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第22课时 捕获光能的色素和结构
目标导航 1.说出叶绿体中色素的种类和作用。2.说出叶绿体的结构和功能。
一、试验：绿叶中色素的提取和分别
1．试验原理
(1)提取：叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，这两类色素都溶于有机溶剂，所以可以用____________等有机溶剂提取。
(2)分别：这些色素在层析液中的__________不同，它们随层析液在滤纸条上的__________也不同，溶解度______的随层析液在滤纸上集中得______；反之则慢。这样，色素就会随着层析液在滤纸上的集中而分别开。
2．试验步骤
3．试验结果
滤纸条上消灭的四条不同颜色的色素带，如图所示：
二、叶绿体的结构与功能
1．分布：主要分布在植物的________细胞内。
2．形态：扁平的________或________。
3．结构
4．功能：绿色植物进行光合作用的场所。
5．叶绿体功能的验证明验
(1)试验过程及现象
(2)试验结论
①__________是进行光合作用的场所。
②O2是由__________释放的。
学问点一 绿叶中色素的提取和分别
1．下图表示“绿叶中色素的提取和分别”试验的部分材料和用具。据图作答。
(1)图①放入研钵内的物质：A.____________10 mL，作用是____________________；B.____________少许，作用是研磨得更充分；C.__________少许，作用是____________________________________________________________________。
(2)将糨糊状研磨液快速倒入玻璃漏斗中过滤，漏斗基部放一块________________。
(3)③剪去两角的目的是______________________________________，画滤液细线的要求是______________。
(4)④层析操作过程应留意__________________________；层析的原理是______________________________________；加盖的目的是________________________；色素带最宽的是__________，集中速度最快的是____________。
学问点二 叶绿体的结构和功能
2．为证明叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行试验，装片需要赐予肯定的条件，这些条件是 ( )
A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
3．叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。下列关于叶绿体及色素的叙述中正确的是
( )
A．叶绿体普遍分布在植物细胞中
B．叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色
C．同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D．叶绿体中的色素只吸取红光和蓝紫光进行光合作用
基础落实
1．在日光下，植物叶片中的叶绿素 ( )
A．大量吸取绿光 B．等量吸取不同波长的光
C．主要吸取蓝紫光和绿光 D．主要吸取蓝紫光和红光
2．叶绿体中不含有的成分是 ( )
A．DNA和RNA B．与光合作用有关的酶
C．色素 D．与呼吸作用有关的酶
3．将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行试验，着色最浅的叶片所在的试管是 ( )
注：“＋”表示具有该条件。
A．① B．② C．③ D．④
4．在“绿叶中色素的提取和分别”试验中，收集到的滤液绿色过浅，其缘由可能是( )
①未加石英砂，研磨不充分 ②一次加入大量的无水乙醇提取 ③分次加入少量无水乙醇提取 ④使用放置数天的菠菜叶
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
5．下列有关“绿叶中色素的提取和分别”试验的叙述正确的是 ( )
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．用无水乙醇或丙酮分别滤液中的色素
D．加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨
6．某同学在做完“绿叶中色素的提取和分别”试验后，画出了四种色素在滤纸条上分布的模式图，以此表示色素的含量及间隔距离的大小，其中比较能显示真实状况的是 ( )
力量提升
7．分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中加2 g剪碎的新颖菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。
处理
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
SiO2(少量)
＋
＋
＋
CaCO3(少量)
－
＋
＋
95%乙醇(10 mL)
＋
－
＋
蒸馏水(10 mL)
－
＋
－
注：“＋”表示加，“－”表示不加。
则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中的溶液颜色分别是 ( )
A．几乎无色、黄绿色、深绿色
B．深绿色、几乎无色、黄绿色
C．黄绿色、深绿色、几乎无色
