同的色素的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。(2)实验步骤①制备滤纸条剪滤纸条：将滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，并在一端剪去两角铅笔画线：在距去角的一端1cm处用铅笔画一条细的横线↓②画滤液细线取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线重复画线：待滤液干后，再画一两次③分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口注意：不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液↓④观察结果：滤纸条上有四条色素带3．色素的种类、含量、颜色及吸收光谱种类叶绿素(约占3/4)类胡萝卜素(约占1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色吸收光谱主要吸收红光和蓝紫光主要吸收蓝紫光二、叶绿体的结构适于进行光合作用1．叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形。2．叶绿体的结构模式图(1)结构外表：①双层膜内部②基质：含有与暗反应有关的酶③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶(2)功能：进行光合作用的场所。(3)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在叶绿体有光束照射的部位。3．叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础(1)叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子；(2)在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。1．绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。()2．提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分。()3．吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。()4．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。()5．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。()提示：1．×绿叶中色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同。2．×加碳酸钙的目的是防止色素被破坏。3．×色素分布在类囊体膜上。4．×叶绿素不吸收绿光。5．√叶绿体中色素的提取和分离[问题探究]1．实验过程中，甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙，乙同学忘记加入无水乙醇，丙同学加的无水乙醇过多。请分析他们可能出现的实验结果。提示：甲同学研磨不充分，部分色素被破坏，过滤收集的滤液颜色浅。乙同学不能提取到色素。丙同学的滤液颜色浅，提取的滤液色素的浓度低。2．实验操作时，为什么要将滤纸条的一端剪去两角？画滤液细线的要求是细、直、齐，且要在干燥后重复画一两次，请分析这样做的原因是什么？提示：(1)剪去两角的目的是防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快。(2)滤液细线要细、直、齐是使分离的色素不重叠，重复画线的目的是增加色素含量，使分离的色素带清晰，便于观察。3．实验结束后，某同学的滤纸条上没有出现色素带，请探讨其实验失败的可能原因。提示：(1)忘记画滤液细线。(2)层析时滤液细线触及层析液。[归纳总结]1．实验材料和试剂(1)材料叶片要新鲜、颜色要深绿，这样的叶片含有的色素较多。(2)试剂及作用试剂名称作用二氧化硅有利于绿叶的充分研磨和色素的释放碳酸钙防止研磨时色素被破坏无水乙醇溶解色素层析液分离色素2.实验操作中的关键步骤(1)研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。(2)滤液细线要求：细、直、齐，含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一两次。(3)滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。3．滤纸条上色素的分布和对光的吸收4．绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析(1)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析：①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。(3)滤纸条看不见色素带：①忘记画滤液细线。②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。1．关于叶绿素提取的叙述中错误的是()A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分C[叶绿体中的四种色素包括胡萝卜素，均溶于无水乙醇，C项错误；菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入SiO2可使叶片研磨更充分，加入少许CaCO3，可以中和叶肉细胞中的有机酸，能避免叶绿素被破坏。]2．下列有关绿叶中色素的提取和分离实验的叙述中，正确的是()A．叶绿素的提取需要加入层析液作为提取液B．过滤时应使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口C．分离色素时应将滤液细线置于层析液中D．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同B[提取叶绿素使用的是无水乙醇，层析液用于分离色素；过滤时使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口，以防止挥发性强的无水乙醇挥发；分离色素时不能将滤液细线置于层析液中，否则色素会溶入层析液中；不同材料中四种色素在层析液中的溶解度相同，来自不同材料叶绿体中的四种色素含量可能不同，经过纸层析后，在滤纸上的排列顺序相同，色素带粗细可能不同。]色素功能和叶绿体的结构和功能[问题探究]1．一般植物的叶片在春、夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这一现象的原因是什么？提示：在春、夏季节，叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素含量，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好，叶子呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。2．叶绿体的结构有哪些特点与光合作用相适应？提示：(1)叶绿体的色素分布在基粒的类囊体膜上，基粒和类囊体的数量很多，极大地扩展了受光面积。(2)类囊体薄膜上和叶绿体基质中分布有与光合作用有关的酶。[归纳总结]1．叶绿体中的色素与吸收光谱(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。2．叶绿体功能的验证实验——恩格尔曼实验(1)实验过程及现象水绵好氧细菌――→黑暗无空气(1)强光导致了该植物____________(填色素)含量降低，__________(填色素)含量增加有利于该植物抵御强光照。(2)色素Ⅰ、Ⅱ的颜色分别为__________，色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收_______________________________________________________，正常光照下，含量最高的色素为__________。(3)画滤液线时，滤液在点样线上要画__________次。[答案](1)叶绿素类胡萝卜素(2)橙黄色和黄色红光和蓝紫光叶绿素a(3)2～3