高一生物必修第一册学案：第三章第五节第1课时光合作用在叶绿体中进行——含光合色素的提取与分离实验

第五节 光合作用将光能转化为化学能课程目标第1课时 光合作用在叶绿体中进行——含光合色素的提取与分离实验知识点一 光合作用概述 1．场所：__叶绿体__。

2．原料：__二氧化碳和水__。

3．产物：__糖类等有机物__。

4．能量转化：__光能→有机物中的化学能__。

5．光合作用的场所——叶绿体的结构和功能。

①__外膜__，②__内膜__，③基粒(由__类囊体__构成)，④__基质__。

6．光合作用的总反应式：__6CO 2__＋12H 2O ――→光叶绿体 __C 6H 12O 6__＋6H 2O ＋6O 2。

知识点二 叶绿体色素的种类、颜色和吸收光谱 1．色素的分布：叶绿体__类囊体膜__上。

2．色素的种类、颜色和功能__镁____碳氢链__知识点三 活动：光合色素的提取与分离 1．分离方法：__纸层析法__。

2．分离原理(1)提取色素的原理：光合色素是一种脂溶性的物质，利用脂溶剂__95%的酒精__可以将它们提取出来。

(2)分离色素：光合色素都能溶解在层析液中，且各种色素在其中的溶解度不同，导致不同色素的扩散速度__不同__，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得__快__(填“快”或“慢”)。

因此，光合色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离。

3．实验流程提取色素 ⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫（1）将新鲜叶片烘干粉碎后取2 g干粉放入研钵中（2）加入少量SiO 2、 CaCO 3和 2～3 mL 95%的 酒精研钵研磨→漏斗过滤→收集到试管内并塞紧管口制备滤纸条 ⎩⎪⎨⎪⎧（1）将干燥过的定性滤纸剪成10 cm 长、 1 cm 宽的纸条，剪去 一端两角（2）在距剪角一端1 cm 处用铅笔画一条细的横线点样⎩⎪⎨⎪⎧（1）用毛细吸管吸取少量的滤液， 沿铅 沿铅笔画线处 小心均匀地画一条 细而直 的滤液细线（2）干燥后再画一次，共画3～4次分离色素（纸层析）⎩⎪⎨⎪⎧（1）将2 mL 层析液倒入大试管中（2）将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）插入层析液中（以层析液高度不超 过 滤液细线 为准）（3）用软木塞塞住试管口观察结果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的条带4．叶绿素a和叶绿素b主要吸收__红__光和__蓝紫__光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收__蓝紫__光，这些色素几乎不吸收__绿__光。

5．色素带中最宽的色素是__叶绿素a__，扩散速度最快的色素是__胡萝卜素__。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)叶绿体内膜即为类囊体膜。

(×)(2)叶绿体中的色素的提取和分离实验中加入碳酸钙的作用是防止滤液挥发。

(×)(3)类囊体悬浮在叶绿体基质中，叶绿体中所有的类囊体连成一体。

(√)(4)利用新鲜菠菜叶或刺槐叶提取光合色素，可先将叶片放入100 ℃的烘箱中烘干，粉碎后取干粉制备匀浆再进行提取。

(×)2．案例分析：为探究不同光质对黄秋葵幼苗叶片中光合色素的影响，进行了相关实验，结果如图所示。

请回答下列问题：(1)本实验中的可变因素是__不同的光质__。

由图可知经__蓝红复合光BR__处理，该植物叶片中光合色素含量增加的最为明显。

(2)提取黄秋葵幼苗叶片中的光合色素时，为了使研磨更充分，可加入适量的__二氧化硅__。

若要绘制叶片中光合色素的吸收光谱，需以__吸光率__为纵坐标。

(3)光合色素存在于叶绿体中的__类囊体__膜上，其吸收的光能主要有两方面用途：一是使水在光下裂解为__氧气、H＋、e－__；二是把吸收的光能转化为__ATP和NADPH__中的化学能。

【解析】(1)据题图分析可知，本实验中的可变因素是不同的光质。

由图可知，与空白对照组相比，经蓝红复合光BR处理，该植物叶片中光合色素含量增加的最为明显。

(2)提取黄秋葵幼苗叶片中的光合色素时，为了使研磨更充分，可加入适量的二氧化硅。

若要绘制叶片中光合色素的吸收光谱，需以吸光率为纵坐标。

(3)光合色素存在于叶绿体中的类囊体膜上，其吸收的光能主要有两方面用途：一是使水在光下裂解为氧气、H＋和e－；二是把吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能。

