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1、第5章 细胞的能量供应和利用1.捕获光能的色素和结构 问题探讨问题探讨 你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠其他植物。有的植物工厂完全依靠LEDLED灯等灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源的光源。1 1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？2 2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？、为什么要
2、控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？用人工光源用人工光源可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光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合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同。同时，人工光源的强度和不同色光是色光是可以调控可以调控的，可以的，可以根据植物生长的情况进行调节，以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大使蔬菜产量达到最大。二氧化碳浓度、营养液和温度二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部是影响植物生长的重要外部条件条件，因此要进行控制，以便，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态让植物达到最佳的生长状态。绿色植物储
3、存在有机物中的能量来自哪里呢？绿色植物储存在有机物中的能量来自哪里呢？太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？光合作用是唯一能捕获和转化光能的途径。光合作用是唯一能捕获和转化光能的途径。玉米（白化苗）玉米（白化苗）玉米（正常苗）玉米（正常苗）白化苗由于不能形成叶白化苗由于不能形成叶绿素，无法素，无法进行光合作行光合作用，待种子中用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。存的养分耗尽就会死亡。可可见光合作用与光合作用与细胞中的胞中的有关。有关。色素色素捕获光能的色素公众号：生物派对为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同
4、呢？绿叶中究竟有哪些种类的色素呢？绿叶中究竟有哪些种类的色素呢？捕获光能的色素1 1、研磨过程中加入、研磨过程中加入无水乙醇、无水乙醇、SiOSiO2 2、CaCOCaCO3 3的作用的作用是什么？是什么？2 2、将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试、将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？管口塞严？3 3、滤纸条一端为什么要剪去两角？、滤纸条一端为什么要剪去两角？4 4、画滤液细线时应注意什么？、画滤液细线时应注意什么？5 5、为什么不能让滤液细线触及层析液？、为什么不能让滤液细线触及层析液？自主学习：阅读课本自主学习：阅读课本P P97-9897-98，并思考以下几个问题，并
5、思考以下几个问题捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离实验：绿叶中色素的提取和分离实验原理提取提取提取提取:分离分离分离分离:1、光合色素的种类实验目的提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类用层析液分离色素 用无水乙醇提取色素 （色素能溶解在有机溶剂中）（色素在层析液中溶解度不同）纸层析一、捕获光能的色素 实验材料用具实验材料用具 新鲜的绿叶新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）（如菠菜的绿叶）干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，
6、研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒刀，药勺，量筒(10mL)，天平。，天平。无水乙醇，层析液（可用无水乙醇，层析液（可用93号汽油号汽油代用），代用），二氧化硅和碳酸钙。二氧化硅和碳酸钙。（色素含量高）（色素含量高）a a、称取：取、称取：取5g5g绿叶剪碎放绿叶剪碎放入研钵中入研钵中b b、加入少许、加入少许SiOSiO2 2和和CaCOCaCO3 3，再加入再加入10mL10mL无水乙醇，研磨无水乙醇，研磨SiOSiO2 2CaCOCaCO3 3无水乙醇无水乙醇有助于研磨充分有助于研磨充分防止色素被破坏防止色素被破坏 溶解色素溶解色素方法
