《能量之源—光与光合作用》教案
——捕获光能的色素和结构
一、教学目标
1．知识目标：
（1）说出绿叶中色素的种类和作用
（2）说出叶绿体的结构和功能
（3）光合作用原理的应用
2．能力目标：进行实验和探究，学会提取、分离绿叶中的色素
情感目标：探究细胞光合作用在生产、生活实践中的应用
二、教学重点难点
1．教学重点：
（1）绿叶中色素的种类和作用
（2）光合作用的发现及研究历史
（3）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系
（4）影响光合作用强度的环境因素
2．教学难点：
（1）光反应和暗反应的过程
（2）探究影响光合作用强度的环境因素
三、教学方法
讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳
四、课时安排：1课时
五、教学过程
第四节 能量之源——光与光合作用
捕获光能的色素和结构
思考：
1. 通常应该把花盆摆在向阳面还是背阴面，为什么？
向阳面。让植物多接受光照，因为植物需要进行光合作用。
2. 有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。
（1）用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？
用这种方法可以提高光合作用的强度，因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。21世纪教育网版权所有
（2）为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源？
因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿光作补充光源。
（一）捕获光能的色素和结构
我们在初中就已经知道植物能进行光合作用，是因为其细胞中含有一些能吸收光能的色素，植物幼苗如果缺乏色素，往往会呈现黄白色，这就是我们通常所说的“白化苗”。
思考：“白化苗”能持续正常地生长吗？
不能，由于不能进行光合作用，待种子中储存的养分耗尽就会死亡。可见植物的生活确实需要色素，依靠色素来吸收光能进行光合作用。21教育网
我们先来学习“捕获光能的色素”这一内容。
1. 捕获光能的色素
那么植物细胞一般含有哪些捕获光能的色素呢？它们分别又是什么颜色的？以及各种色素在绿叶中的含量是否相同呢？带着这些问题我们一起来看《绿叶中色素的提取与分离》实验。21·cn·jy·com
实验原理：（1）无水乙醇提取绿叶中的色素
（2）分离：不同色素在层析液中的溶解度不同
目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类
材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等
方法步骤：
（1）提取绿叶中的色素
① 称取5g左右的绿叶，洗净，去除粗叶脉，剪碎，放入研钵中。
② 向研钵中放入少许的二氧化硅和碳酸钙、10ml无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。
加入二氧化硅、碳酸钙的作用是什么？
二氧化硅帮助充分磨碎叶片，液泡中含有酸性物质，碳酸钙中和酸性物质，防止色素被酸性物质破坏。
研磨时为什么要迅速而充分？ 防止无水乙醇的挥发
③ 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗进行过滤，将滤液收集到试管，及时用棉塞将试管塞严。
（2）制备滤纸条
将干燥的定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。21cnjy.com
画滤液细线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再画一两次。
画的细而直：为防止色素带重叠而影响分离效果。
画两三次：是为积累更多的色素，使分离后的色素带明显。
（4）分离绿叶中的色素
将3ml层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。www.21-cn-jy.com
为什么要用棉塞塞住试管口？
防止层析液中成分挥发，要注意本实验应在通风条件下进行，实验结束时及时用肥皂洗手。因为层析液中一些挥发性物质具有毒性。21·世纪*教育网
（5）观察和记录
观察滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？
胡萝卜素（橙黄色）——叶黄素（黄色）——叶绿素a（蓝绿色）——叶绿素b（黄绿色）
宽窄如何？说明了什么？
叶绿素a色素带最宽，胡萝卜素色素带最窄。说明绿叶中四种色素的含量不同，叶绿素a最多，胡萝卜素最少。2-1-c-n-j-y
那么，这4种色素主要吸收哪些波长的光呢？
我们来看看课本99的图5—10，叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。可以看到叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
练习：
1. 在叶绿体色素的提取和分离实验中,收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是 D ① 未加石英砂,研磨不充分 【来源：21cnj*y.co*m】
