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(共35张PPT)
5.4 光合作用和能量转化
一 捕获光能的色素和结构
叶子概念车
叶子概念车是一款能够充分利用太阳能、风能以及空气中的二氧化碳从而产生电能驱动的新能源汽车。车顶的大叶子是一个光电转化器，能把太阳能转化为电能。
教学目标
目标
01
02
认同叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应。(生命观念）
理解“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理，学会探究实验的设计思路。（科学思维）
？？
问题探讨
植物工厂
1.植物工厂和自然界相比有何优势？
2.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
植物工厂可以通过人工精密的控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等外界条件。
空间利用更充分
可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
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：多种光合色素
不能进行光合作用，不能持续正常地生长。
只有叶绿体中的
色素可以捕获光能。
阅读课本P98--101，思考讨论下列问题：
一、原理
1、提取原理
2、分离原理（纸层析法）
二、各种实验试剂的作用？无水乙醇 :
层析液 二氧化硅 碳酸钙
三、实验步骤？
滤纸条上色素带的色素种类？色素的颜色？色素的含量？色素的溶解度？色素的扩散速度？色素吸收的光谱？
（1）提取原理:
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度不同。
（2）分离原理:
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
1.实验原理
溶解在无水乙醇中
提取方法:
纸层析法
分离方法:
溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢
不同色素随层析液在滤纸上扩散速率不同而分开
①研磨
材料:5g鲜叶
药品
SiO2——有助于研磨充分
CaCO3 ——防止色素被破坏
无水乙醇——溶解色素
2.实验步骤
②过滤：获取绿色滤液（试管口加棉花防挥发）
（1）提取色素
1cm
将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线；
剪去两角的原因？
防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐
（2）制备滤纸条
要求：（1）细直匀
（2）干燥后重复1—2次
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次；
防止色素带重叠而影响分离效果
增加色素量，使分离出的色素带清晰
（3）画滤液细线
滤液细线
画滤液细线
4.分离绿叶中的色素
（1）为何滤液细线不能触及层析液？
（防止色素溶解在层析液中）
（2）为何要盖上培养皿？
（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）
插滤纸条
层析液
培养皿
分离绿叶中的色素效果图
实验结果：
得到四条色素带，说明绿叶中有四种色素；色素带越远，说明溶解度越大。
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
类胡萝卜素
叶绿素
结果展示
绿叶中光合素色的功能：吸收、传递和转化光能
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
最少
最多
较多
较少
最低
最高
较高
较低
最慢
最快
较快
较慢
绿叶中光合色素的比较
叶绿素由C、H、O、N、Mg构成
实验中的材料试剂及操作目的
过程 操作内容 操作目的
提 取 色 素 材料 叶片要新鲜、深绿
试剂 二氧化硅
碳酸钙
无水乙醇
关键 步骤 研磨要迅速、充分
盛滤液的试管口加棉塞
用单层尼龙布过滤而不用滤纸
分 离 色 素 试剂 层析液
关键 步骤 滤纸条的一端剪去两角
滤液细线干后重复画若干次， 且要求细、直、齐
滤液细线不能触及层析液
使滤液中色素含量高
有助于研磨得充分（使色素充分释放）
防止研磨中色素被破坏（保护色素）
溶解色素（提取）
防止溶剂挥发、提取更多色素
防止溶剂挥发
防止色素吸附在滤纸上
分离色素
防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
增加色素量，使分离的色素带清晰
防止色素溶解到层析液中
使分离的色素带平整、不重叠
思维拓展
在滤纸的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？
色素：胡萝卜素、叶黄素、 叶绿素a、叶绿素b
颜色：橙、黄、蓝绿、黄绿
例2.下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的相关说法正确的是( )
A.提取色素时需使用体积分数为75%的乙醇
B.滤纸条上含量最多的叶绿素a呈现黄绿色
C.叶绿素在层析液中的溶解度比类胡萝卜素大
D.研磨时若不加入碳酸钙,得到的色素带可能只有两条
1.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验原理的叙述,正确的是（ ）
A.加人少许二氧化硅可防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏
B.用无水乙醇将叶绿体中的色素进行分离
C.滤纸条最上面的色素带呈黄绿色
D.溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散得越快
D
D
2.某生物兴趣小组利用韭菜和韭黄进行相关实验,纸层析法分离色素的结果如下图所示,下列说法错误的是( )
A.韭黄中缺少叶黄素、胡萝卜素
B.韭菜中含量最多的色素是叶绿素a
C.图中每种色素都能吸收蓝紫光
D.色素分离的原理是不同的色素在层析液中的溶解度不同
3.在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时,不能让层析液没及滤液细线的原因是( )
A.色素会溶解在层析液中而使实验失败
B.滤纸上的几种色素会混合起来不分散
C.滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散
D.滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果
A
A
