(新教材)2019新人教版高中生物必修一第1课时 捕获光能的色素和结构练习.doc
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1、第第 4 节节光合作用与能量转化光合作用与能量转化第第 1 课时课时捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.理解实验“绿叶中色素的提取和分离”的原理和方法, 掌握基本操作技能。2.掌握绿叶中色素的种类和作用,明确叶绿体的结构和功能。1.生命观念结构与功能观:叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积,与光合作用的功能相适应。水平一2.科学探究实验思路及设计:科学设计提取和分离色素的实验步骤,注意每个操作步骤的规范性。水平二研读教材梳理探究绿叶中色素的提取和分离知识梳理1.提取叶绿体中的色素(1)原理:绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。若实验室缺少无水乙
2、醇,可以用 95%的乙醇,但需加入适量的无水 Na2CO3以除去水分。(2)实验步骤:取材称取 5 g 新鲜的菠菜叶过滤将研磨液过滤到试管中,及时用棉塞塞紧试管口2.分离绿叶中的色素方法:纸层析法(1)原理:不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。(2)实验步骤:素养提升科学探究绿叶中色素的提取和分离下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤,请分析:1.提取色素时,加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质,若 A 是二氧化硅,B、C分别是什么?A、B、C 各起什么作用?提示A 是二氧化硅,作用是使研磨更充分;B 是碳酸钙,作用是防止研磨中色素被破坏;C 是无水乙醇,
3、作用是溶解色素。2.色素分离时,关键应注意层析液不要没及滤液细线,为什么?提示否则滤液细线会被层析液溶解,不能分离。3.下图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况,那么:提取和分离色素的方法:提取方法:无水乙醇提取色素分离方法:纸层析法(1)含量最多和最少的色素分别是哪两种?提示叶绿素 a 和胡萝卜素。(2)在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种?提示胡萝卜素和叶绿素 b。(3)分子结构最相似的是哪两种色素?提示叶绿素 a 和叶绿素 b。典例 1 甲、乙、丙、丁四位同学在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料,用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时,由于操作不同,而得到了以下四种不同的层析结果。下
4、列分析错误的是()A.甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B.乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多C.丙可能是正确操作得到的理想结果D.丁可能是因为研磨时未加入 CaCO3解析叶绿体中的色素易溶于酒精等有机溶剂,难溶于水,所以甲可能是用蒸馏水作提取液和层析液的结果;乙中每种色素都有,但含量很少,可能是无水乙醇过多,色素浓度太低导致的;丙中每种色素都有,但是胡萝卜素和叶黄素含量较多,叶绿素 a 和叶绿素 b 含量较少,这不应该是正确操作得到的理想结果;丁中叶绿素 a 和叶绿素 b 含量很少,可能是研磨时未加入 CaCO3破坏了叶绿素,因为与类胡萝卜素相比,叶绿素更易受到破坏。答案C变式训练 从植物叶片
5、中提取光合色素并用纸层析法分离。结果如图。下列判断正确的是()A.该植物叶片主要吸收蓝紫光和红光B.该植物叶片中含量最多的色素是叶绿素 bC.提取色素时要加入蒸馏水、二氧化硅、碳酸钙D.滤纸条最上方的色素带呈蓝绿色解析滤纸条上的 4 条色素带对应的色素自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b。叶绿素 a 的含量最多,B 错误;光合色素不溶于水,提取光合色素不可用水,而用无水乙醇等有机溶剂,C 错误;滤纸条最上方的是胡萝卜素,呈橙黄色,D 错误。答案A联想质疑滤纸条边缘的溶液分子运动速度快,中间的溶液分子运动速度慢,为了跑出平齐的色素带,要剪去滤纸条两角。滤液细线不能触及层析液收集
6、到的滤液绿色过浅原因未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分使用放置数天的菠菜叶,滤液色素(叶绿素)太少一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇)未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏滤纸条色素带重叠原因滤液细线不直;滤液细线过粗滤纸条无色素带原因忘记画滤液细线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北方的秋天,叶绿素受气温下降等因素的影响,逐渐分解、消失,而类胡萝卜素则比较稳定,所以秋天叶子变黄。用秋冬季节的叶片做色素提取、分离实验时,色素在滤纸条上的分布有何变化?提示:叶绿素 a 和叶绿素 b 对应条带变窄,甚至没有。捕获光能的色素和结构知识梳理1.绿叶
7、中色素的种类与光能吸收色素种类叶绿素(3/4)类胡萝卜(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光能吸收主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光分布叶绿体的类囊体的薄膜上2.叶绿体的结构和功能(1)形态:一般呈扁平的椭球形或球形。(2)结构:填写图中字母所代表的结构:a.外膜,b.内膜 c.基质 d.基粒。(3)功能:进行光合作用的场所。实验证据:恩格尔曼实验中,需氧细菌只聚集在叶绿体受光的部位。素养提升生命观念捕获光能的色素和结构1.光合色素分布在叶绿体中,请结合下面材料探究叶绿体的结构和功能。(1)光合作用的色素分布在类囊体薄膜(基粒),光合作用有关的酶分布在类囊体薄
