光合作用一捕获光能的色素知识讲解.docx
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光合作用一捕获光能的色素知识讲解
光合作用
（一）捕获光能的色素和结构
【学习目标】
1、简述叶绿体中色素的种类、分布和作用。
2、描述叶绿体的结构、说明叶绿体的功能。
3、重点：
理解实验“绿叶中色素的提取和分离”实验的实验原理与方法。
4、难点：
绿叶中色素的种类和作用、绿叶中色素的提取和分离。
【要点梳理】
要点一、实验——绿叶中色素的提取和分离
1、原理
（1）叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。
（2）不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢，因而可用层析液将不同色素分离。
2、实验程序
3、实验结果
四种色素被分离出来，它们的位置、颜色及排列顺序如下表：
色素
颜色
吸收光
滤纸上的位置
叶绿素
叶绿素a
蓝绿色
红光
中下层
叶绿素b
黄绿色
蓝紫光
最下层
类胡萝卜素
胡萝卜素
橙黄色
蓝光
最上层
叶黄素
黄色
蓝紫光
中上层
要点诠释：
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，但对其他光也有吸收，只是吸收量少。
结果分析：
①从色素带的宽度可知色素含量的多少依次为：
叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素;②从色素带的位置可知色素在层析夜中溶解度大小依次是：
胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b；③在滤纸上相邻两条色素距离最近的是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。
4、实验中的注意事项
（1）裁取定性滤纸时，注意双手尽量不要接触纸面，以免手上的油脂或其他脏物污染滤纸。
（2）根据烧杯的高度制备滤纸条，让滤纸条长度高出烧杯1cm，高出的部分做直角弯折。
（3）画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。
（4）研磨要迅速、充分。
a.因为丙酮容易挥发；b.为了使叶绿体完全破裂.从而能提取较多的色素；c.叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而被破坏。
（5）制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角,这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀,便于观察实验结果。
要点诠释：
（1）为什么色素提取时加丙酮？
（使色素溶于有机溶剂）
（2）为什么加二氧化硅？
（使研磨充分）
（3）为什么加CaCO3?
（防止叶绿素受到破坏）
（4）为什么滤纸剪去两角？
（使色素带整齐）
（5）为什么滤液细线画的越细越齐越好？
（使色素带整齐）
（6）为什么不要让层析液没及滤液细线？
（滤液溶于层析液中不能形成色素带）
（7）为什么色素会在滤纸条上分离开？
（色素溶解度不同）
（8）为什么用培养皿盖上烧杯？
（防止丙酮挥发）
（9）为什么滤纸要避光保存？
（色素见光分解）
（10）为什么试验后洗手？
（接触了有毒的化学药品）
（11）色素带在滤纸上排列先后顺序？
（胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b）
5、高等植物叶绿体中的色素及功能
要点诠释：
将绿叶中的4种色素溶液，分别放在阳光和三棱镜之间，从连续光谱中可以看到不同波长的光被吸收的情况：
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
这些色素吸收的光都可用于光合作用。
因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。
因此，温室或大棚种植蔬菜时，应选择蓝紫色的玻璃、塑料薄膜或补充光源。
色素是脂溶性物质，不同色素的溶解度不同，叶绿素中含N、Mg等各种元素，各种色素中叶绿素最多，因此绿叶呈绿色。
（1）根据物理知识，什么颜色的物体透过（反射）什么颜色的光，吸收其他颜色的光，白色物体反射各种色光，黑色物体吸收各种色光。
叶绿素a为蓝绿色，反射蓝色、绿色光，吸收其余的色光，同理叶绿素b反射黄色光、绿色光，吸收其他颜色光。
（2）叶绿体中的绝大部分叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素的功能是吸收、传递光能，少数特殊状态的叶绿素a吸收转化光能，因此，叶绿体中色素的功能是吸收、传递、转化光能。
除绿色植物外，含叶绿体的非绿色植物如褐藻（海带等）、红藻（紫菜等）等，不含叶绿体的原核生物蓝藻、某些细菌（如绿硫细菌、紫硫细菌）也能进行光合作用，但绿硫细菌、紫硫细菌等的光合作用不放氧。
要点二、叶绿体的结构和功能
1、叶绿体的结构
2、叶绿体的功能
（1）实验过程：
极细光速照射 好氧细菌集中在叶绿体被光速照射的部位
水绵 黑暗
好氧细菌 无空气 完全曝光 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位。
（2）实验结论
①氧气是由叶绿体释放出来的
②叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
（3）实验巧妙之处
①选用水绵和好氧细菌作为实验材料：
水绵具有细而长的叶绿体，而且叶绿体螺旋状分布在细胞中，便于观察研究；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
②将临时装片放在黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光和氧气的影响，从而保证实验的准确性。
