第一课时捕获光能的色素和结构及探究历程第一课时捕获光能的色素和结构及探究历程必修必修1 1第第5 5章第章第5 5节节 一、实验：绿叶中色素的提取一、实验：绿叶中色素的提取和分离和分离1.1.原理原理：提取：提取：无水乙醇无水乙醇 分离：分离：纸层析法纸层析法2.2.步骤：步骤：(1)(1)提取色素：提取色素：研磨：研磨：SiOSiO2 2（研磨充分）（研磨充分）CaCOCaCO3 3（保护色素）（保护色素）过滤：过滤：获取绿色滤液（试管口加棉花防挥发）获取绿色滤液（试管口加棉花防挥发）取取5g5g鲜叶鲜叶 （2 2）准备滤纸条）准备滤纸条 画滤液细线：画滤液细线：滤液细线滤液细线（细、直，重复（细、直，重复2 2 3 3遍）遍）（3 3）分离色素：）分离色素：层析液不能没层析液不能没及滤液线及滤液线培养皿加盖防挥发培养皿加盖防挥发胡萝卜素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 b3.3.实验中的注意事项实验中的注意事项选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。保证提取较多的色素和色素浓度适宜。画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中 。滤液细线要细、直，。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。素扩散的起点相同。色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。4.4.色素提取液呈淡黄绿色的原因分析色素提取液呈淡黄绿色的原因分析研磨不充分，色素未能充分提取出来。研磨不充分，色素未能充分提取出来。称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。【典型例题典型例题】B B（20152015上海卷上海卷.21.21）从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提取液明显偏黄绿色，最可能的原因是（取液明显偏黄绿色，最可能的原因是（ ）A A加入的石英砂太多加入的石英砂太多 B B没有加入碳酸钙没有加入碳酸钙C C用脱脂棉过滤不彻底用脱脂棉过滤不彻底 D D一次加入过多无水乙醇一次加入过多无水乙醇点拨：研磨速度慢会影响色素的提取，加入石英石目的是点拨：研磨速度慢会影响色素的提取，加入石英石目的是使研磨充分，有利用色素的提取。不加碳酸钙研磨过程中使研磨充分，有利用色素的提取。不加碳酸钙研磨过程中叶绿素被破坏，导致提取液颜色偏黄绿色。脱脂棉过滤不叶绿素被破坏，导致提取液颜色偏黄绿色。脱脂棉过滤不彻底会出现浑浊现象，主要影响的不是提取液的颜色。一彻底会出现浑浊现象，主要影响的不是提取液的颜色。一次加入无水乙醇过多到时提取的滤液中色素含量少，整体次加入无水乙醇过多到时提取的滤液中色素含量少，整体颜色变浅。颜色变浅。叶绿体中的叶绿体中的色素色素叶绿素叶绿素（含量约占总（含量约占总量的量的3/43/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约占总（含量约占总量的量的1/41/4）主要吸收主要吸收蓝紫光和蓝紫光和红光红光主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）二、叶绿体中的色素二、叶绿体中的色素1.1.色素的种类与功能色素的种类与功能2.2.影响叶绿素合成的因素影响叶绿素合成的因素光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一 般植物在黑暗中不般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。能合成叶绿素，因而叶片发黄。温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。必需元素：叶绿素中含必需元素：叶绿素中含N N、MgMg等必需元素，缺乏等必需元素，缺乏N N、MgMg将导致叶将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，绿素无法合成，叶变黄。另外，FeFe是叶绿素合成过程中某些酶是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺的辅助成分，缺FeFe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。外膜外膜外膜外膜内膜内膜内膜内膜基粒基粒基粒基粒基质基质基质基质 类囊体类囊体类囊体类囊体3.3.叶绿体的结构与功能叶绿体的结构与功能色素分布：色素分布：类囊体薄膜上类囊体薄膜上酶分布：酶分布：类囊体薄膜和基质类囊体薄膜和基质功能：功能：光合作用场所光合作用场所(2013(2013课标课标，2)2)关于叶绿素的叙述，错误的是关于叶绿素的叙述，错误的是( () )。A A叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b都含有镁元素都含有镁元素B B被叶绿素吸收的光可用于光合作用被叶绿素吸收的光可用于光合作用C C叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b在红光区的吸收峰值不同在红光区的吸收峰值不同D D植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【典型例题典型例题】D D点拨：点拨：叶绿素的中心元素是镁元素叶绿素的中心元素是镁元素。