D．黄绿色、几乎无色、深绿色
8．将长势相同的三盆麦苗分别置于钟罩内，如下图所示，若干天后，与丙盆相比，甲、乙两盆麦苗的长势是 ( )
A．甲、乙、丙三盆麦苗长势相近
B．甲与丙长势相近，乙比丙长势差
C．乙与丙长势相近，甲比丙长势差
D．甲、乙长势都比丙好
9.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分别”试验时的改进装置，下列与之有关的叙述中，错误的是 ( )
A．应向培育皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．试验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D．试验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
10．下列关于叶绿体基粒的说法中，正确的一组是 ( )
①每个叶绿体基粒含有几个到几十个类囊体 ②类囊体的薄膜上有进行光合作用的色素 ③基粒附着在内膜的突起——嵴上 ④光合作用有关的酶全都分布在基粒上
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
11．下列关于叶绿体的叙述中，正确的是 ( )
A．植物细胞均含有叶绿体
B．叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同
C．叶绿体中所含色素分布在叶绿体类囊体薄膜上和基质中
D．叶绿体中含有少量DNA和RNA
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
综合拓展
12．为验证叶绿素合成所需的条件，有人设计了如下试验：
试验步骤：
①配制培育基：1号(含蔗糖、水、植物必需的各种矿质元素等)，2号(不含Mg，其他成分与1号相同)。
②小麦种子用清水浸泡后消毒，在无菌条件下，将种子的胚剥离，去掉胚乳。
③在无菌条件下，将胚接种在培育基上。培育两周后，观看幼苗的颜色。如下表所示：
甲
乙
丙
丁
培育基
1号
2号
1号
1号
培育基数目
5
5
5
5
每个培育基接
种胚的数目
10
10
10
10
培育条件
光照16 h/d、
25℃
？
黑暗、
25℃
光照16 h/d、
10℃
试验结果
(幼苗颜色)
绿色
黄色
黄色
黄绿色
请分析回答下列问题：
(1)在该试验设计中，为什么每组用5个培育基，且每个培育基中接种10粒种子的胚？________________________________________________________________________。
(2)试验中为何不接受完整的种子，而是去掉胚乳，只将胚接种到培育基上萌发？________________________________________________________________________。
(3)乙组的培育条件很可能是____________________________________。
(4)甲组起________作用，通过试验可得出结论：叶绿素的合成需要____________________________________。
答案 学问清单
一、1.(1)无水乙醇 (2)溶解度 集中速度 高 快 2．二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 棉塞 两角剪去 风干后 带有色素 滤液细线 3.橙黄色 叶黄素 蓝紫光 叶绿素a 黄绿色 红光 蓝紫
二、1.叶肉 2.椭球形 球形 3.外膜 内膜 类囊体 叶绿体基质 5.(1)叶绿体
(2)①叶绿体 ②叶绿体
对点训练
1．(1)无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 防止研磨过程中色素被破坏 (2)单层尼龙布 (3)防止两边的色素层析时集中过快 细、齐、直 (4)层析液不要触及滤液细线 四种色素随层析液在滤纸条上的集中速度不同 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素
解析 (1)①中加入无水乙醇(A)的作用是将绿叶中的色素溶解在其中，提取色素。加入二氧化硅(B)可使叶绿体和细胞简洁裂开。加入碳酸钙(C)中和细胞裂开溢出的有机酸，可防止叶绿素中的镁被氢取代，形成去镁叶绿素。(2)过滤研磨液时，漏斗基部放一块单层尼龙布，不用滤纸过滤，目的是防止色素吸附到滤纸上。(3)滤纸剪去两角的目的是防止两边色素集中过快，画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)层析时留意层析液不要没及滤液细线。层析原理是毛细现象使层析液快速沿滤纸条上升，四种色素溶于层析液中，因分子结构等差异，造成色素在滤纸条上的集中速度不同，有的快一些，有的慢一些，从而达到分别的目的。加培育皿盖的目的是防止层析液挥发。色素带最宽的是叶绿素a(含量最多)，集中速度最快的是胡萝卜素(含量最少)。
试验链接 试验成功的关键
(1)叶片要新颖、颜色要深绿，含有较多色素。
(2)研磨要快速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全裂开，提取较多的色素。
(3)滤液细线不仅要求细、直、齐，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画一两次。
(4)滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
2．B
解析 本题主要考查了叶绿体功能验证的相关试验设置，具体分析如下：
