1、能量之源光与光合作用捕获光能的色素和结构一、绿叶中色素的提取和分离一、绿叶中色素的提取和分离1.1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素(1)(1)原理原理:绿叶中的色素能溶解在有机溶剂绿叶中的色素能溶解在有机溶剂_中。中。(2)(2)步骤步骤:无水乙醇无水乙醇绿叶绿叶二氧化硅二氧化硅 碳酸钙碳酸钙玻璃漏斗玻璃漏斗单层尼龙布单层尼龙布研磨液研磨液棉塞棉塞2.2.分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素(1)(1)原理原理:不同色素在层析液中不同色素在层析液中_不同不同,_,_的随层的随层析液在滤纸上扩散得快析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。反之则慢。(2)(2)实验步骤实验步骤:溶解度溶解度溶解度高溶解度高
2、剪去两角剪去两角去角一端去角一端毛细吸管毛细吸管滤液滤液层析液层析液滤液细线滤液细线棉塞棉塞(3)(3)实验结果实验结果:胡萝卜素胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b叶绿素叶绿素二、叶绿体的结构与功能二、叶绿体的结构与功能1.1.分布分布主要分布在植物的主要分布在植物的_中。中。2.2.形态形态扁平的扁平的_或或_。3.3.结构结构叶肉细胞叶肉细胞椭球形椭球形球形球形外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质圆饼状的囊状结构圆饼状的囊状结构色素色素酶酶4.4.功能功能绿色植物进行绿色植物进行_的场所。的场所。光合作用光合作用【思考辨析【思考辨析】1.1.判断正误判
3、断正误(1)(1)在绿叶中色素的提取实验中加入二氧化硅可以防止破坏叶在绿叶中色素的提取实验中加入二氧化硅可以防止破坏叶绿素。绿素。()()【分析【分析】二氧化硅的作用是有助于研磨得充分。二氧化硅的作用是有助于研磨得充分。(2)(2)过滤研磨液时漏斗基部放一块剪好的滤纸进行过滤过滤研磨液时漏斗基部放一块剪好的滤纸进行过滤,将滤液将滤液收集到试管中。收集到试管中。()()【分析【分析】过滤时漏斗基部放置的是单层尼龙布过滤时漏斗基部放置的是单层尼龙布,而不是滤纸而不是滤纸,滤滤纸会吸收色素。纸会吸收色素。(3)(3)叶绿体主要吸收蓝紫光和红橙光。叶绿体主要吸收蓝紫光和红橙光。()()(4)(4)没有
4、叶绿体的生物无法进行光合作用。没有叶绿体的生物无法进行光合作用。()()【分析【分析】蓝藻等原核生物虽然不具有叶绿体蓝藻等原核生物虽然不具有叶绿体,但具有进行光合但具有进行光合作用所需的酶和色素作用所需的酶和色素,仍然可以进行光合作用。仍然可以进行光合作用。(5)(5)叶绿体的囊状结构上既有光合色素也有光合作用所需的叶绿体的囊状结构上既有光合色素也有光合作用所需的酶。酶。()()2.2.问题思考问题思考(1)(1)滤纸条上的滤液细线若触及层析液滤纸条上的滤液细线若触及层析液,会出现什么现象会出现什么现象,为什为什么么?提示：提示：滤纸条上不会出现色素带。因为色素会溶解于层析液中。滤纸条上不会出
5、现色素带。因为色素会溶解于层析液中。(2)(2)通过增强光照可以增加光合作用通过增强光照可以增加光合作用,使用白光还是红光更好一使用白光还是红光更好一些些?试分析原因。试分析原因。提示：提示：白光。因为叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光白光。因为叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,同时也吸收少量其他颜色的光。同时也吸收少量其他颜色的光。一、绿叶中色素的提取和分离的实验分析一、绿叶中色素的提取和分离的实验分析1.1.实验材料和试剂实验材料和试剂(1)(1)材料材料:叶片要新鲜、颜色要深绿叶片要新鲜、颜色要深绿,这样的叶片含有很多的色这样的叶片含有很多的色素。素。(2)(2)试剂及作用试剂及作
6、用:试剂名称试剂名称作用作用二氧化硅二氧化硅有利于绿叶的充分研磨和色素的释放有利于绿叶的充分研磨和色素的释放碳酸钙碳酸钙防止研磨中色素被破坏防止研磨中色素被破坏无水乙醇无水乙醇溶解色素溶解色素层析液层析液使色素随层析液在滤纸条上扩散开来使色素随层析液在滤纸条上扩散开来2.2.实验操作中的关键步骤实验操作中的关键步骤(1)(1)研磨要迅速、充分研磨要迅速、充分,叶绿素不稳定叶绿素不稳定,易被分解易被分解,研磨充分使叶研磨充分使叶绿体完全破裂绿体完全破裂,可提取较多的色素。可提取较多的色素。(2)(2)滤液细线不仅要求细、直、齐滤液细线不仅要求细、直、齐,而且要求含有较多的色素而且要求含有较多的色
7、素,所以应待滤液干后再画一两次。所以应待滤液干后再画一两次。(3)(3)滤液细线不能触及层析液滤液细线不能触及层析液,否则色素会溶解到层析液中否则色素会溶解到层析液中,使使滤纸条上得不到色素带。滤纸条上得不到色素带。3.3.实验结果实验结果有关色素带的分析有关色素带的分析(1)(1)从色素带的位置可知从色素带的位置可知,各种色素在层析液中溶解度的高低依各种色素在层析液中溶解度的高低依次为次为:胡萝卜素胡萝卜素 叶黄素叶黄素 叶绿素叶绿素aa叶绿素叶绿素b b。(记忆口诀记忆口诀:胡黄胡黄a a、b)b)(2)(2)从色素带的宽度可知从色素带的宽度可知,各种色素的含量一般情况下为各种色素的含量一
