【学霸笔记：同步精讲】16　第三章　第五节　第1课时　叶绿体与光合色素 课件 生物浙科版 高中必修一

(共56张PPT)
第1课时　叶绿体与光合色素
第三章　细胞的代谢
第五节　光合作用将光能转化为化学能
课标内容要求 核心素养对接
1．说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量。 2．提取和分离叶绿体色素。 1．从物质与能量视角，探索光合作用贯穿着物质与能量的变化。(生命观念、科学思维、科学探究)
2．基于提取和分离叶绿体色素厘清原理与操作流程。(科学思维、科学探究)
必备知识·自主预习储备
一、光合作用的概述
1．光合作用的概念和意义
进行光合作用的生物主要为绿色植物和__________，它们以____________为原料，利用____合成____等有机物，这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供__________。人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠自养生物的________生活。
2．光合作用的总反应式
_______________________________。
蓝细菌
二氧化碳和水
光能
糖类
物质和能量
光合产物
6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O
3．光合作用的能量变化
光合作用是一个吸能反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，并将能量储存在______内。也就是说，光合作用是一个将光能转化为______的过程。
糖分子
化学能
二、光合作用在叶绿体中进行
三、活动　光合色素的提取与分离
1．实验原理　光合色素是一类脂溶性物质，可以利用______将它们从叶绿体中提取出来，并且将它们分离开来，达到观察叶绿体中色素的目的。
脂溶剂
酶
裂解
光合色素
多种蛋白质
2．方法步骤
(1)将新鲜的菠菜叶(或刺槐叶等)放入______℃的烘箱中烘干，粉碎后取2 g干粉放入研钵中，加入少许__________和________，再加入
2～3 mL__________，充分、迅速研磨成匀浆。
(2)在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布，将______迅速倒入漏斗中。收集滤液到一支试管中，及时用____将试管口塞紧。
(3)制备滤纸条。将一张预先干燥过的定性滤纸剪成长__cm、宽_cm的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1 cm处用____画一条细的横线。
40～50
二氧化硅
碳酸钙
95%的酒精
研磨液
棉塞
10
1
铅笔
(4)点样。用________吸取少量滤液，沿铅笔画的横线均匀地画出一条______的滤液细线。待滤液干后再画一次，共画____次。
(5)分离叶绿体中的色素。将2 mL______沿试管壁一侧倒入大试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)略微斜靠着大试管内壁的另一侧，轻轻地插入层析液中，但要保证上面部分____。随后用______塞住试管口。注意，滤纸上的滤液细线要____层析液液面。
(6)观察实验结果。5～10 min以后，取出滤纸条。待滤纸条干燥后，观察滤纸条上的色素带。
(7)由于接触了层析液等化学药品，因此实验结束后一定要用____将手洗净。
毛细吸管
细而直
3～4
层析液
干燥
软木塞
高于
肥皂
四、光合色素
1．种类、含量与变化
四种不同颜色的光合色素，即_______、叶绿素b、________和叶黄素。这四种色素在叶肉细胞中的____是不同的，有些色素的含量会随着季节或者生理特性的变化而发生变化。
叶绿素a
胡萝卜素
含量
2．组成与颜色
叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b，都是含__的有机分子，它们分别呈现______、______。叶绿体中还有许多种黄色、橙色和红色的色素，合称为__________，其中最多的是胡萝卜素和叶黄素，它们都是由____链组成的分子，胡萝卜素为橙色，叶黄素为黄色。
镁
蓝绿色
黄绿色
类胡萝卜素
碳氢
五、小资料　光合色素吸收的可见光
1．可见光的波长范围
光是辐射能的一种形式，辐射能以波的形式传播。光波像水波一样，有波峰和波谷。两个相邻的波峰之间的距离称为____。我们的眼睛能看到的光称为可见光，其波长为_________nm。植物光合作用所能利用的光也在可见光范围内。
波长
400～760
2．太阳光的光波组成
我们把看到的太阳光称为白光，它是由许多不同波长的光组成的。太阳光通过三棱镜折射后，便可分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等不同的颜色，这就是所谓的________。