8、膜和基质中。(2)叶绿体扩展膜面积的方式是类囊体薄膜堆叠成基粒,其意义是分布有更多的酶和色素,有利于光合作用的进行。体现了叶绿体结构与功能的相适应2.下图为不同色素的吸收光谱,请据图回答下列问题:(1)说出色素 1 和色素 2 分别代表哪种色素?提示色素 1 代表叶绿素 b,色素 2 代表叶绿素 a。(2)分析叶片为什么呈现绿色?提示各种色素主要吸收蓝紫光和红光,而对绿光吸收最少,绿光被反射出去使叶片呈绿色。(3)大棚种植蔬菜时,应选择使用的塑料薄膜的颜色最好是无色透明的。3.德国科学家恩格尔曼用载有水绵和需氧细菌的临时装片为材料,进行了光合作用的实验探究,实验原理图如图所示,请思考:(1)甲
9、、乙在处理方法上有何不同?结果有何不同?提示处理方法不同,甲:将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中,然后用极细的光束照射水绵。乙:将上述装片“完全暴露于光下” 。结果:甲:需氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。乙:需氧细菌分布于叶绿体所有受光部位。(2)本实验选择水绵及需氧细菌有何巧妙之处?提示选择水绵和需氧细菌:水绵叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用需氧细菌可以确定释放氧气的部位。(3)实验中甲组设置方案有何巧妙之处?提示巧妙排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和除极细光束外其他光的干扰。(4)请分析本实验如何设置了对照组?提示本实验巧妙设计对照实验:用极细的光束照射
10、,叶绿体上可分为光照部位和黑暗部位,相当于一组对照实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。典例 2 如图为叶绿体结构示意图,下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是()A.和具有选择透过性功能B.上既有光合色素又有与光合作用有关的酶C.和中都有与光合作用有关的酶D.有叶绿体的细胞才能进行光合作用解析表示叶绿体的双层膜, 它们是具有选择透过性的, 为叶绿体的基粒,其上含有进行光合作用的色素和酶,基质也是进行光合作用的场所,也具有与光合作用有关的酶。具有与光合作用有关的酶和光合色素而不具有叶绿体的蓝细菌也能进行光合作用。答案D典例 3 如图为水绵结构模式图,恩格尔曼进行实验时,把载有水绵和
11、需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里,然后用极细光束对水绵细胞的不同部位(如 a 处)做点状投射,发现水中的需氧细菌明显聚集在叶绿体被光照射处;若将装片完全暴露在光下,需氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。此实验证明了()A.氧气是由水分解来的B.叶绿体是光合作用的场所C.光合作用能产生淀粉D.光合作用需以二氧化碳作原料解析由题意可知,只有被光照射到的叶绿体部位才能产生氧气。答案B联想质疑叶子中的色素对绿光吸收少,绿光被反射出来,故一般叶子呈绿色。科学解释:类囊体薄膜堆叠成基粒,大大增加了受光面积。1.恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,惊奇地发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫
12、光区域。从这一实验你能得出什么结论?提示:叶绿体主要利用红光和蓝紫光进行光合作用,放出 O2。2.叶绿体是绿色植物进行光合作用的主要场所,该说法是否正确?进行光合作用的生物都有叶绿体吗?提示:不正确,叶绿体是绿色植物进行光合作用的唯一场所。进行光合作用的生物未必具有叶绿体(如蓝细菌)。课堂小结随堂检测1.关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是()A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的解析叶绿体中的色素能够溶解在包括无水乙醇在
13、内的有机溶剂中,A 正确;叶绿素分子中含有镁元素,可以离子状态由植物的根从土壤中吸收,进而参与叶绿素的合成,B 正确;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,可见光不包括红外光和紫外光,C 错误;叶绿素的合成需要光,黑暗中生长的植物幼苗,因没有光照而导致叶绿素合成受阻,使类胡萝卜素的颜色显现出来,因而叶片呈黄色,D 正确。答案C2.如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图,请判定A 和 B 分别为何种色素()A.叶绿素、类胡萝卜素B.类胡萝卜素、叶绿素C.叶黄素、叶绿素 aD.叶绿素 a、叶绿素 b解析据图分析,色素 A 吸收波峰为红光和蓝紫光,则色素 A 表示叶绿素;色
14、素B 吸收波峰只有蓝紫光,则色素 B 代表类胡萝卜素。答案A3.叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,下列关于叶绿体结构的叙述,正确的是()A.在光学显微镜下,可以观察到叶绿体的类囊体B.叶绿体具有双层膜,即外膜和内膜,其中内膜上附着有与光合作用有关的酶C.叶绿体的形态和分布不会发生改变D.叶绿体的类囊体增大了膜面积,有利于光合作用的进行解析光学显微镜下可以观察到叶绿体,但不能观察到类囊体,A 错误;叶绿体具有内外两层膜,光合作用有关的酶分布于叶绿体基质和类囊体膜上,B 错误;叶绿体会随着细胞质的流动而变换位置,C 错误; 叶绿体的类囊体增大了膜面积,有利于光合作用的进行,D 正确。答案D4.关
15、于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,错误的是()A.二氧化硅有助于研磨得充分B.叶绿素 a 的色素带最宽,溶解度最高C.滤纸条插入时应注意滤液细线不能触及层析液D.用毛细吸管吸取少量滤液,画在滤纸条一端解析叶绿素 a 的色素含量最多,色素带最宽,但溶解度最高的是胡萝卜素,B错误。答案B5.在圆形滤纸的中央,滴上叶绿体中的色素滤液进行色素分离,可看到近似同心环状的四个色素圈,排在最外的一个呈()A.蓝绿色B.黄绿色C.黄色D.橙黄色解析因为呈橙黄色的胡萝卜素扩散的速度最快,因此排在最外一圈。答案D课时作业(时间:30 分钟)知识点 1绿叶中色素的提取和分离1.光合色素提取实验中,适宜的实验材
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