8、般情况下为:叶绿叶绿素素aa叶绿素叶绿素bb叶黄素叶黄素 胡萝卜素。胡萝卜素。【警示钟【警示钟】(1)(1)色素在滤纸条上扩散的快慢不代表该色素的含量色素在滤纸条上扩散的快慢不代表该色素的含量,而是与色而是与色素在溶剂中溶解度的大小相关。素在溶剂中溶解度的大小相关。(2)(2)绿叶中色素的提取和分离用的都是有机溶剂绿叶中色素的提取和分离用的都是有机溶剂,但两者的原理但两者的原理是不同的是不同的,不能混淆。不能混淆。【学而后思【学而后思】(1)(1)色素的提取非常成功色素的提取非常成功,但层析后滤纸条上色素带非常模糊但层析后滤纸条上色素带非常模糊,其失败的原因可能有哪些其失败的原因可能有哪些?提
9、示：提示：画滤液细线次数太少。画滤液细线次数太少。滤液细线触及层析液滤液细线触及层析液,且时且时间较长间较长,色素全部溶解到层析液中。色素全部溶解到层析液中。(2)(2)实验过程中实验过程中,甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙,乙同学忘乙同学忘记加入无水乙醇记加入无水乙醇,而是加入了水而是加入了水,请分析他们可能出现的实验结请分析他们可能出现的实验结果。果。提示：提示：甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙会使研磨不充分甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙会使研磨不充分,导导致释放的色素数量减少致释放的色素数量减少,提取的浓度较低提取的浓度较低,所以在滤纸条上的色所以在滤纸条上的色
10、素浓度很低素浓度很低,颜色很浅颜色很浅;乙同学加入了水乙同学加入了水,由于色素只能溶解于由于色素只能溶解于有机溶剂中有机溶剂中,所以用水提取不到任何色素所以用水提取不到任何色素,滤纸上没有出现色素滤纸上没有出现色素带。带。【典例训练【典例训练1 1】如图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分如图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具材料和用具,下列叙述错误的是下列叙述错误的是()A.A.图图加入研钵内的物质有无水乙醇、加入研钵内的物质有无水乙醇、SiOSiO2 2、CaCOCaCO3 3B.B.将糨糊状研磨液倒入将糨糊状研磨液倒入中中,漏斗基部应放一块单层尼龙布漏斗基部应放一块单层尼龙布
11、C.C.画滤液细线的要求是细、齐、直画滤液细线的要求是细、齐、直D.D.层析结果色素带最宽的是叶绿素层析结果色素带最宽的是叶绿素b,b,扩散最快的是叶黄素扩散最快的是叶黄素【解题关键【解题关键】解答本题的关键是分析解答本题的关键是分析所代表的操作步所代表的操作步骤骤,结合各步中的关键点进行相应的分析。结合各步中的关键点进行相应的分析。【解析【解析】选选D D。色素提取时加入无水乙醇的目的是溶解色素。色素提取时加入无水乙醇的目的是溶解色素,加加入入SiOSiO2 2的目的是使细胞中的色素更容易释放出来的目的是使细胞中的色素更容易释放出来,加入加入CaCOCaCO3 3的的目的是防止目的是防止Si
12、OSiO2 2对色素造成破坏对色素造成破坏,在过滤时漏斗的基部应放一在过滤时漏斗的基部应放一块单层尼龙布块单层尼龙布,层析的结果是叶绿素层析的结果是叶绿素a a的色素带最宽的色素带最宽,扩散最快扩散最快的是胡萝卜素。的是胡萝卜素。【互动探究【互动探究】(1)(1)中色素带从上到下依次是什么颜色中色素带从上到下依次是什么颜色?提示：提示：橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。(2)(2)过程过滤完成后要采取什么措施过程过滤完成后要采取什么措施?提示：提示：用棉塞塞紧试管口。用棉塞塞紧试管口。【方法规律【方法规律】四条色素带的记忆口诀四条色素带的记忆口诀胡黄胡黄a a、b b
13、向前走向前走,橙黄蓝黄颜色留橙黄蓝黄颜色留;叶绿素叶绿素a a、b b手拉手手拉手,蓝绿黄绿排后头蓝绿黄绿排后头;胡萝卜素最纤细胡萝卜素最纤细,叶绿素叶绿素a a最宽厚。最宽厚。二、叶绿体结构与功能及实验验证二、叶绿体结构与功能及实验验证1.1.叶绿体的结构及功能叶绿体的结构及功能(1)(1)结构结构:色素的分布色素的分布:与光合作用相关的色素只分布在类囊体的薄膜与光合作用相关的色素只分布在类囊体的薄膜上。上。酶的分布酶的分布:与光合作用相关的酶分布在类囊体的薄膜上和基与光合作用相关的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中。质中。(2)(2)功能功能:叶绿体内的基粒和类囊体扩展了受光面积叶绿体内的基粒