色素的进一步认识1．色素的吸收光谱认识(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。

(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。

2．色素与叶片的颜色认识(1)生长旺盛时，叶片颜色为绿色，类胡萝卜素的颜色常被叶绿素掩盖。

(2)深秋时，叶片变黄色，原因是气候变冷，叶绿素的合成速度变慢或停止，类胡萝卜素的颜色显露出来。

(3)光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中不能合成叶绿素，因此呈现黄色。

(4)温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，进而影响叶绿素的合成。

叶绿素形成的最低温度为2～4 ℃，最适宜的温度为30 ℃，最高温度为40 ℃。

秋天叶片变黄，是由于低温抑制了叶绿素的合成，同时原有的叶绿素遭破坏分解。

(5)无机盐：氮、镁是构成叶绿素的成分，缺氮、镁时叶绿素合成受阻。

(6)因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。

典例下列关于叶绿体中的色素的说法正确的是(D)A．存在于叶绿体中的所有膜上B．各种色素的元素组成是相同的C．实验中加入无水乙醇是为了分离色素D．含量最多的色素主要吸收红光和蓝紫光【解析】叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内的类囊体薄膜上，A错误；镁是叶绿素的组成成分，类胡萝卜素中不含有Mg元素，B错误；实验中加入无水乙醇是为了提取色素，C错误；含量最多的色素是叶绿素a，主要吸收红光和蓝紫光，D正确。

1．关于叶绿素的叙述，错误的是(D)A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【解析】植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光，由于绿色植物几乎不吸收绿光，所以植物的叶片一般呈现绿色。

2．兴趣小组选择不同叶龄的菠菜叶片检测色素的种类和含量，结果如图所示。

以下相关说法合理的是(A)A.成熟菠菜叶片颜色较深的原因主要是叶绿素a含量很高B．以幼嫩菠菜叶片进行色素的分离实验时，结果只有一条色素带C．幼嫩的菠菜叶片主要吸收蓝紫光D．与成熟叶片相比，中等成熟叶片中类胡萝卜素含量不变而叶绿素含量较低，叶片偏黄色【解析】成熟菠菜叶片富含叶绿素a，颜色较深，A正确；幼嫩叶片无类胡萝卜素，但有叶绿素a和叶绿素b，应该有两条色素带，B错误；幼嫩的菠菜叶片主要吸收红光和蓝紫光，C错误；中等成熟叶片中类胡萝卜素含量不变而叶绿素含量较低，但主要还是叶绿素，叶片呈绿色，D错误。

色素提取与分离实验进一步认识1．色素提取与分离实验中需要注意的问题(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。

②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。

③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低。

④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。

(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。

(3)滤纸条看不见色素带①忘记画滤液细线。

②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。

典例实验操作不规范可能导致实验失败。

下列关于“光合色素的提取与分离”实验的叙述，错误的是(B)A．无水乙醇加入量太多可能导致所有色素带颜色变浅B．未加CaCO3可能导致滤纸条上黄色和橙色两条色素带的颜色变浅C．滤液细线浸没到层析液中导致滤纸条上无色素带D．滤液细线过粗可能导致色素带之间无法分离【解析】无水乙醇加入量太多导致滤液中色素浓度过低，可能导致所有色素带颜色变浅，A正确；未加CaCO3可能导致叶绿素a和叶绿素b被破坏，进而导致滤纸条上黄绿色和蓝绿色两条色素带的颜色变浅，B错误；滤液细线浸没到层析液中，色素将溶解在层析液中，导致滤纸条上无色素带，C正确；滤液细线过粗可能导致色素带之间的边界相连接，无法分离，D正确。

1．下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸条上分离的情况，以下相关说法正确的是(D)A.色素乙的含量最大并且在滤纸条上的扩散速度最快B.叶绿素只吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光不吸收C．水稻在开花时节，叶片中色素量是(甲＋乙)<(丙＋丁)D．出现该结果的前提之一是四种色素都能溶解在无水乙醇中【解析】四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，扩散速度最快，色素乙的含量最多，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光吸收的少，B错误；水稻在开花时节，生长旺盛，叶片呈绿色，所以叶片中色素量的变化是(甲＋乙)＞(丙＋丁)，C错误；出现该结果的前提之一是四种色素都能溶解在无水乙醇中，从而把四种色素提取出来，D正确。

2．某同学在进行“光合色素的提取与分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。

该同学的操作有误的是(D)A．①B．①②C．①②③D．①②③④【解析】将5 g新鲜完整的菠菜叶烘干、粉碎后，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨，①错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，②错误；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，为增强实验效果，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画几次，但是不能画得太粗，③错误；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但是滤液细线不能浸入层析液中，④错误。

3．下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行实验的流程。

下列相关叙述错误的是(C)A.纸层析法分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同B．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙色C．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域D．若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和②差异都不大【解析】分离色素的原理是四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素分子可以在滤纸上通过扩散而分开，A 项正确；光下生长的韭菜，其叶绿体中含有四种色素：胡萝卜素(橙色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)，避光生长的韭黄，其叶绿体内只含有两种色素：胡萝卜素、叶黄素，因此两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙色，B项正确；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，C项错误；镁是叶绿素合成的原料，缺镁会使新的叶绿素分子的合成受阻，因此若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和②差异都不大，D项正确。