可见光谱
3．光合色素对光的吸收
各种色素分子之所以有不同的颜色，是因为它们吸收了某些波长的光而另一些波长的光则____________。以某种物质对不同波长光的吸收率(可用百分率表示)为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得的曲线就是该物质的________。下图是叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。
透过或被反射
吸收光谱
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．生物界的糖绝大部分来源于光合作用。 (　　)
2．光合作用释放的氧气来自CO2中的氧。 (　　)
3．叶绿体中含有多种色素，这些色素与光合作用无关。 (　　)
4．叶绿体中的主要色素是类胡萝卜素。 (　　)
5．可用95%的酒精分离色素。 (　　)
×
√
×
×
×
提示：1．√
2．×　光合作用释放的氧气来自水中的氧。
3．×　叶绿体中含有多种色素，这些色素与光合作用有关，被称为光合色素。
4．×　叶绿体中的主要色素是叶绿素。
5．×　可用95%的酒精提取色素。
关键能力·重难探究达成
核心点一　光合色素的提取与分离
1．实验注意事项
注意事项 操作目的
提 取 色 素 选新鲜的绿色叶片 使滤液中色素含量高
研磨时加95%的酒精 提取色素
加少量二氧化硅和碳酸钙 研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨 防止乙醇过度挥发，充分溶解色素
盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化
注意事项 操作目的
分 离 色 素 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要细、齐、直 使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一次 使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
2．绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析
(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使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的95%的酒精，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量95%的酒精提取色素)。
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：没经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。
(3)滤纸条看不到色素带：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。
(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
创新应用
1．分析讨论实验中各种材料和试剂的作用，完成下表。
实验材料或试剂 作用
95%的酒精 ________
层析液 ________
二氧化硅 __________
碳酸钙 ____________________
__________ 过滤叶片研磨液，获得滤液
______ 使色素在其上分离，便于观察
提取色素
分离色素
使研磨充分
防止研磨时色素被破坏
单层尼龙布
滤纸条
2．实验结果及分析
下图是实验得到的色素在滤纸条上的分布图示，分析图示，填写下表：
项目 意义 结论
色素 带宽 窄 色素带的宽窄与色素含量的关系：__________________ __________________ 含量多少(用“>”表示)：
________________________
__________________
色素 扩散 速度 色素扩散速度与溶解度的关系：扩散速度越快，说明________________________ 溶解度大小(用“>”表示)：________________________
__________________
色素带越宽，说明
此种色素含量越多
叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素
色素在层析液中溶解度越大
胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b
对点练习