试验链接 恩格尔曼试验设计奇妙之处
(1)试验材料选择水绵和好氧细菌：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观看；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(2)没有空气的黑暗环境：排解了氧气和光的干扰。
(3)用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对比试验。
(4)进行黑暗(局部光照)和曝光对比试验：明确试验结果完全是由光照引起的。
3．B [不是全部的植物细胞都有叶绿体，一般地讲，叶绿体分布在绿色植物的绿色部分，主要存在于叶肉细胞中。叶绿体中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素，其中，叶绿素又包括蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b；类胡萝卜素包括橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素。叶绿体的内膜光滑，其内部的基粒和类囊体一方面扩大了膜面积，供色素和酶分布；另一方面极大地扩展了受光面积。而线粒体的内膜上含有很多与有氧呼吸有关的酶；叶绿体中的色素主要吸取红光和蓝紫光，并非不吸取其他颜色的光，只不过吸取量较少。]
思路导引 主要考查叶绿体的结构及其色素的种类和功能。解题思路是依据结构打算功能的特点，识记能进行光合作用的叶绿体的相关结构学问。
方法点拨 (1)选择大棚薄膜或温室玻璃的颜色时，应依据色素对不同光的吸取量及生产需要进行选择，一般选用无色薄膜或玻璃。
(2)叶绿体是进行光合作用的基本单位，具备进行光合作用的条件，留意不同部位发生的反应过程有所不同。
课后作业
1．D [叶片中的色素对可见光中不同波长的光吸取量不同，叶绿素主要吸取红光和蓝紫光，对绿光吸取量最低。]
2．D [在叶绿体基质中含有少量的DNA和RNA，基粒类囊体薄膜上含有光合色素，与光合作用有关的酶存在于基粒类囊体薄膜上和基质中，因此叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体不能进行呼吸作用，也就是说叶绿体内不含有与呼吸作用有关的酶。]
3．D [叶绿素主要吸取红光和蓝紫光，对绿光吸取较少，所以叶片呈现绿色。在其他条件相同的状况下，用白光、蓝光、红光、绿光照射绿叶，绿光照射时间合速率最低，产生的淀粉最少，遇碘着色最浅。]
4．D [本题考查绿叶中色素的提取和分别试验中应留意的问题。叶绿体色素的滤液绿色过浅的缘由包括外因和内因两部分。内因如植物种类不同、叶片年轻程度不同或叶片久置未见光等；外因如研磨不充分，叶绿素没有释放出来，或加入的提取液太多，过度稀释了滤液等。]
5．D [加入碳酸钙的目的是防止色素被破坏，用无水乙醇或丙酮提取色素而不是分别滤液中的色素。]
6．A [叶绿体中的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集中得快，溶解度低的随层析液在滤纸上集中得慢。这样，几分钟之后，叶绿体中的色素就在集中过程中分别开来。在滤纸上，从下往上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。]
7．D [由题干信息可知研钵Ⅰ中未加入CaCO3和蒸馏水，研钵Ⅱ中未加入95%乙醇，研钵Ⅲ中未加入蒸馏水。解答此题的关键是要知道SiO2、CaCO3和95%乙醇在色素提取中的作用，以及缺少后可能消灭的现象，再将三个研钵中可能消灭的颜色与题干信息供应的三种颜色对应。色素提取中，SiO2可使研磨充分，CaCO3可爱护叶绿素等色素免受破坏，95%乙醇用于溶解色素，色素不溶于蒸馏水。研钵Ⅰ中因未加CaCO3，部分叶绿素被破坏，因此提取液应呈黄绿色；研钵Ⅱ中未加入95%乙醇，色素不能被溶解，因而溶液几乎无色；研钵Ⅲ中能得到正常的提取液，溶液呈深绿色。]
8．C [甲盆麦苗得到的主要是绿光；同样，乙罩的麦苗得到的主要是红光和蓝紫光；丙盆的透亮 罩能透过各种波长的光，即麦苗能得到各种波长的光，明显丙盆是该试验中的对比组。由于麦苗进行光合作用主要利用的是可见光中的红光和蓝紫光，所以，乙盆与丙盆的麦苗长势相近，而甲盆中的麦苗缺少可利用的光能，长势较差。]
9．D [如图所示是一个绿叶中色素分别的试验装置，所以应把层析液倒入培育皿中，灯芯起到传递层析液的目的，把色素滴到a点让其在定性滤纸上集中，四个圆圈中集中最慢的即为圆圈最小的，它应当是呈黄绿色的叶绿素b。]
10．A [叶绿体中的基粒是由几十个类囊体堆叠形成的结构；光合作用有关的酶不仅分布在基粒上，而且还分布在叶绿体基质中。]
11．D [叶绿体主要分布在植物的绿色叶片等见光的部位，不是植物全部细胞均含有叶绿体，如根尖细胞就不含叶绿体。不同的基质中所含化合物的成分不同，功能也不同。叶绿体中具有吸取光能作用的四种色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，在叶绿体的基质中不含有色素。植物细胞中具有遗传作用的DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中。]
12．(1)假如样本数量太少，会由于偶然误差而影响试验结果 (2)由于种子的胚乳中可能含有Mg，去掉胚乳后，接受不同的培育基为胚的萌发供应养分，以排解这一干扰 (3)光照16 h/d、25℃ (4)对比 Mg、光照和适宜的温度
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