② 一次加入大量的无水酒精提取 ③ 分次加入少量无水酒精提取
④ 使用放置数天的菠菜叶
A. ①②③ B. ②③④
C. ①③④ D. ①②④
某同学在做完“叶绿体中色素的提取与分离实验”后画出了四种色素在滤纸条上分布的
模式图，以此主要表示色素的含量及间隔距离的大小，其中比较能显示真实情况的是A
3. 关于高等植物细胞内的色素的叙述中，错误的是 B
A. 植物细胞内的色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素?
B. 所有植物细胞中都只有四种色素
C. 叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收和传递光能
D. 有的植物细胞的液泡中也含有一定的色素
现在我们已经知道绿叶中含有4种色素，那么这些色素分布在细胞中的哪些部位呢？
直到1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。
2. 叶绿体的结构
现在，大家仔细观察叶绿体的立体结构示意图，说说它是由哪些结构组成？
它包括外膜、内膜、基粒和基质4个部分。
叶绿体的外表有双层膜，双层膜是一种透明膜，膜是透明的，有什么好处？有利于光线的透过且被色素吸收。2·1·c·n·j·y
叶绿体内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满基质。每个基粒都是由一个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为囊状体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。
每个基粒都含有2个以上的类囊体，多者可达100个以上。据计算，1g菠菜叶片中类囊体的总面积竟达60平方米左右。【来源：21·世纪·教育·网】
同学们思考一下，叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，有什么用？
极大地扩展了受光的面积。
叶绿体的作用仅仅是吸收光能吗？
1880年，美国科学家恩格尔曼把载有水绵和好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。他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位几种；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。 21*cnjy*com
恩格尔曼实验的结论是什么？
氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
① 实验材料选择水绵和好氧细菌。水绵的优点是叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；好氧细菌的优点是可确定释放氧气多的部位。www-2-1-cnjy-com
② 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光干扰。
③ 用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。
④ 临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
六、板书设计
第4节 能量之源——光与光合作用
捕获光能的色素和结构
1.捕获光能的色素
2.捕获光能的结构——叶绿体
（1）分布：主要在绿色植物的叶肉细胞
（2）形态：一般呈扁平的椭球形或球形
④功能：光合作用的场所
课件18张PPT。能量之源—光与光合作用第4节思考：1. 通常应该把花盆摆在向阳面还是背阴面，为什么？向阳面2. 有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，
并且在白天也开灯。（1）用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？（2）为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源？提高光合作用的强度因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光因为叶绿素对绿光吸收最少一、捕获光能的色素和结构思考：“白化苗”能持续正常地生长吗？光合作用与细胞中的色素有关。思考：细胞哪些结构含有色素？液泡： 花青素
叶绿体： 多种色素不能进行光合作用。实验原理： 实验——绿叶中色素的提取和分离（1）无水乙醇提取绿叶中的色素（2）分离：不同色素在层析液中的溶解度不同目的要求：材料用具： （5）观察和记录方法步骤：（1）提取绿叶中的色素 （2）制备滤纸条（3）画滤液细线 （4）分离绿叶中的色素1. 捕获光能的色素绿叶中色素的提取和分离及色素的种类新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等（2）加少许的二氧化硅和碳
酸钙、10ml无水乙醇，
进行迅速、充分地研磨。1. 提取绿叶中的色素 （1）称取5g左右的绿叶，
剪碎，放入研钵中。（3）将研磨液进行过滤。二氧化硅帮助磨碎叶片碳酸钙防止色素被破坏防止无水乙醇的挥发2. 制备滤纸条（1）剪去两角：使层析液能同步到达滤液细线（2）铅笔：圆珠笔中含有色素3. 画滤液细线 画两三次：积累更多的色素，使分离后的色素带明显4. 分离绿叶中的色素注意：不能让滤液细线触及层析液why 滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会
溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。5. 观察和记录 观察滤纸条上有几条
不同颜色的色带？
其排序怎样？胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）排序从上到下：宽窄：叶绿素a色素带最宽，胡萝卜素色素带最窄说明：绿叶中四种色素的含量不同，叶绿素a最多，胡萝卜素最少。 宽窄如何？说明了什么？类胡萝卜素叶绿素四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光1. 在叶绿体色素的提取和分离实验中,收集到的滤液
绿色过浅,其原因可能是
① 未加石英砂,研磨不充分
② 一次加入大量的无水酒精提取 ③ 分次加入少量无水酒精提取
④ 使用放置数天的菠菜叶
A. ①②③ B. ②③④
C. ①③④ D. ①②④ D练习：2. 某同学在做完“叶绿体中色素的提取与分离实验”后
画出了四种色素在滤纸条上分布的模式图，以此主要
表示色素的含量及间隔距离的大小，其中比较能显示
真实情况的是（ ）
A3. 关于高等植物细胞内的色素的叙述中，错误的是
A.植物细胞内的色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素?