1．在“光合色素的提取与分离”实验中，所用试剂和作用不相符的是(　　)
A．碳酸钙—保护叶肉细胞 B．二氧化硅—研磨充分
C．95%的酒精—提取色素 D．层析液—分离色素
√
A　[在“光合色素的提取与分离”实验中，碳酸钙是保护叶绿素不被破坏，A错误；二氧化硅是使研磨更充分，B正确；95%的酒精用于提取色素，C正确；层析液用于分离色素，D正确。]
2．某同学用菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列操作错误的是(　　)
A．利用95%的酒精无水乙醇或蒸馏水分离叶绿体中的色素
B．沿滤纸条上的铅笔细线画滤液细线
C．研磨时加入适量的二氧化硅和碳酸钙
D．含有色素的滤液细线不能触及层析液
√
A　[绿叶中的色素易溶于有机溶剂，不溶于水，故常用95%的酒精提取色素，A错误；吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀画出一条滤液细线，等滤液干燥后，再重复画一到两次，B正确；二氧化硅有助于研磨更充分，碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，故研磨时加入适量的二氧化硅和碳酸钙，C正确；色素易溶于有机溶剂，滤液细线不能触及层析液是为了防止色素溶解在层析液中，以防无法分离色素，D正确。]
3．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，右图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)。下列叙述不正确的是(　　)
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
√
D　[由图示可知，强光照下，Ⅲ、Ⅳ表示的叶绿素色素带变窄，说明叶绿素含量降低，故A项正确；类胡萝卜素可保护叶绿素免受强光照降解，故B项正确；Ⅲ是叶绿素a，Ⅳ是叶绿素b，都主要吸收蓝紫光和红光，但吸收光谱的吸收峰波长不同，故C项正确；画滤液线时，滤液在点样线上画3～4次，故D项错误。]
核心点二　捕获光能的色素及叶绿体的结构与功能
1．叶绿体结构与功能的适应
(1)叶绿体基质和类囊体上含有与光合作用有关的酶。
(2)类囊体膜上分布有捕获光能的色素，且类囊体堆叠成基粒，增大了叶绿体内部的膜面积，为酶和色素提供了更多的附着位点。
2．影响叶绿素合成的三大因素
3．用三棱镜观察叶绿体中色素的吸收光谱
提取叶绿体中的色素，按如图所示进行观察。

(1)通过叶绿体色素提取液的光线，经三棱镜分色后，会发现在红光和蓝紫光区域的光线变暗，说明这部分光线被叶绿素吸收了。
(2)绿光几乎不被吸收而完全透过，所以看到的色素提取液颜色呈绿色。
创新应用
1880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。思考讨论下列问题：
(1)细菌的聚集情况说明了什么问题？
提示：细菌的聚集情况说明聚集处氧气含量高，光合速率高。
(2)该实验结果可得出怎样的结论？
提示：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。
对点练习
1．下图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少)，甲、乙两图分别是(　　)
A．胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱
B．叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱
C．叶黄素、叶绿素的吸收光谱
D．叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
√
甲　　　　　　　　　　乙
B　[叶绿素分子的吸收光谱是红光部分(640～660 nm)和蓝紫光部分(430～450 nm)。由于叶绿素对绿色的光吸收最少，所以叶绿素溶液呈现绿色，叶片绿色亦是这个道理。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，胡萝卜素能够吸收蓝紫光，也能对叶绿素起保护作用，B符合题意。]
2．将甲、乙、丙、丁4盆长势相同的植物置于阳光下，甲添加红色光，乙添加绿色光，丙添加红色滤光片A，丁添加绿色滤光片B(如图)。经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组(　　)
A．甲和乙　
B．乙和丙
C．甲和丁
D．丙和丁
√
甲　　　乙　　　　丙　　　　丁