7、步骤（1）色素的提取作用作用作用作用作用作用过滤：获取绿色滤液注意用棉塞将试管口塞严防止溶剂挥发和色素分子被氧化防止溶剂挥发和色素分子被氧化A A、制备滤纸条：、制备滤纸条：干燥的定性滤纸干燥的定性滤纸（2）色素的分离）色素的分离（纸层析法纸层析法）1cm1cm1cm1cm铅笔线铅笔线铅笔线铅笔线为什么要剪去两角？为什么要剪去两角？防止层析液在边缘扩散防止层析液在边缘扩散过快过快B B、画滤液细线、画滤液细线要求：要求：细而齐 重复2 23 3次（为了含有更多色素）C、分离色素：分离色素：层析液层析液培养皿培养皿（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）将滤纸条将
8、滤纸条有滤液细线有滤液细线的一端插入层析液。的一端插入层析液。防止色素溶解于层析液中而无法分离防止色素溶解于层析液中而无法分离注意：不能让滤液细线触及层析液注意：不能让滤液细线触及层析液为何要盖上培养皿？为何要盖上培养皿？胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b（4 4）.观察与记录观察与记录（黄绿色）（黄绿色）（橙黄色）（橙黄色）（黄（黄色）色）（蓝绿色（蓝绿色)*色素的宽窄可以表示色素的含量！色素的宽窄可以表示色素的含量！ab黄胡黄胡溶解度从高到低依次为溶解度从高到低依次为胡黄胡黄ab从上往下依次是：从上往下依次是：胡黄胡黄ab相邻最近相邻最近 ab 相邻最远相邻最远 胡黄
9、胡黄1 1 1 1、丙酮和层析液、丙酮和层析液、丙酮和层析液、丙酮和层析液都是（都是（都是（都是（）的有机）的有机）的有机）的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量时要加盖，尽量时要加盖，尽量时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发减少有机溶剂的挥发减少有机溶剂的挥发减少有机溶剂的挥发。2 2 2 2、用、用、用、用干燥干燥干燥干燥的定性滤纸，因为（的定性滤纸，因为（的定性滤纸，因为（的定性滤纸，因为（）3 3 3 3、滤纸条一端、
10、滤纸条一端、滤纸条一端、滤纸条一端剪去两个角剪去两个角剪去两个角剪去两个角是因为滤纸条边缘扩散快，中是因为滤纸条边缘扩散快，中是因为滤纸条边缘扩散快，中是因为滤纸条边缘扩散快，中间扩散慢，（间扩散慢，（间扩散慢，（间扩散慢，（）4 4 4 4、滤液细线细、直、齐是（、滤液细线细、直、齐是（、滤液细线细、直、齐是（、滤液细线细、直、齐是（）5 5 5 5、重复画滤液细线、重复画滤液细线、重复画滤液细线、重复画滤液细线2-32-32-32-3次，是为了（次，是为了（次，是为了（次，是为了（）6 6 6 6、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素、层析时不
11、要让滤液细线触及层析液，防止色素、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素()中而无法分离中而无法分离中而无法分离中而无法分离其透性好，吸收滤液较多其透性好，吸收滤液较多其透性好，吸收滤液较多其透性好，吸收滤液较多易挥发且有一定毒性易挥发且有一定毒性易挥发且有一定毒性易挥发且有一定毒性保证使滤液能同步到达滤液细线保证使滤液能同步到达滤液细线保证使滤液能同步到达滤液细线保证使滤液能同步到达滤液细线防止色素带重叠而影响分离效果防止色素带重叠而影响分离效果防止色素带重叠而影响分离效果防止色素带重叠而影响分离效果 积累更多的色素积累更多的色素积累更多的色素积累更多的色素溶解于层析液溶解于层析液溶解于层
12、析液溶解于层析液实验注意事项16异常现象的分析异常现象的分析 若色素提取液呈淡绿色的，其原因有若色素提取液呈淡绿色的，其原因有 选取的叶片颜色不是浓绿色或称取的绿叶过选取的叶片颜色不是浓绿色或称取的绿叶过少或放置数天的菠菜叶，色素含量少少或放置数天的菠菜叶，色素含量少 加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小 未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏 研磨不充分，色素未能充分提取出来研磨不充分，色素未能充分提取出来 若色素带颜色较浅，其原因有若色素带颜色较浅，其原因有 划滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少划滤液细线的次数