7.下图为某次“绿叶中色素的提取和分离”实验的结果示意图,实验材料分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A.研磨时加入过量碳酸钙会破坏色素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在未封闭的烧杯中进行层析时,需通风操作
D.实验验证了该种蓝细菌不含叶绿素b
D
P102 【例1】在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅,分析其原因可能是( )
①加入的丙酮太多
②用无水乙醇代替丙酮
③研磨时没有加入CaCO3
④研磨时没有加入SiO2
⑤选取的叶片的叶脉过多,叶肉细胞过少
⑥画滤液细线的次数少
⑦使用放置数天的菠菜叶
A.①②③⑦ B.①②④⑤
C.①③④⑤⑥⑦ D.②③④⑤⑥
C
（1）滤纸条上色素带颜色较浅原因分析
①未加入二氧化硅，研磨不充分，色素未能充分提取。
②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多 ，色素浓度小。
③未加碳酸钙或加入量过少，色素分子部分被破坏。
④没有选择新鲜、浓绿的叶片，含色素少。
(2)滤纸条色素带重叠:
没经干燥处理,滤液细线不能达到细、直、匀的要求,使色素扩散不一致造成的。
4.绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析 P102
(3)滤纸条看不到色素带:
(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带:
①忘记画滤液细线;
②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。
未加碳酸钙导致叶绿素被破坏。
材料：
太阳光是由不同波长的光组合成的复合光，不同波长的光，颜色不同，可见光的波长是400-760nm；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。
学生思考：
1.四种光合色素吸收的是什么光？
2.四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？
（二）色素的吸收光谱
叶绿素溶液
类胡萝卜素溶液
对比分析
叶绿素主要吸收______________
类胡萝卜素主要吸收________
蓝紫光、红光
蓝紫光
400
500
600
700
波长/nm
叶
绿
素
a
叶
绿
素
b
类胡萝卜素
吸
收
光
能
的
百
分
比
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。
运用分析：为什么植物春夏叶子翠绿 而深秋则叶片金黄呢？
由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色
低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来
当温度低于7 ℃时，树叶中会生成花青素。
情景设置
1、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？为什么？
2、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的的光作为补充光源？为什么？
因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光，用这种方法可以提高光合作用强度。
因为叶绿素对绿光吸收最少
假如你是一位农业小专家，受邀去一蔬菜大棚基地
白色最好，其次是红光或蓝紫光，最次是绿光。
3、为什么不用发绿色光的灯光作为补充光源？
影响叶绿素合成的因素：
（1）光照：光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄；
（2）温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因此秋天叶片变黄；
（3）矿质元素：叶绿素中含有N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成；
正常韭菜
韭黄
(1)结构
外表：_______
内部
_____
______：由_________堆叠而成
↓决定
(2)功能：进行____________的场所。
双层膜
基质
基粒
类囊体
光合作用
(3)物质基础
在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的_________。
在_____________上和______________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
色素分子
类囊体膜
叶绿体基质
叶绿体基质
二.叶绿体的结构适于进行光合作用：
因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
为什么植物叶片呈现绿色？
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？
恩格尔曼的实验（一）
现象：装片中需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。
现象：装片中需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位。
结论：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
该实验设计中是如何形成对照的？
照极细光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照
阅读课本101页恩格尔曼的实验，思考以下问题
1、恩格尔曼第一个实验证明了氧气是由＿＿＿＿释放出来的，叶绿体是进行＿＿＿＿＿的场所。
2、在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，色素主要吸收＿＿＿＿＿＿＿＿，在这些区域光合作用强。
3、综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？
叶绿体是进行光合作用的场所。
叶绿体
光合作用
红光和蓝紫光
资料分析
（1）为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料？
提示：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧细菌可确定释放O2的部位。
（2）为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
提示：选用黑暗并且没有空气的环境，可排除光线和氧的干扰。
思考·讨论： 恩格尔曼的实验一
（3）为什么用极细的光束照射？
提示：叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。

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