色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用。叶绿素叶绿素a a比叶绿素比叶绿素b b在红光区的吸收峰值高在红光区的吸收峰值高。叶绿素叶绿素绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色。三、光合作用的探索历程三、光合作用的探索历程( (连一连连一连) )AbC Ca aE Ee eD Dc cB Bd d同位素标记法同位素标记法自身对照自身对照光合作用的探究历程中的几个重要实验光合作用的探究历程中的几个重要实验分析分析1.1.萨克斯的实验萨克斯的实验实验过程及现象实验过程及现象黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光用碘蒸气处理变蓝，另一半遮光黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光用碘蒸气处理变蓝，另一半遮光用碘蒸气处理不变蓝。用碘蒸气处理不变蓝。实验分析实验分析设置了自身对照，自变量为照光和遮光，因变量是颜色变化设置了自身对照，自变量为照光和遮光，因变量是颜色变化（有无淀粉生成）。（有无淀粉生成）。实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘处理之前应用了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘处理之前应用热酒精对叶片进行脱绿处理。热酒精对叶片进行脱绿处理。本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。作用的必要条件。2.2.鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验实验过程及结论实验过程及结论H H2 21818O OCOCO2 2植物植物1818O O2 2；H H2 2O OC C1818O O2 2植物植物O O2 2。光合作用释放。光合作用释放的的O O2 2全部来自水。全部来自水。实验分析实验分析设置了对照实验，自变量是标记物质（设置了对照实验，自变量是标记物质（H H2 21818O O和和C C1818O O2 2），因变量），因变量是是O O2 2的放射性。的放射性。3.3.恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验(1)(1)选择水绵作为实验材料的原因是：水绵有带状叶绿体，螺选择水绵作为实验材料的原因是：水绵有带状叶绿体，螺旋分布在细胞中，便于观察和分析。旋分布在细胞中，便于观察和分析。(2)(2)将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中光线和光线和O O2 2的影响。的影响。(3)(3)设置细光线和好氧菌的好处：能够准确判断出水绵细胞中设置细光线和好氧菌的好处：能够准确判断出水绵细胞中产生氧气的部位。产生氧气的部位。【典型例题典型例题】1.1.（20132013海南卷）海南卷） 10.10.某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置物在黑暗中放置48h48h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是出现蓝色的部位是（ ）A.aA.a、b b和和d B.ad B.a、c c和和e e C.cC.c、d d和和e D.be D.b、c c和和e eB B点拨：点拨：黄白色区域黄白色区域a a和和e e不含不含叶绿体，叶绿体，c c处含有叶绿体，不处含有叶绿体，不能接受光照，能接受光照，都都不能进行光不能进行光合作用产生淀粉，加碘液不合作用产生淀粉，加碘液不会变蓝会变蓝。 2.2.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（ ） A A光照、有空气、临时装片中无光照、有空气、临时装片中无NaHCONaHCO3 3稀溶液稀溶液 B B光照、无空气、临时装片中有光照、无空气、临时装片中有NaHCONaHCO3 3稀溶液稀溶液 C C黑暗、有空气、临时装片中无黑暗、有空气、临时装片中无NaHCONaHCO3 3稀溶液稀溶液 D D黑暗、无空气、临时装片中有黑暗、无空气、临时装片中有NaHCONaHCO3 3稀溶液稀溶液B B点拨：水绵进行光合作用需要光照和点拨：水绵进行光合作用需要光照和COCO2 2，NaHCONaHCO3 3可为水绵提供可为水绵提供COCO2 2。选用没有空气的环境，是为了排除实验前环境中氧的影响，确。选用没有空气的环境，是为了排除实验前环境中氧的影响，确保实验的准确性。先选用极细光束，用好氧细菌检测，能准确判保实验的准确性。先选用极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由叶绿体释放出从而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由叶绿体释放出来的。来的。叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a( (蓝绿色蓝绿色) )叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色）（橙黄色）叶黄素叶黄素（黄色）（黄色）（吸收红光和（吸收红光和蓝紫光）蓝紫光）（吸收蓝紫光）（吸收蓝紫光）含量约占含量约占3/43/4含量约占含量约占1/41/4叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。光光合合作作用用的的色色素素【课堂小结课堂小结】