C　[本实验是研究不同波长的光对光合作用的影响的实验。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物的作用光谱与吸收光谱基本是一致的。在阳光照射的条件下，甲添加红色光，则比单独在阳光下的光合作用有所增强；乙添加绿色光，对植物的光合作用来说属于无效光，对光合作用几乎没有影响；丙添加了红色滤光片，这种滤光片只能让红色光通过，其余的光很少或不能通过，所以光合作用相对较弱；丁添加绿色滤光片，这种滤光片只能让绿色光通过，所以丁植物几乎不进行光合作用。]
3．叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用。下列关于植物细胞中的色素和叶绿体的说法，正确的是(　　)
A．植物细胞中的色素都可以吸收光能，参与光合作用
B．叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光、红光，大棚的棚膜应选择无色透明的
C．叶绿体中的色素提取时用到石油醚，层析时用到了无水乙醇
D．叶绿体中的色素绝大多数分布在叶绿体内膜的两侧
√
B　[细胞内的一些色素分布在液泡中，这些色素不参与光合作用的进行， A 错误；叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光、红光，大棚的棚膜选择无色透明的，可以让绝大多数光透过， B 正确；叶绿体中的色素都易溶于有机溶剂无水乙醇，这些色素在石油醚等溶剂中的溶解度不同，故可用无水乙醇提取，用石油醚分离叶绿体中的色素， C 错误；叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上， D错误。]
应用创新·问题情境探究
苏幕遮·怀旧
北宋　范仲淹
碧云天，黄叶地，秋色连波，波上寒烟翠。
山映斜阳天接水，芳草无情，更在斜阳外。
黯乡魂，追旅思，夜夜除非，好梦留人睡。
明月楼高休独倚，酒入愁肠，化作相思泪。
这是一首描写羁旅乡愁的词。此词借景抒情，情景交融，以绚丽多彩的笔墨描绘了碧云、黄叶、寒波、翠烟、芳草、斜阳、水天相接的江野辽阔苍茫的景色，勾勒出一幅清旷辽远的秋景图，抒写了夜不能寐、高楼独倚、借酒浇愁、怀念家园的深情。
通过赏析古诗词，感受古人借秋景抒发乡愁的深情，并能从秋叶连波、黄叶地等情境中挖掘其生物学原理，或设计实验探究其成因或影响因素，培养科学思维与学科探究素养。
(1)试从叶片色素的种类和含量角度分析，秋天树叶为什么变黄？(生命观念)
提示：秋天天气转凉，气温降低，叶片中的叶绿素含量下降，类胡萝卜素的颜色逐渐凸显出来，叶片呈现黄色。
(2)请设计实验验证(1)的结论(写出实验思路即可)。(科学探究)
提示：选取正常绿色叶片和黄色叶片，进行色素的提取和分离，比较两种叶片所形成的四条色素带宽度即可验证。
(3)研究发现温度和光照都会影响叶绿素的合成，请简单设计实验，探究温度和光照对叶绿素合成的影响(写出实验思路即可)。(科学探究)
提示：实验思路：选取相同的某种植物叶片平分为四组，分别进行光照和低温、黑暗和低温、光照和室温、黑暗和室温、光照处理，每隔一段时间检测叶绿素的含量。
[课堂小结]
1．进行光合作用的生物主要为绿色植物和蓝细菌，它们以二氧化碳和水为原料，利用光能合成糖类等有机物，这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量。
2．叶绿体有内、外两层膜，其内膜里面充满了浓稠的液体，称为基质。基质中有许多类囊体。类囊体叠在一起，称为基粒，组成类囊体的膜称为光合膜。叶绿素及其他光合色素存在于光合膜上。光合膜上还分布了可以将光能转化为化学能的多种蛋白质。在类囊体的空腔内含有多种酶，这些酶与H2O的裂解有关。
3．光合色素是一类脂溶性物质，可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取出来。
4．叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b，都是含镁的有机分子，它们分别呈现蓝绿色、黄绿色。叶绿体中还有许多种黄色、橙色和红色的色素，合称为类胡萝卜素，其中最多的是胡萝卜素和叶黄素，它们都是由碳氢链组成的分子，胡萝卜素为橙色，叶黄素为黄色。
5．可见光，其波长为400～760 nm。植物光合作用所能利用的光也在可见光范围内。
6．各种色素分子之所以有不同的颜色，是因为它们吸收了某些波长的光而另一些波长的光则透过或被反射。叶绿体中的主要色素是叶绿素，这种色素吸收蓝紫光和红光而几乎不吸收绿光，所以呈绿色。
学习效果·随堂评估自测
2
4
3
题号
1
5
1．下列关于植物光合色素的提取和分离的说法，正确的是(　　)
A．色素提取的原理是在层析液中溶解度不同
B．提取色素所用的菠菜叶需保持新鲜，不可烘干
C．可能含有光合色素的生物膜有类囊体膜
D．分离结果中扩散距离较近两种色素主要由碳氢链组成
√
2
4
3
题号
1
5
C　[色素分离的原理是在层析液中溶解度不同，A错误；提取色素所用的是新鲜菠菜，为了提高色素浓度，可先烘干，B错误；可能含有光合色素的生物膜有生物的类囊体膜，C正确；分离结果中扩散距离较近的两种色素是叶绿素a和叶绿素b，含有C、H、O、N、Mg，不是由碳氢链组成，D错误。]
