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5.4 课时1 捕获光能的
色素和结构
1.说出绿叶中色素的提取和分离的原理和方法，简述绿叶
中色素的种类及功能。2.说出叶绿体是进行光合作用主要场所的原因。
“万物生长靠太阳，雨露滋润禾苗壮”
正常的绿色玉米幼苗可以生长
白化玉米幼苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。
植物捕获光能依靠特定的物质和结构：
叶片中的色素
叶片中的色素有哪些种类，含量又是多少呢？作用是什么？
实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
提取原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
分离原理：各种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条上的扩散更快，反之则慢。
2、实验方法
提取方法：过滤法
分离方法：纸层析法
1、实验原理
思考：
1.色素提取时所用试剂及作用？
2.菠菜叶放置24-36小时的原因？
3.研磨时应注意什么？原因为何？
实验：绿叶中色素的提取
SiO2
有助于研磨充分
CaCO3
防止色素被破坏
无水乙醇
溶解色素
称
取
5g
绿
色
叶
片
剪
碎
放，
入
研
钵
中。
向研钵中
放入少许
二氧化硅
和碳酸钙
向研钵中再加入5～10mL无水乙醇
进行迅速、充分的研磨。
漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。
防止无水乙醇的挥发
3.提取绿叶中的色素
色素提取时所用试剂及作用？
无水乙醇：溶解色素；二氧化硅：使研磨更加充分；碳酸钙：保护色素免于被破坏。
菠菜叶放置24-36小时的原因？
防止水分过多影响提取效果。
研磨时应注意什么？原因为何？
迅速且充分。无水乙醇易挥发，保证色素释放的更加充分且挥发量少。
结果及分析
4. 分离绿叶中的色素
（1）分离色素的方法：
纸层析法
层析法是利用待分离物质中不同组分的某些理化性质的差异而建立起来的一种分离技术。
（2）分离色素的原理：
不同色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度低的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。
实验：绿叶中色素的分离
（3）分离色素——制备滤纸条
将干燥地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
在滤纸条一端剪去两角
在距去角一端1 cm 处用铅笔画一条细的横线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线
待滤液干后，再重画一到两次
划线要求：细、直、齐 ；重复2-3次
铅笔线
剪两角
干燥的
使层析液在滤纸条上扩散得快。
减少边缘效应，使层析液在滤纸条上扩散均匀。
积累更多的色素，使分离后的色素带更明显
（4）分离色素——分离绿叶中的色素
滤液细线不能触及层析液及时盖上培养皿
防止色素溶解在层析液中
防止层析液挥发，因其易挥发且有毒
将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液
将适量的层析液倒入小烧杯中
用培养皿盖住小烧杯
层析液
滤液细线
（5）结果
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约3/4）
（含量约1/4）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
绿叶中的色素
颜色 色素 溶解度 扩散速度 宽度 含量
橙黄色 胡萝卜素 最高 最快 最窄 最少
黄色 叶黄素 较高 较快 较窄 较少
蓝绿色 叶绿素a 较低 较慢 最宽 最多
黄绿色 叶绿素b 最低 最慢 较宽 较多
规律：从上往下依次是：胡 黄 a b
色素含量从多到少依次是：a b 黄 胡
收集到的滤液绿色过浅
滤液条带色素带重叠
①称取的绿叶过少或放置数天的菠菜叶，色素含量少；
②加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小；
③未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏；
④研磨不充分，色素未能充分提取出来
①滤液细线不直；
②滤液细线过粗
（6）结果分析
实验中异常实验现象原因分析
滤纸条无色素带
①忘记画滤液细线；
②滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
滤纸条上最下面的两条色素带颜色较浅
①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏;
②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。
为什么大多植物的叶片是绿色的？
为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？
枫叶为什么是红色的？
秋天时，低温和植物体内积累的可溶性糖有利于液泡中花青素的形成，花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶片呈现红色。
正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以正常叶片总是呈现绿色。
秋天温度降低，叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄。
联系生活
1
植物工厂的LED灯都是做成全红、全蓝、红蓝组合三种形式。为什么选择这些光？
三棱镜
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
三棱镜
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
类胡萝卜素溶液
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
色
素
吸
收
的
光
谱
正常的光谱
绿叶中的色素对光的吸收有什么差别呢？
比较不同色素的吸收光谱：
结论：叶绿素主要吸收_____________
类胡萝卜素主要吸收_______
红光
白色最好。
蓝紫色或红色光源较好。
旁栏思考：植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
绿叶中的色素几乎不吸收绿光（但不是不吸收）
温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
可见光：400~760nm
紫外光：小于400nm
红外光：大于760nm
光合作用所利用的光都是可见光。
蓝紫光
蓝紫光
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1. 叶绿体的结构
而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。
每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。
将水绵和需氧型细菌放在没有空气的黑暗小室内
极细的光束
放置光下
结论：叶绿体光照下进行光合作用释放氧。
2. 恩格尔曼的实验
【思考讨论 】
恩吉尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
①实验材料选择 和 。
②没有空气的黑暗环境排除了 和 干扰。
③用极细的光束照射，叶绿体上可分为 和
的部位，相当于一组 实验。
水绵的优点是 ；
需氧细菌的优点是 。
④临时装片暴露在光下的实验再一次 。
水绵
需氧细菌
叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
可确定释放氧气多的部位
氧气
光
有光照
无光照
对照
验证实验结果
大量好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明什么？
说明光合作用主要吸收的是红光和蓝紫光用于光合作用，释放氧气。
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。
进一步实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
拓展应用
1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？
反射绿光，吸收红、蓝紫光
红藻
绿藻
褐藻
反射红光，吸收蓝紫光较多
波长长
波长短，能到达深海区域
反射黄光，吸收蓝紫光、绿光
波长适中
绿藻
褐藻
红藻
不同藻类的吸收光谱
总结 ：不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们______的光，到达深水层的光线主要是_______光
反射
蓝紫
光合作用与能量转化
绿叶中色素的提取和分离
叶绿体的结构适于进行光合作用
实验原理
实验过程
实验结论
无水乙醇，层析液
叶绿素
类胡萝卜素
红光
蓝紫光
蓝紫光
色素
叶黄素
胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
（蓝绿色）
（黄绿色）
（橙黄色）
（黄色）
含量约占3/4
含量约占1/4
形态:
结构:
功能: 叶绿体是进行光合作用的场所
1.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ）
A.所有植物细胞中都含有4种色素
B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
A
2.关于叶绿体结构和功能的叙述，正确的是( )
A.叶片呈现绿色是因为叶绿体吸收了绿光
B.与光合作用有关的酶都分布在叶绿体基质中
C.叶绿体的类囊体巨大的膜面积有利于充分吸收光能
D.在光学显微镜下可见叶绿体内部由类囊体堆叠形成的基粒
C

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