14、和类囊体扩展了受光面积,含有许多吸收光能含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶的色素分子和光合作用所必需的酶,因此叶绿体是绿色植物进因此叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。行光合作用的场所。2.2.叶绿体功能的实验验证叶绿体功能的实验验证(1)(1)实验过程及现象实验过程及现象:(2)(2)实验结论实验结论:叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体是进行光合作用的场所。O O2 2是由叶绿体释放的。是由叶绿体释放的。(3)(3)实验设计巧妙之处实验设计巧妙之处:实验材料选择水绵和好氧细菌实验材料选择水绵和好氧细菌:水绵的叶绿体呈螺旋式带状水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察便于观察;用好氧细菌
15、可确定释放氧气的部位。用好氧细菌可确定释放氧气的部位。没有空气的黑暗环境没有空气的黑暗环境:排除了氧气和光的干扰。排除了氧气和光的干扰。用极细的光束点状投射用极细的光束点状投射:叶绿体上可分为获得光照和无光照叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位的部位,相当于一组对照实验。相当于一组对照实验。进行黑暗进行黑暗(局部光照局部光照)和完全暴露在光下的对照实验和完全暴露在光下的对照实验:明确实明确实验结果完全是由光照引起的等。验结果完全是由光照引起的等。【警示钟【警示钟】叶绿体中的两个叶绿体中的两个“不同不同”(1)(1)光合作用的酶和光合作用色素分布的位置不完全相同。光光合作用的酶和光合作用色素分布
16、的位置不完全相同。光合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中,但光合色素只分但光合色素只分布在类囊体的薄膜上。布在类囊体的薄膜上。(2)(2)叶绿体和线粒体增大膜面积的方式不同。叶绿体以囊状结叶绿体和线粒体增大膜面积的方式不同。叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积构堆叠成基粒的方式增大膜面积,而线粒体以内膜向内腔折叠而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积。形成嵴的方式增大膜面积。【学而后思【学而后思】(1)(1)一般植物的叶片在春夏季为绿色一般植物的叶片在春夏季为绿色,而在秋季呈黄色。请分析而在秋季呈黄色。请分析出现这一现象的原因。出现这一现象
17、的原因。提示：提示：夏季时叶片中含有丰富的叶绿素夏季时叶片中含有丰富的叶绿素,秋季温度降低后叶绿秋季温度降低后叶绿素被破坏素被破坏,叶片中只剩下类胡萝卜素叶片中只剩下类胡萝卜素,所以叶片呈现黄色。所以叶片呈现黄色。(2)(2)根据与光合作用有关酶的分布根据与光合作用有关酶的分布,推测光合作用进行的具体场推测光合作用进行的具体场所有哪些所有哪些,与叶绿体内膜有直接关系吗与叶绿体内膜有直接关系吗?提示：提示：光合作用酶主要分布在叶绿体的基质中和基粒上光合作用酶主要分布在叶绿体的基质中和基粒上,而在而在叶绿体内膜上没有与之相关的酶叶绿体内膜上没有与之相关的酶,据此推测光合作用是在叶绿据此推测光合作用
18、是在叶绿体的基粒上和基质中进行的。体的基粒上和基质中进行的。【典例训练【典例训练2 2】为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生,某学某学者设计了以下实验者设计了以下实验:制作载有水绵和好氧细菌的临时装片制作载有水绵和好氧细菌的临时装片,用极用极细光束照射水绵细光束照射水绵,同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析分析,不正确的是不正确的是()A.A.在光束照射到水绵之前在光束照射到水绵之前,应该加三棱镜将混合光分解成连续应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱光谱B.B.临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中临时装片应放置在没有
19、空气的黑暗环境中C.C.好氧细菌起指示作用好氧细菌起指示作用D.D.水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验【解题关键【解题关键】解答本题的关键是明确该实验的自变量及好氧细解答本题的关键是明确该实验的自变量及好氧细菌的生活习性决定了它在该实验中的作用。菌的生活习性决定了它在该实验中的作用。【解析【解析】选选A A。本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生。本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生氧气氧气,而与光照的颜色种类没有关系而与光照的颜色种类没有关系,不用三棱镜将混合光分解不用三棱镜将混合光分解成连续光谱成连续光谱;为了防止空气对实验结果的影响为了防止空气对实验结果的影响,应该排除空气应该排除空气;好氧细菌的分布密疏好氧细菌的分布密疏,表示了氧气产生的多少表示了氧气产生的多少;水绵的叶绿体便水绵的叶绿体便于观察有利于设置对照实验。于观察有利于设置对照实验。