2
4
3
题号
1
5
2．关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，错误的是(　　)
A．成熟的菠菜叶可用作光合色素提取的材料
B．研磨时加入SiO2可防止色素被破坏
C．画滤液细线时重复的目的是增加色素的含量
D．分离出的四条色素带中最宽的是叶绿素a
√
B　[成熟的菠菜叶含有较多的与光合作用有关的色素，可用作光合色素提取的材料，A正确；色素的提取和分离实验中，加入碳酸钙的目的是防止色素被破坏，B错误；画滤液细线时重复的目的是增加色素的含量，C正确；叶绿素a在四种色素中的含量最多，因此分离出的四条色素带中最宽的是叶绿素a，D正确。]
2
4
3
题号
1
5
3．仙人掌的肉质茎进行光合作用所需要的色素分布在(　　)
A．叶绿体的内膜上 B．细胞溶胶中
C．叶绿体的类囊体薄膜上 D．叶绿体基质中
√
C　[在叶绿体的结构中，类囊体构成了基粒，在类囊体的片层结构薄膜上分布着许多与光合作用有关的色素和酶。]
2
4
3
题号
1
5
4．下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光的曲线图，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a
D．叶绿素a、叶绿素b
√
A　[根据曲线图分析可知，A主要吸收红光和蓝紫光，B主要吸收蓝紫光。因此A应为叶绿素，B应为类胡萝卜素。]
2
4
3
题号
1
5
5．通过科学实验发现，土壤中缺磷会导致植株矮小，叶色暗绿，依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素。试设计实验探究叶色暗绿是否由缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。
实验所需主要用具：试剂、烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、只缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。
实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。
(1)实验假设：_________________________________________。
缺磷导致类胡萝卜素缺乏，从而引起叶色暗绿
2
4
3
题号
1
5
(2)实验步骤：
①取两个烧杯，分别编号为A、B，各放入___________________
__________的黄瓜幼苗。
②向A烧杯中加入适量________________，向B烧杯中加入________________________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现差异时。
③分别从A、B两组中选取等量叶片，用________________提取叶片色素，用__________法分离色素，观察比较______________
________________________________________。
同一品种且长势相近、
苗龄相同
完全培养液
等量的只缺磷的完全培养液
95%的酒精
纸层析
A、B两组色素
带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅
2
4
3
题号
1
5
(3)实验结果预测：
①___________________________________________________，
说明叶色暗绿不是由缺磷导致类胡萝卜素缺乏所致；
②_____________________________________________________，
说明叶色暗绿是由缺磷导致类胡萝卜素缺乏所致。
A、B两组类胡萝卜素色素带一致
A组比B组类胡萝卜素色素带宽，或B组缺少类胡萝卜素色素带
2
4
3
题号
1
5
解析：(1)依据实验探究的目的可以做出“缺磷导致类胡萝卜素缺乏，从而引起叶色暗绿”的假设。(2)由于本实验的自变量是磷的有无，故需要设置A、B两组，A组用完全培养液培养，B组用只缺磷的完全培养液培养，实验的因变量是叶片中类胡萝卜素含量。要检测叶色暗绿是否由类胡萝卜素缺乏引起，可用纸层析法进行判断。(3)若A、B两组叶片中类胡萝卜素含量相近，说明叶色暗绿不是由缺磷导致的类胡萝卜素缺乏所致；若B组叶片中类胡萝卜素含量少于A组或没有，说明叶色暗绿是由缺磷导致的类胡萝卜素缺乏所致。
课时分层作业(14)
点击页面进入…
叶绿体与光合色素
（WORD版）
巩固课堂所学 · 激发学习思维
夯实基础知识 · 熟悉命题方式
自我检测提能 · 及时矫正不足
本节课掌握了哪些考点？
本节课还有什么疑问点？
课后训练
学习反思
课时小结
THANKS