第十六节 捕获光能的色素和结构

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捕获光能的色素和结构

主讲:黄冈中学优秀生物教师 徐海军

一、捕获光能的色素 白化苗不能进行光合作用

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。 二、叶绿体结构

吸收光能的四种色素就分布在类囊体薄膜上。

三、叶绿素的提取与分离 1、试验原理

(1)色素都溶于有机溶剂中,溶解度不同; (2)扩散速度不同。 2、方法步骤(纸层析法)

(1)剪→研磨叶片:加无水乙醇(溶解色素)、二氧化硅(充分研磨)、CaCO(调剂溶液pH,防止叶绿素被破坏)。

3

(2)过滤收集滤液

(3)制备滤纸条:1cm×6 cm(10cm) (4)画滤液细线 (5)层析→观察结果

四、叶绿体功能探究

叶绿体的功能

资料1:1880年,美国科学家恩格尔曼(G. Engelmann,1809—1884)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集中;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。

资料2:在类囊体上和基质中,含有多种进行光合作用所必需的酶。

叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上,不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶。

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同步测试

一、选择题

1、把新鲜的叶绿素溶液放在光源与分光镜之间,可以看到光谱中最强的吸收区在(B )

A.绿光部分 B.红光和蓝紫光部分 C.蓝紫光部分 D.黄橙光部分

2、叶绿体的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是(D ) A.色素提取液中的不同色素已经分层 B.阳光的照射使各种色素彼此分开 C.滤纸对各种色素的吸附力不同

D.层析液使色素溶解并彼此分离的扩散速度不同

3、有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下,甲品红光照射;乙绿色光照射;丙添加品红色滤光片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中的(C )

A.甲、乙 B.乙、丙 C.甲、丁 D.丙、丁

4、阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱,如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间,连续光谱中就会出现一些黑色条带,这些条带应位于(D )

A.绿光区 B.红光区和绿光区 C.蓝紫光区和绿光区 D.红光区和蓝紫光区

5、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,下面有关叶绿体的叙述正确的是(A )

A.叶绿体中的色素都分布在类囊体膜上 B.叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上 C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质上 D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上

6、下列关于叶绿素合成与功能的叙述,错误的是(C ) A.光是叶绿素合成的必要条件 B.低温抑制叶绿素的合成

C.提取叶绿素溶液,给予适宜的温度、光照和二氧化碳,可进行光合作用

D.矿质元素影响叶绿素的合成

7、下列关于“叶绿体中色素的提取和分离”的实验描述中,不属于实验要求的是(C )

A.提取高等植物叶绿体中的色素 B.用纸层析法分离色素 C.了解多种色素的吸收光谱 D.验证叶绿体所含色素的种类

8、用纸层析法将色素进行分离,在滤纸条上出现最宽的一条色素带的颜色是(C )

A.橙黄色 B.黄色 C.蓝绿色 D.黄绿色

9、在圆形滤纸的中央点上,对叶绿体的色素进行色素分析,会得到近似,同心的四个色素环,排列在最里圈的色素是( D) A.橙黄色 B.蓝绿色 C.黄色 D.黄绿色 二、简答题

10、下图表示叶绿体色素提取和分离实验的部分材料和用具,据图作答:

(1)图①加入研钵内的物质:A__________10mL;作用是__________;B__________少许,作用是研磨得充分;C__________少许,作用是__________。

(2)将糨糊状研磨液倒入②中,漏斗内基部放__________。

(3)③剪去两角的作用是__________,划滤液细线的要求是__________。 (4)④层析操作过程应注意__________;层析原理是__________;加盖的目的是__________;色素带最宽的是__________;扩散最快的是__________。 (5)下图为分离叶绿体中色素的装置,请指出其中的三处错误:

显示答案

10、(1)无水乙醇 溶解色素 SiO CaCO 防止研磨过程中叶绿素被破坏

2

3

(2)一块单层尼龙布

(3)防止两边色素层析时扩散过快 细、齐、直

(4)层析液不要没及滤液细线 四种色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素

(5)①未盖培养皿盖;②层析液太多;③层析液没及了滤液细线。 11、1880年美国科学家恩格尔曼(C. Engelmann)用水绵进行了光合作用的实验:他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里,然后再用极细的光束照射水绵,通过显微镜观察发现,好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近;如果上述临时装片完全暴露在光下,好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验巧妙之处 (1)用水绵作为实验材料。因为____________________。

(2)将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中____________________。 (3)选用极细的光束照射,并且用好氧细菌进行检测

____________________。

(4)进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验,从而明确

____________________。他的实验证明了:____________________。

显示答案

11、(1)水绵不仅具有细而长的带状叶绿体,而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中,便于观察和分析研究

(2)排除了环境中光线和氧的影响,从而确保实验能够正常进行 (3)从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧地部位

(4)实验结果完全是由光照引起的 他的实验证明了:氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所

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课外拓展

光合色素及其化学结构

在叶绿体内,类囊体膜上的色素可以分为两类:一类具有吸收和传递光能的作用,包括绝大多数的叶绿素a,以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素;另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a,这种叶绿素a能够捕获光能,并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。在类囊体膜中,上述色素并非散乱地分布着,而是与各种蛋白质结合成复合物,共同形成称做光系统的大型复合物(如下图)。

光系统

在叶绿素的分子结构(如下图))中有一个卟啉环,卟啉环的中间结合了一个镁原子。卟啉环具有双键和单键交错的网络结构,使叶绿素分子对一定波长内的光具有较强的吸收能力。叶绿素分子还具有一个长的疏水性尾部,有利于叶绿素稳定地分布在类囊体膜中。胡萝卜素是含有11个碳碳双键的化合物,有12种同分异构体,常见的是β-胡萝卜素,叶黄素则是β-胡萝卜素的衍生物。

叶绿素的化学结构式

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高考解析

例1、叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述,

正确的是( )

A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 B.HO在光下分解为[H]和O的过程发生在基质中

2

2

C.CO的固定过程发生在类囊体薄膜上

2

D.光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的 答案:D。 解析:

叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上,是进行光反应阶段的必需条件。叶绿体基质是进行暗反应阶段的场所,而淀粉就是暗反应阶段合成的。 例2、从高等植物叶片中分离出4种光合色素,其中呈橙黄色的是( ) A.叶绿素a B.叶绿素b C.胡萝卜素 D.叶黄素 答案:C。 解析:

在叶绿体色素的提取和分离实验中,由于提取的色素在层析液中的溶解度不同,则在滤纸上扩散速度也不同,从而将色素分离开来。滤纸条上出现4条色素带,它们的颜色从上到下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色,从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/mmh8.html

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