③选用极细的光速照射，并用好氧细菌检测，这样就能迅速准确地判断出水绵中释放氧气的部位。
④进行黑暗和曝光的对比实验，从而明确结果完全是由光照引起的。
⑤设置验证实验：
将临时装片暴露在光下，再一次验证实验结果。
（4）验证叶绿体功能的其他资料
结构
特点
结论
叶
绿
体
基粒
扩大了内膜表面积，含有吸收光能的色素和光合作用所必须的酶
叶绿体是高等植物进行光合作用的场所
类囊体
基质
含有光合作用所必须的酶
要点诠释：
叶绿体的结构是如何与其功能相适应的？
类囊体是一个个由圆饼状的囊状结构堆叠而成的膜，面积大，其上分布着四种能吸收光能的色素；且基粒、内膜、基质中都分布着与光合作用有关的酶，这些特点都适合于进行光合作用。
【典型例题】
类型一：
各种色素对不同波长光的吸收
例1、某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。
将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（ ）
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
【答案】B
【解析】叶黄素缺失，则对蓝紫光的吸收减少，对红光的吸收无明显差异，排除A，C项。
色素分析带从上往下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶黄素缺失则色素分析条带从上往下缺第二条，故D项错误。
【总结升华】本题考查叶绿体中色素的吸收光谱以及色素层析的结果。
【举一反三】：
【变式一】
把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是（ ）
A．红光和蓝紫光区域 B．黄光和蓝紫光区域 C．绿光和红光 D．黄光和绿光区
【答案】A
【解析】叶绿体色素吸收可见太阳光用于光合作用，可见太阳光被三棱镜分色，可以分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，叶绿素对可见太阳光有两个吸收高峰，在红光区和蓝紫光区，而类胡萝卜素只有一个吸收高峰，在蓝紫光区，则红光区和蓝紫光区被吸收，故变暗。
【变式二】
红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色，下列关于该植物的叙述，正确的是（ ）
A.红枫叶片不含叶绿素 B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光
C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用 D.液泡中的色素吸收的光能用于光合作用
【答案】C
【变式三】
阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。
如果将一瓶叶绿体色素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应于（ ）
A.绿光区 B.红光区和绿光区 C.蓝紫光区和绿光区 D.红光区和蓝紫光区
【答案】D
类型二：
色素的提取与分离实验
例2、在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时不能让层析液没及滤液细线的原因是（ ）
A、滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果
B、滤纸上的滤液细线变粗而使色素太分散
C、色素会溶解在层析液中而使实验失败
D、滤纸上的几种色素混合起来不分散
【答案】C
【解析】分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线触及到层析液，这是因为色素极容易溶解在层析液中，从而影响实验结果。
【总结升华】本题考查学生对实验的理解以及注意事项。
【举一反三】：
【变式一】
“绿叶中色素的提取和分离”实验主要说明了（ ）
A、色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上
B、叶绿素的含量是类胡萝卜的4倍
C、叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色
D、四中色素扩散速度不同
【答案】C
【变式二】
用纸层析法能够将叶绿体的四种色素分开的原因是（ ）
A、四种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同
B、四种色素随滤液在滤纸上扩散速度不同
C、四种色素随滤液在滤纸上渗透速度不同
D、四种色素随层析液在滤纸上渗透速度不同
【答案】A
【变式三】
如果没有丙酮和菠叶菜，要保证分离后色素带清晰，可以用来代替的最佳实验材料是（ ）
A、酒精和麦苗 B、酒精和大白菜
C、蒸馏水和大白菜 D、蒸馏水和麦苗
【答案】A
类型三：
捕获光能的场所——叶绿体
例3、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（ ）
A．叶绿体中的色素都分在囊状结构的膜上
B．叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上
C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质中
D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上
【答案】A
【解析】叶绿体中的色素都分布在囊状结构的薄膜上，但是酶的分布比较广泛，因为在叶绿体的各个部位几乎都存在各种化学反应，而几乎每一个化学反应都需要酶来催化，所以光合作用有关的酶在叶绿体上各有分布。
【举一反三】：
【变式一】
吸收光能的色素分布在（ ）
A.叶绿体的外膜上 B.类囊体的薄膜上
C.叶绿体的内膜上 D.叶绿体的基质中
【答案】B
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