B.所有植物细胞中都只有四种色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收和传递光能
D.有的植物细胞的液泡中也含有一定的色素B二、叶绿体的结构这些囊状结构称为类囊体。
吸收光能的四种色素，
就分布在类囊体的薄膜上。想一想： 叶绿体内有如此多的基
粒和类囊体，有什么作用？极大地扩展了受光的面积 吸收、传递、转化光能。
（只有特殊状态下的叶绿素ａ能转化光能）色素的功能？
在没有空气的黑暗环境中好氧细菌只集中在____________的叶绿体附近。被光线照射
在没有空气的光亮环境中好氧细菌集中在叶绿体___________部位。所有受光1 装片中好氧细菌向叶绿体
被光束照射到的部位集中。 装片中好氧细菌分布在
叶绿体所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。2结论：现象：现象：没有空气黑暗 极 细 光 束 完 全 光 照1. 实验材料选择 和 。2. 没有空气的黑暗环境排除了 和 干扰。3. 用极细的光束照射，叶绿体上可分为 和
的部位，相当于一组 实验。水绵的优点是 ；
好氧细菌的优点是 。4. 临时装片暴露在光下的实验再一次 。水绵好氧细菌叶绿体呈螺旋式带状，便于观察可确定释放氧气多的部位氧气光光照多光照少对比验证实验结果恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？《能量之源——光与光合作用》课时训练
一、选择题
1．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用
情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的
实验结果依次应为（ ）
A．①②③④ B．②④①③ C．④②③① D．③②①④
2．一位科学家做了如下实验：将水绵(丝状绿藻)放在暗处，一束白光通过棱镜再投射到水
绵的叶绿体上，这时好氧性细菌将明显聚集在（ ） 21教育网
A．红光的投影区域内 B．红光和绿光的投影区域内
C．红光和蓝紫光的投影区域内 D．黄光和橙光的投影区域内
3．研磨绿叶时加入无水乙醇的目的是（ ）
A．使色素溶于其中 B．防止色素分子被破坏
C．为了研磨充分 D．使叶绿素从四种色素中分离出来
4．下列有关蓝藻的叙述正确的是（ ）
A．蓝藻细胞的叶绿体中含有藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用 B．蓝藻体内产生ATP的细胞器有线粒体 C．蓝藻细胞内没有由核膜包被的细胞核，但有染色体 D．蓝球藻、颤藻、念珠藻、发菜等均属于蓝藻21世纪教育网版权所有
5．下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是（ ）
A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．绿叶中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．研钵中加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶后直接用杵棒进行研磨，不用作任何处理
D．滤液细线要画的细而直，避免色素带间的部分重叠
6．玉米的叶肉细胞中，具有色素的一组细胞器是（ ）
A．线粒体和高尔基体 B．叶绿体和中心体
C．核糖体和液泡 D．液泡和叶绿体
7．下列哪种材料不易直接放在载玻片上观察叶绿体（ ）
A．藓类的叶片
B．黄杨叶横切片
C．菠菜叶下表皮或附着在下表皮上的少数叶肉细胞
D．种子植物的叶片
恩格尔曼将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，进行局部照光
处理和完全曝光处理。这个实验不能证明的是（ ）
A．光合作用过程中必须有光照
B. 光合作用过程中有氧气释放出来
C．光合作用过程中，CO2 是必需原料
D．光合作用中的氧气由叶绿体释放
