第1課時 光合作用在葉綠體中進行——含光合色素的提取與分離實驗
知識點一 光合作用概述
1．場所：__葉綠體__。
2．原料：__二氧化碳和水__。
3．產(chǎn)物：__糖類等有機物__。
4．能量轉化：__光能→有機物中的化學能__。
5．光合作用的場所——葉綠體的結構和功能。
①__外膜__，②__內膜__，③基粒(由__類囊體__構成)，④__基質__。
6．光合作用的總反應式：__6CO2__＋12H2O eq \(――→,\s\up7(光),\s\d5(葉綠體)) __C6H12O6__＋6H2O＋6O2。
知識點二 葉綠體色素的種類、顏色和吸收光譜
1．色素的分布：葉綠體__類囊體膜__上。
2．色素的種類、顏色和功能
3．葉綠素都是含__鎂__的有機分子，類胡蘿卜素都是由__碳氫鏈__組成的分子。
知識點三 活動：光合色素的提取與分離
1．分離方法：__紙層析法__。
2．分離原理
(1)提取色素的原理：光合色素是一種脂溶性的物質，利用脂溶劑__95%的酒精__可以將它們提取出來。
(2)分離色素：光合色素都能溶解在層析液中，且各種色素在其中的溶解度不同，導致不同色素的擴散速度__不同__，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得__快__(填“快”或“慢”)。因此，光合色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分離。
3．實驗流程
eq \a\vs4\al(提取,色素) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(（1）將新鮮葉片烘干粉碎后取2 g, 干粉放入研缽中,（2）加入少量SiO2、 CaCO3 和, 2～3 mL 95%的 酒精 ))研缽研磨→,漏斗過濾→收集到試管內并塞緊管口))

eq \a\vs4\al(制備濾,紙條) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）將干燥過的定性濾紙剪成10 cm長、, 1 cm寬的紙條，剪去 一端兩角 ,（2）在距剪角一端1 cm處用鉛筆, 畫一條細的橫線 ))

點樣 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）用毛細吸管吸取少量的濾液， 沿鉛 , 沿鉛筆畫線處 小心均勻地畫一條, 細而直 的濾液細線,（2）干燥后再畫一次，共畫3～4次))

eq \a\vs4\al(分離色素,（紙層析）) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）將2 mL層析液倒入大試管中,（2）將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）, 插入層析液中（以層析液高度不超, 過 濾液細線 為準）,（3）用軟木塞塞住試管口))

觀察結果：濾紙條上出現(xiàn)四條寬度、顏色不同的條帶
4．葉綠素a和葉綠素b主要吸收__紅__光和__藍紫__光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收__藍紫__光，這些色素幾乎不吸收__綠__光。
5．色素帶中最寬的色素是__葉綠素a__，擴散速度最快的色素是__胡蘿卜素__。
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)葉綠體內膜即為類囊體膜。( × )
(2)葉綠體中的色素的提取和分離實驗中加入碳酸鈣的作用是防止濾液揮發(fā)。( × )
(3)類囊體懸浮在葉綠體基質中，葉綠體中所有的類囊體連成一體。( √ )
(4)利用新鮮菠菜葉或刺槐葉提取光合色素，可先將葉片放入100 ℃的烘箱中烘干，粉碎后取干粉制備勻漿再進行提取。( × )
2．案例分析：為探究不同光質對黃秋葵幼苗葉片中光合色素的影響，進行了相關實驗，結果如圖所示。
請回答下列問題：
(1)本實驗中的可變因素是__不同的光質__。由圖可知經(jīng)__藍紅復合光BR__處理，該植物葉片中光合色素含量增加的最為明顯。
(2)提取黃秋葵幼苗葉片中的光合色素時，為了使研磨更充分，可加入適量的__二氧化硅__。若要繪制葉片中光合色素的吸收光譜，需以__吸光率__為縱坐標。
(3)光合色素存在于葉綠體中的__類囊體__膜上，其吸收的光能主要有兩方面用途：一是使水在光下裂解為__氧氣、H＋、e－__；二是把吸收的光能轉化為__ATP和NADPH__中的化學能。
【解析】(1)據(jù)題圖分析可知，本實驗中的可變因素是不同的光質。由圖可知，與空白對照組相比，經(jīng)藍紅復合光BR處理，該植物葉片中光合色素含量增加的最為明顯。(2)提取黃秋葵幼苗葉片中的光合色素時，為了使研磨更充分，可加入適量的二氧化硅。若要繪制葉片中光合色素的吸收光譜，需以吸光率為縱坐標。(3)光合色素存在于葉綠體中的類囊體膜上，其吸收的光能主要有兩方面用途：一是使水在光下裂解為氧氣、H＋和e－；二是把吸收的光能轉化為ATP和NADPH中的化學能。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 色素的進一步認識))
1．色素的吸收光譜認識
(1)葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。
(2)葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光吸收量大，對其他可見光并非不吸收，只是吸收量較少。
2．色素與葉片的顏色認識
(1)生長旺盛時，葉片顏色為綠色，類胡蘿卜素的顏色常被葉綠素掩蓋。
(2)深秋時，葉片變黃色，原因是氣候變冷，葉綠素的合成速度變慢或停止，類胡蘿卜素的顏色顯露出來。
(3)光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中不能合成葉綠素，因此呈現(xiàn)黃色。
(4)溫度可影響與葉綠素合成有關酶的活性，進而影響葉綠素的合成。葉綠素形成的最低溫度為2～4 ℃，最適宜的溫度為30 ℃，最高溫度為40 ℃。秋天葉片變黃，是由于低溫抑制了葉綠素的合成，同時原有的葉綠素遭破壞分解。
(5)無機鹽：氮、鎂是構成葉綠素的成分，缺氮、鎂時葉綠素合成受阻。
(6)因為葉綠素對綠光吸收很少，綠光被反射出來，所以葉片呈現(xiàn)綠色。
eq \a\vs4\al(典例) 下列關于葉綠體中的色素的說法正確的是( D )
A．存在于葉綠體中的所有膜上
B．各種色素的元素組成是相同的
C．實驗中加入無水乙醇是為了分離色素
D．含量最多的色素主要吸收紅光和藍紫光
【解析】葉綠體中的色素主要分布在葉綠體內的類囊體薄膜上，A錯誤；鎂是葉綠素的組成成分，類胡蘿卜素中不含有Mg元素，B錯誤；實驗中加入無水乙醇是為了提取色素，C錯誤；含量最多的色素是葉綠素a，主要吸收紅光和藍紫光，D正確。
1． 關于葉綠素的敘述，錯誤的是( D )
A．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素
B．被葉綠素吸收的光可用于光合作用
C．葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同
D．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光
【解析】植物在進行光合作用時主要吸收紅光和藍紫光，由于綠色植物幾乎不吸收綠光，所以植物的葉片一般呈現(xiàn)綠色。
2． 興趣小組選擇不同葉齡的菠菜葉片檢測色素的種類和含量，結果如圖所示。以下相關說法合理的是( A )

