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(共28张PPT)
5.4 光合作用和能量转化
一、 捕获光能的色素和结构
课堂导入
生命活动的最终能量来源为太阳能
光合作用(photosynthesis)是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。（p97）
植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。
一、捕获光能的色素和结构
叶片是进行光合作用的主要器官；
绿色的色素是绿色植物呈现绿色的原因；
白化苗（叶片中不含绿色色素）
叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
环节1：自主学习
阅读P98-99，思考：
色素提取和分离的原理分别是什么？
体积分数为95%的酒精可以直接用于提取色素吗？
研磨时加二氧化硅和碳酸钙的作用分别是什么？过滤时用的是滤纸还是尼龙布？
画滤液细线时，准确的操作是什么？重复画1-2次的目的是什么？
分离色素时滤液细线能触及或没入层析液中吗？
滤纸条上有几条不同颜色的色带？排序和宽窄说明了什么？
叶绿体中的色素有哪几种？含量如何？
一、探究·实践：绿叶中色素的提取和分离
2.实验原理
（2）分离：
一、探究·实践：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取：
不同色素在层析液溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同。
溶解度高的色素随着层析液在滤纸上的扩散得快，反之扩散的慢。
纸层析法
绿叶中的色素能溶解于有机溶剂无水乙醇中
1.实验目的
（1）进行绿叶中色素的提取和分离。
（2）探究绿叶中含有几种色素。
3.材料用具
新鲜的绿叶(如菠菜的绿叶)
干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药匙，量筒(10mL)，天平等。
无水乙醇（也可用体积分数为95%的乙醇+适量无水碳酸钠来代替）
层析液（由20份在60~90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成）
二氧化硅和碳酸钙
毛细吸管
环节2：观看实验视频，回答相关问题。
实验步骤
1.提取绿叶中的色素
①称取5g的绿叶，
剪去主叶脉、剪碎，放入研钵中。
②放入少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10 mL无水乙醇
碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
二氧化硅有助于研磨得充分，
（成熟、新鲜、浓绿）
防止无水乙醇挥发
防止色素被氧化
③迅速、充分地研磨
叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来
④将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等，滤纸吸附色素。
⑤收集滤液,封口。
盛放滤液的试管用棉塞塞紧，防止无水乙醇的挥发
分离绿叶中的色素
1.制备滤纸条时为什么要减去两角？
2.滤液细线的划线原则是什么？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？
减少边缘效应，使层析液同时到达滤液细线，使得滤纸上扩散出的色素带整齐。
画滤液细线的原则是细、直、齐。
待滤液干后，再重画1-2次可以增加滤液细线中色素的含量。
3.为何滤液细线不能触及层析液？
防止色素溶解在层析液中，而不能在滤纸上扩散。
插滤纸条
层析液
培养皿
⑤观察与记录
记录色素带的数目、颜色和宽窄
排序和宽窄不同说明？
如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？
会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为：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)。
变式
5.分析实验结果
上
下
色素 色素 滤纸上 在层析液中的
种类 含量 扩散速度 溶解度
胡萝卜素（橙黄色） 最少 最快 最高
叶黄素（黄色） 较少 较快 较高
叶绿素a（蓝绿色） 最多 较慢 较低
叶绿素b（黄绿色） 较多 最慢 最低
环节3：分析实验结果，得出实验结论
叶绿素
类胡萝卜素
（约3/4）
（约1/4）
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）
绿叶中的色素
6.实验结论
上
下
C、H
C、H、O
C、H、O、N、Mg
7.注意事项
（1）提取色素
选新鲜绿色叶片：
去除主叶脉：
研磨迅速、充分：
过滤时，不能用滤纸，要用单层尼龙布：
收集滤液的试管管口加棉塞：
滤纸会吸附色素，降低绿叶中色素的含量，使实验效果不明显
单层尼龙布能过滤叶脉和SiO2等研磨液中的杂质
主叶脉不含光合色素，但会占一定质量，影响色素提取
新鲜绿叶绿色含量较高
防止乙醇挥发，并使色素充分溶解
防止乙醇挥发和色素氧化
（2）分离色素
滤纸预先干燥处理：
将滤纸一端剪去两角：
滤液细线要细、直、匀：
滤液细线干燥后再画1-2次：
滤液细线不触及层析液：
试管加棉塞（或小烧杯加盖）：
防止色素直接溶解于层析液中而无法分离
使层析液同步达到滤液细线，防止色素带不整齐
使分离出的色素带平整，不重叠
增加色素含量，使分离后色素带清晰分明
干燥滤纸透性好、吸收滤液多，使层析液在滤纸上快速扩散
防止层析液挥发
8.误差分析
（1）滤纸条上基本上没有色素带的可能原因：
忘记画滤液细线
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
未加SiO2，研磨不充分
材料过少/无水乙醇过多，色素溶液浓度小
画滤液细线次数偏少
（3）叶绿素a和叶绿素b色素带较浅或者没有的可能原因
（2）色素带较浅的可能原因：
选取的叶片是嫩黄叶或老叶
未加CaCO3，叶绿素部分被破坏
色素提取液放置过久，导致叶绿素分解
一、捕获色素的光能和结构
吸收光谱上，在红光区和蓝紫光区有两个明显的吸收带（黑带），
说明这两个区域色素吸收的光多，其它区域吸收的较少
提出问题：
这4种色素对光的吸收有什么差别？
实验探究：
阳光(白光)在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
环节4：光合色素的吸收光谱分析
1、为什么夏季植物叶片呈现绿色？
2、深秋的叶片颜色为什么会变黄？
①叶绿素的含量多于类胡萝卜素
②大部分绿光被反射
秋季气温降低，大量叶绿素受到破坏，而显示出类胡萝卜素的颜色。
叶绿素a和叶绿素b：主要吸收 ；
胡萝卜素和叶黄素：主要吸收 。
蓝紫光和红光
蓝紫光
有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
思考：为什么不用发绿光的光源？
绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线很少被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。
蓝紫光照射下生长：脂肪和蛋白质含量会增加
红光照射下生长：糖类会增加
【学以致用】
外膜
内膜
类囊体
基粒
光合色素
与光合作用有关的酶
基质
与光合作用有关的酶
三、叶绿体的结构和功能
色素
酶
光合色素分布：类囊体薄膜上
类囊体堆叠形成基粒增大了膜的表面积。
隔绝空气
黑暗，用极细光束照射
完全暴露在光下
水绵和好氧细菌的装片
资料1 恩格尔曼实验一
叶绿体的功能
好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。
好氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位。
思考与讨论：
1、结论：
氧气由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所。
2、恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
水绵：
叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。
好氧细菌：
可以确定释放氧气多的部位。
无空气的黑暗环境：
排除氧气和光的干扰。
极细光束点状照射：
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。
临时装片暴露在光下的实验：
再次验证实验结果。
选材
实验设计
资料2 恩格尔曼实验二
结论：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。
资料3
在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。
综上所述：叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
27
增加膜面积
三、叶绿体的结构和功能
练习
(蓝绿色）
（黄绿色）
（黄色）
（橙黄色）
光合色素功能：吸收、传递、转化光能
主要吸收红光和蓝紫光
主要吸收蓝紫光
课堂总结

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