在“叶绿体色素的提取和分离”实验中，提取步骤有：①研磨 ②过滤 ③加乙醇 ④加二
氧化硅和碳酸钙 ⑤将绿叶放入研钵。正确的步骤是（ ）
A．⑤→②→④→③→①
B. ③→②→①→⑤→④
C．④→⑤→③→②→①
D．⑤→④→③→①→②
10. 下列有关“叶绿体色素的提取和分离”实验的叙述正确的是（ ）
A．加入碳酸钙防止滤液挥发
B. 用NaCl溶液提取叶片中的色素
C．加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨
D．用无水酒精分离滤液中的色素
用在圆形滤纸的中央点上对叶绿体的色素滤液进行色素分离，会得到近似同心环的四个
色素圈，排列在最外圈的色素所呈现的颜色及其吸收的光分别是（ ）
A. 蓝绿色，红光，蓝紫光
B. 黄绿色，红光
C. 橙黄色，蓝紫光
D. 黄色，红光和蓝紫光
12. 提取和分离叶绿体中色素的正确顺序是（ ）
A. 剪碎绿叶→研磨→过滤→滤液画线→纸层析
B. 剪碎绿叶→研磨→加SiO2、CaCO3 →过滤→滤液画线→纸层析
C. 剪碎绿叶→研磨→滤纸过滤→色素滤液→滤液画线→纸层析
D. 剪碎绿叶→研磨→过滤→滤液→滤液画线→铅笔画线→纸层析
《能量之源——光与光合作用》课时训练
参考答案：
一、选择题
1. 答案：B
2. 答案：C
3. 答案：A
4. 答案：D
解析：蓝藻是单细胞原核生物，又叫蓝绿藻、蓝细菌，但不属于细菌，也不是绿藻。蓝
藻是一类藻类的统称，其标志便是单细胞、没有以核膜为界限的细胞核。常见的
蓝藻有蓝球藻（色球藻）、念珠藻、颤藻、发菜等。蓝藻都为单细胞生物，以细
胞群形式出现时才容易看见，也就是我们通常见到的“水华”。
蓝藻是原核生物，无叶绿体，故A错误；蓝藻是原核生物，无线粒体，故B错误； 蓝藻细胞内没有由核膜包被的细胞核，无染色体，只有裸露的DNA分子，故C错
误；蓝球藻、念珠藻、颤藻都属于蓝藻，是所有藻类生物中，最简单、最原始的
一类，属原核生物，故D正确． 5. 答案：C
解析：无水乙醇可以溶解色素，可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素，A正确；绿叶中
色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的，扩散速
度快；溶解度小的，扩散速度慢，B正确；在研钵中加入二氧化硅、碳酸钙、无
水乙醇和绿叶后，因为乙醇有挥发性，用杵棒快速研磨，C错误；用毛细管吸少
量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，待晾干后再重复2﹣3次，这
样色素多且避免色素带间的部分重叠，D正确。【版权所有：21教育】
6. 答案：D
解析：分析题干可知，该题是对不同细胞器的功能和分布的考查，回忆不同细胞器的功
能和分布，然后结合题干信息进行解答。玉米叶肉细胞中具有色素的细胞器是叶
绿体和液泡。
答案：D
解析：叶绿体的观察要选择植物绿色部位的细胞，内含有叶绿体。将叶片的横切片制成
临时装片，就可以在显微镜下观察到叶绿体．某些植物幼嫩的叶也可直接用于观
察叶绿体。藓类的叶片为单层细胞，具有叶绿体，可直接观察，A正确；黄杨叶
横切片，具有叶绿体，可直接观察，B正确；菠菜叶下表皮或附着在下表皮上的
少数叶肉细胞，具有叶绿体，可直接观察，C正确；植物的叶片具有叶绿体，但
细胞为多层，不能直接观察，D错误。
8. 答案：C
解析：恩格尔曼实验是证明光对光合作用产生氧气的影响，实验是在有光和无光这组对
照下做的，不牵涉二氧化碳。
9. 答案：D
解析：实验的过程为：提取色素（称取5g绿色叶片并剪碎，加入少量二氧化硅、碳酸钙
和5ml无水乙醇研磨，过滤，收集到试管内并塞紧管口），制滤纸条，滤液画线，
色素分离，观察结果。
10. 答案：C
解析：加碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，提取叶片中的色素是用无水乙醇，分离各种
色素是用层析液。加二氧化硅是为了充分研磨。
11. 答案：C
12. 答案：C
