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(共34张PPT)
5.4.1 捕获光能的色素和结构
问题探讨
讨论：
1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2、为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度等条件？
植物工厂利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中最常见的是红光、蓝光和白光的光源。
白化苗
正常苗
白化苗无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。
捕获光能的色素
正常幼苗进行光合作用，制造有机养料。
事实：
推论:
光能的捕获与叶片颜色有关
分析，提出假设：
光能的捕获需要绿叶所含的色素
1.提取：绿叶中的色素都能溶解于有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素
2.分离：纸层析法
绿叶中的色素不止一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样滤液中不同的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分离开
实验原理：
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
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
5.观察与记录
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
SiO2——研磨充分
CaCO3 ——防止色素被破坏
无水乙醇——溶解色素（易挥发）
（1）称取绿叶五克，剪碎，放在研钵中
（2）加入少许SiO2 、CaCO3，再加入10mL无水乙醇，进行快速、充分的研磨
1.提取绿叶中的色素
方法步骤：
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
注意选择新鲜、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。可以提前放置24h，使叶片减少水分
选材？
（3）过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布），获取绿色滤液，及时用棉塞将试管口封严
过滤叶脉及SiO2等
滤纸会吸附色素
防止乙醇挥发，叶绿素氧化分解
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
2.制备滤纸条
铅笔线
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
3.画滤液细线
用毛细吸管或盖玻片划滤液细线，待滤液干后，重复1-2次
滤液细线
积累更多色素，使色素分离效果更明显
4.分离色素：取适量层析液倒入烧杯中，将滤纸条轻插入层析液中（滤液细线不能触及层析液，以防止色素溶解于层析液中而无法分离），用培养皿盖住（防止层析液挥发）
插滤纸条
层析液
培养皿
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
色素分离后的结果
5.观察与记录
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
色素分离的其他方法:
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
注意事项
3.因层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发
1.在研磨时要加少许SiO2，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许CaCO3的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏
2.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
捕获光能的色素
类胡萝卜素
叶绿素
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
(占1/4)
(占3/4)
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
（橙黄色）
（ 黄色）
（蓝绿色）
（黄绿色）
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
实验结果
※探究活动一
探究绿叶所含色素可以吸收光能
根据提供的材料-三棱镜和从绿叶中提取的色素，小组完
成实验，并说出实验结果与结论。
叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光
捕获光能的色素
结论:
吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。吸收的都是可见光
若用探究活动一的装置 验证左图数据，需要做什么改动？
绿叶提取液换成某类色素溶液。
是否吸收绿光？
吸收少量绿光
（教学内容页面）
提出问题：
为什么同株植物不同季节叶片的颜色会不同？
不同颜色的叶片中的色素种类有何不同？
观察现象：
同一植株什么颜色的叶片光合作用效果最好？
（比较异同）
（教学内容页面）
（教学内容页面）
思考：
1.细胞哪些结构也含有色素？
2.叶片为什么往往是绿色的呢？
3.为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
4.想一想温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？
5.温室或大棚种植蔬菜时补充何种光源？为什么？
1.液泡：花青素；叶绿体：多种光合色素。只有叶绿体中的色素可以捕获光能。
2.叶片之所以呈现绿色，是因为叶绿体中的色素对绿光吸收最少，绿光被反射了出来。
3.叶绿素的合成需要光照和适宜的温度，秋季温度降低，光照强度变弱，再加上叶片自身衰老的原因，叶绿素逐渐被破坏，而类胡萝卜素较稳定，类胡萝卜素的颜色便显现了出来。
4.白色或无色。
5.红光或蓝紫光。因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光
几乎整个叶片
生命系统层次
器官
细胞
这些捕获光能的色素存位于什么部位呢？
正常苗
个体
植物的绿叶
存在于
在叶肉细胞的某些结构中。色素并非如观察叶片时呈现的“均匀分布”
叶绿体
类囊体
基粒
类囊体由单层膜围成。
叶绿体功能
叶绿体
基粒
基质
类囊体
外膜
内膜
光镜下
电镜下
类囊体薄膜和叶绿体基质
色素分布在：
类囊体薄膜上，外膜内膜没有光合色素分布
酶分布：
叶绿体内有如此多的类囊体堆叠成基粒，优点是？
联想：线粒体？
极大地扩展了受光面积。
体现了什么样的生物学观点？
结构和功能相适应
叶绿体功能
右图： 2004年中国科学院生物物理所常文瑞课题组，光合膜蛋白LHC-II的晶体结构， LHC-II由蛋白质分子、叶绿素分子、类胡萝卜素分子和脂类分子组成。
自然界常见的能消耗二氧化碳的化学反应？光合作用吸收二氧化碳，释放氧气。
这与叶绿体有关吗
※探究活动二
推测：叶绿体功能，植物捕获光能
进行光合作用释放氧气的场所
探究叶绿体能否进行光合作用释放氧气，选用材料进行实验，写出实验思路。
备选材料：蓝藻 菠菜叶（叶绿体较小，椭球形）
水绵（叶绿体很长，呈带状）极细光束
需氧细菌（光学显微镜下可见） 光学显微镜
现象：
分析：
在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵
需氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。
光线照射部位进行光合作用产生了氧气。
恩格尔曼
的实验一
叶绿体功能
在没有空气的光亮环境中
现象：
分析：
产生氧气的部位是叶绿体。
需氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。
结论：
氧气是叶绿体释放出来的
叶绿体功能
在黑暗中，用极细光束照射
完全暴露在光下
水绵
需氧细菌
带状叶绿体便于观察
确定释放氧气多的部位
排除氧气和光的干扰
光多和光少对照
进一步验证实验结果
恩格尔曼实验的巧妙之处
叶绿体功能
现象：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
结论：叶绿体中的色素主要通过吸收红光和蓝紫光来进行光合作用。
→叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
恩格尔曼的实验二
叶绿体功能
原核生物蓝藻没有叶绿体，为什么也能进行光合作用
具有光合色素（叶绿素和藻蓝素）和光合作用相关的酶
（教学内容页面）
叶
绿
体
含光合色素
叶绿体是绿色植物进行光合作用产生氧气的场所。某些原核生物由于具有光合色素和光合作用相关酶，虽无叶绿体，也可进行光合作用。
位于基粒类囊体上
含光合酶
位于基粒上
（少量）
位于基质中
（大量）
下一课时安排。
1.学习并掌握绿叶中色素的提取以及分离的原理、操作过程。
2.下一节课到实验室完成色素的提取以及分离实验。
3.每个小组今天确定要探究或者验证实验名称。实验室提供的是常规材料合试剂，小组自带其他材料。需要用到本实验以外的试剂，需先跟实验员申请。
4.做好实验记录。后面需要跟全班同学分享你们的实验成果。

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