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必修一《分子与细胞》
第五章 细胞的能量供应和利用
5.4 光合作用与能量转化
（一）捕获光能的色素
温故知新
线粒体
叶绿体
与能量转换有关的细胞器
有机物中
稳定化学能
ATP中活跃的化学能
热能
细胞呼吸
光能
有机物中的化学能
光合作用
光合作用是唯一能够捕获光能和转化光能的途径。
绿色植物通过光合色素捕获光能。无光合色素的植物因无法制造有机物而无法生存，如：玉米的白化苗。
Part 1 绿叶中色素的提取和分离
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
（一）色素的提取
提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_____________中。
无水乙醇
脂溶性色素
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
（一）色素的提取
剪碎
研磨
过滤
选材：
新鲜菠菜叶
单层尼龙布
二氧化硅
碳酸钙
无水乙醇
棉塞塞严
加试剂
充分
迅速
作用？
能否用滤纸过滤？
防止乙醇挥发
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
（二）色素的分离
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
（二）色素的分离
分离原理:各种色素在___________中的__________不同,溶解度高的
随层析液在滤纸条上的_____________,反之则慢。
层析液
溶解度
扩散更快
制备滤纸条
画滤液细线
细、直、齐
干后重复
画铅笔线
层析液
培养皿
层析
纸层析法
层析液有毒易挥发，
要加盖
不能让滤液细线触及层析液
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
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）
扩散速度最快
含量多
类胡萝卜素
（1/4）
叶绿素
（3/4）
距离反映 大小。
条带宽度反映 多少
结果分析：
溶解度
含量
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
实验异常结果分析
1、收集的滤液绿色过浅的原因分析
未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
2、滤纸条色素带重叠：
没等干后再划线、滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。
菠菜叶不新鲜，滤液色素(叶绿素)太少。
一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低
未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
实验异常结果分析
3、滤纸条看不到色素带
忘记画滤液细线。
滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。
4、滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：
忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
课堂习题
1、某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，
由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误
的是 (　　)
D
A.甲可能是因为研磨时未加入SiO2
B.乙可能是因为研磨时未加入CaCO3
C.丙可能是误用水作提取液和层析液
D.丁是正确操作得到的理想结果
课堂习题
2、在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 (　　)
B
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④
Part 2 捕获光能的色素
二、捕获光能的色素和结构
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
四种色素对光的吸收是否有差别？
二、捕获光能的色素
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
植物工厂为何不用绿色光源？
二、捕获光能的色素和结构
分析：为什么植物春夏叶子翠绿 而深秋则叶片金黄呢？
叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，只显示出叶绿素的绿色。
低温破坏叶绿素，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。
二、捕获光能的色素和结构
影响叶绿素合成因素的分析
Part 3 叶绿体的结构适于进行光合作用
三、叶绿体的结构适于进行光合作用
类囊体薄膜上
类囊体薄膜和基质
色素分布：
酶分布：
1g菠菜叶片中的类囊体总面积竟有60m2左右。
类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积
叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？
色素　酶
三、叶绿体的结构适于进行光合作用
【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)
需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位
需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位
恩格尔曼的实验1
叶绿体释放氧气
讨论1
恩格尔曼此实验的结论是？
讨论2
在选材、实验设计上有何巧妙之处？
设计：
选材：
水绵：叶绿体螺旋带状，易观察。
好氧细菌：可确定氧气产生部位。
无空气的黑暗环境：
排除氧气和光的干扰。
形成对照：有/无光；局部/完全
三、叶绿体的结构适于进行光合作用
【思考·讨论】探究叶绿体的功能
恩格尔曼的实验2
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。
讨论3
为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？
光合色素主要吸收红光和蓝紫光
讨论4
综上所述，你认为叶绿体有何功能？
吸收光能用于光合作用放氧（P101）
小结
类囊体薄膜上--色素分子
类囊体膜和叶绿体基质-酶
（叶绿体捕获光能，光合作用的基础。）
练习与应用（P101）
1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确
（1）叶绿体只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。 （ ）
（2）叶绿体类囊体上有巨大膜面积，利于吸收光能。 （ ）
（3）植物绿叶之所以呈绿色，因为叶片中叶绿体吸收了绿光。（ ）
A
2.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中色素
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
练习与应用（P101）
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

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