A.成熟菠菜葉片顏色較深的原因主要是葉綠素a含量很高
B．以幼嫩菠菜葉片進行色素的分離實驗時，結果只有一條色素帶
C．幼嫩的菠菜葉片主要吸收藍紫光
D．與成熟葉片相比，中等成熟葉片中類胡蘿卜素含量不變而葉綠素含量較低，葉片偏黃色
【解析】成熟菠菜葉片富含葉綠素a，顏色較深，A正確；幼嫩葉片無類胡蘿卜素，但有葉綠素a和葉綠素b，應該有兩條色素帶，B錯誤；幼嫩的菠菜葉片主要吸收紅光和藍紫光，C錯誤；中等成熟葉片中類胡蘿卜素含量不變而葉綠素含量較低，但主要還是葉綠素，葉片呈綠色，D錯誤。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 色素提取與分離實驗進一步認識))
1．色素提取與分離實驗中需要注意的問題
2．綠葉中色素的提取和分離實驗的異?，F(xiàn)象分析
(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析
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水乙醇，提取液濃度太低。
④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。
(2)濾紙條色素帶重疊：濾液細線畫得過粗。
(3)濾紙條看不見色素帶
①忘記畫濾液細線。
②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。
eq \a\vs4\al(典例) 實驗操作不規(guī)范可能導致實驗失敗。下列關于“光合色素的提取與分離”實驗的敘述，錯誤的是( B )
A．無水乙醇加入量太多可能導致所有色素帶顏色變淺
B．未加CaCO3可能導致濾紙條上黃色和橙色兩條色素帶的顏色變淺
C．濾液細線浸沒到層析液中導致濾紙條上無色素帶
D．濾液細線過粗可能導致色素帶之間無法分離
【解析】無水乙醇加入量太多導致濾液中色素濃度過低，可能導致所有色素帶顏色變淺，A正確；未加CaCO3可能導致葉綠素a和葉綠素b被破壞，進而導致濾紙條上黃綠色和藍綠色兩條色素帶的顏色變淺，B錯誤；濾液細線浸沒到層析液中，色素將溶解在層析液中，導致濾紙條上無色素帶，C正確；濾液細線過粗可能導致色素帶之間的邊界相連接，無法分離，D正確。
1．下圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙條上分離的情況，以下相關說法正確的是( D )
A.色素乙的含量最大并且在濾紙條上的擴散速度最快
B.葉綠素只吸收紅光和藍紫光，對其他波段的光不吸收
C．水稻在開花時節(jié)，葉片中色素量是(甲＋乙)

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第五節(jié) 光合作用將光能轉化為化學能

版本： 浙科版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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