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(共24张PPT)
第4节第1课时 捕获光能的色素和结构
第5章 光合作用与能量转化
课堂导入
植物工厂里人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量
在自然界，则是万物生长靠太阳
生命活动的最终能量来源为光能，光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径——地球上最重要的化学反应
植物捕获光能要依靠特定的物质和结构
正常苗(含绿色色素，叶片为绿色)
白化苗(不含绿色色素，待储存的养分耗尽就会死亡)
叶片中的色素可能与光能的捕获有关
课堂导入
1.绿叶中色素的提取和分离
实验原理
提取：
绿叶中的色素属于脂溶性色素，可以用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取
分离：
绿叶中的色素都能溶解在层析液中，不同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上扩散得快；反之则慢
分离色素的方法：
“纸层析法”
利用不同组分某些理化性质的差异而建立起来的一种分离技术
层析液
培养皿
(由石油醚、丙酮和苯混合而成）
一、捕获光能的色素
可用体积分数为95%的乙醇加无水碳酸钠代替
（1）色素的提取
“取、磨、滤、收”
称取鲜嫩、颜色深绿的叶片，剪碎；加入SiO2和CaCO3、
10ml无水乙醇，迅速研磨并用单层尼龙布过滤，过滤后及时用棉塞将试管塞严
色素含量高
有助于研磨充分
防止叶绿素被破坏
溶解色素，应少量多次加入
不能用滤纸，因为滤纸会吸附色素
防止乙醇挥发和色素氧化
1.绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
实验步骤
将干燥的定性滤纸条一端剪去两角，并在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线
制备滤纸条：
减少边缘效应，避免因两边色素扩散快而色素带不整齐
保证层析液能在滤纸条上快速扩散
因为墨水也能随层析液扩散，会干扰实验结果
（2）色素的分离
1.绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
实验步骤
画滤液细线：
用毛细吸管吸取滤液沿铅笔线画一条细、齐、直的细线，滤液干后再画一两次
使分离出来的色素带平整、不重叠
为了积累更多色素，使分离出来的色素带清晰
（2）色素的分离
1.绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
实验步骤
将适量层析液倒入试管或小烧杯中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口或用培养皿盖住小烧杯
注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散
观察滤纸条上色素带的数目以及每条色素带的颜色和宽窄
（2）色素的分离
1.绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
实验步骤
分离色素：
观察记录：
类胡萝卜素
上
下
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
叶绿素
(含量约占3/4)
(含量约占1/4)
①位置能够说明色素溶解度的大小
②宽窄能够说明色素含量的多少
滤纸条上色素的分布情况能够说明什么？
1.绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
实验结果
色素颜色
色素含量
扩散速度
溶解度
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
最少
较少
最多
较多
最快
较快
较慢
最慢
最大
较大
较小
最小
绿叶中色素的种类
色素种类
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
1.绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素
结果分析
色素提取液颜色过浅的原因：
①选材不当，未选择新鲜绿叶或称取的新鲜绿叶量过少
②加入的无水乙醇过多，导致色素溶液浓度小
③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏
④研磨不充分或研磨速度太慢乙醇挥发，色素未能充分提取出来
色素带颜色较浅的原因：
⑤画滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少
⑥层析时，滤液细线部分触及层析液
前4点同上
色素带重叠的原因：
①滤纸未经干燥处理
②滤液细线没有达到细、直、齐的要求
结果异常分析
2.色素的种类：
3.色素的功能：
4种
吸收、传递和转化光能
思考：为什么植物春夏叶子翠绿？而深秋则叶片金黄呢？
叶绿素的含量高于类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色
秋季温度低，叶绿素被大量破坏，此时类胡萝卜素的颜色得以显现
温度低于7℃，液泡内的花青素在酸性环境下变红，使叶片显现出红色
一、捕获光能的色素
4.对光的吸收
科学家做过这样的实验：在色素溶液与阳光之间，放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到了色素溶液的吸收光谱，如图所示。
阳光是由不同波长的光组合成的复合光，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。
由图可知，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
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
一、捕获光能的色素
过高或过低都会降低合成速率，加速降解
缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄
5.影响叶绿素合成的因素
一、捕获光能的色素
绿叶
叶绿体
叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称之为类囊体
每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上，叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大的扩展了受光面积，提供了酶附着位点。
类囊体
外膜
内膜
基粒
基质
吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上，基粒与基粒之间充满了基质
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
实验1：把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
1881年德国科学家恩格尔曼的实验
没有空气黑暗
极细光束
完全光照
结论：
思考 讨论
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
实验2：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
思考：为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？
因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。
叶绿体能吸收特定波长的光用于光合作用放氧
结论：
1881年德国科学家恩格尔曼的实验
思考 讨论
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
1.选材：
2.设计：
③进行黑暗和曝光对比实验：可明确实验结果完全是光照引起的
②用极细的光束照射：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
①水绵：叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察现象
②好氧细菌：可确定释放氧气多的部位
①没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰
思考 讨论
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
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)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用（ ）
(2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能（ ）
(3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光( ）



课堂检测
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
课堂检测
3.为了探究绿叶中光合色素的种类，对新鲜菠菜绿叶中的色素进行提取和分离，所得结果如右图所示。下列叙述错误的是（　 ）
A.加入SiO2有助于充分研磨
B.丙和丁主要吸收蓝紫光和红光
C.层析液中溶解度最高的是甲
D.乙、丙分别是黄色和黄绿
D
课堂检测
4.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大量聚集在下图所示区域。以下分析正确的是（　 ）
A.实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中，目的是设置自变量
B.本实验不同波长的光束照射的区域形成对比实验的实验组
C.本实验证明叶绿体吸收CO2并释放了O2
D.本实验的结果可以证明水绵叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光
B
课堂检测
5.图甲是叶绿体结构示意图，图乙是叶绿体中色素的分离结果(①~④代表叶绿体结构,a~d代表4种色素)。下列相关叙述错误的是(　 )
A.②上与光反应有关的色素对绿光吸收极少
B.均利用无水乙醇提取和分离色素
C.若用黄化叶片做色素提取实验，c和d色素
带较窄
D.在②和④中，有许多与光合作用有关的酶
B
课堂检测
本课结束

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