13、太少，滤纸条上的色素含量少 层析时，部分滤液细线已触及层析液层析时，部分滤液细线已触及层析液 同上同上4 4点点提取液提取液色素带色素带色素的吸收光谱色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素溶液类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液树叶为什么是绿色？树叶为什么是绿色？叶绿素叶绿素主要吸收主要吸收红光和红光和蓝紫光蓝紫光类胡萝卜素类胡萝卜素主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光因为叶绿素对绿因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光吸收最少，绿光被反射回来，光被反射回来，所以叶片才呈现所以叶片才呈现绿色绿色。这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？捕捉光能的色素在细胞中的哪个部位？绿叶叶片中的
14、叶肉细胞 叶肉细胞亚显微构模式图结 叶绿体亚显微 结构模式图2023/3/271.1.下列标号各代表：下列标号各代表：_ _2.2.在在上分布有光合作用所需的上分布有光合作用所需的和和，在，在中也分布有光合作用所需的中也分布有光合作用所需的。基质基质基质基质酶酶酶酶 外膜外膜外膜外膜内膜内膜内膜内膜类囊体类囊体类囊体类囊体基粒基粒基粒基粒色素色素色素色素酶酶酶酶3.3.叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体的结构适于进行光合作用1 1、叶绿体的形态、叶绿体的形态(光镜下光镜下)一般呈扁平的椭球形或球形。一般呈扁平的椭球形或球形。2 2、叶绿体的结构、叶绿体的结构(电镜下电镜下)基粒基粒叶绿体基质叶
15、绿体基质类囊体类囊体外膜外膜内膜内膜(色素色素)18801880年：美国科学家恩格尔曼用水绵进年：美国科学家恩格尔曼用水绵进行有关实验。行有关实验。恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验3 3、叶绿体的功能、叶绿体的功能使用：使用：水绵水绵好氧细菌好氧细菌水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察恩格尔曼实验恩格尔曼实验资料分析：叶绿体的功能资料分析：叶绿体的功能1 1装片中好氧细菌向叶绿体装片中好氧细菌向叶绿体被被光束照射到光束照射到的部位集中。的部位集中。装片中好氧细菌分布在装片中好氧细菌分布在叶绿体叶绿体所有受光部位的周围所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，氧是由
16、叶绿体释放出来的，叶绿体叶绿体是光合作用的场所。是光合作用的场所。2 2结论：结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：现象：现象：极极细细光光束束完完全全光光照照黑暗 无空气分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？叶绿体主要吸收叶绿体主要吸收红光红光与与蓝紫光蓝紫光用于光合作用放出用于光合作用放出O O2 2。恩格尔曼第二个实验恩格尔曼第二个实验氧气是叶绿体释放出来的。氧气是叶绿体释放出来的。叶绿体是光合作用的场所。叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光合作用需要光能光能结论结论:恩吉尔曼实验恩吉尔曼实验1 1、为什么水绵是合适的实验材料？、为什么水绵是合
17、适的实验材料？2 2、他是如何控制实验条件的？、他是如何控制实验条件的？水绵具有细而长的叶绿体，便于观察水绵具有细而长的叶绿体，便于观察A A、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响氧气的影响B B、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判断、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判断释放释放O O2 2的部位的部位讨论：讨论：此实验在设计上有什么巧妙之此实验在设计上有什么巧妙之处？分以下几个问题：处？分以下几个问题：C C、进行黑暗（局部光照）与曝光的、进行黑暗（局部光照）与曝光的，从而，从而明确实验结果完全是由光照引起的。明确实验结果完
18、全是由光照引起的。结论结论:叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的吸收光能的色素分子色素分子，还有许多进行光，还有许多进行光合作用所必需的合作用所必需的酶酶。叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a(a(蓝绿色蓝绿色)叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）吸收红光吸收红光和蓝紫光和蓝紫光吸收蓝紫光吸收蓝紫光3/43/41/41/4叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合
19、作用所必需的酶。光光合合作作用用的的色色素素1.把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之 间，可以看到光谱中吸收最强的是（）A 红光部分 B 红光与蓝紫光部分 C 绿光部分 D 紫光部分2.2.研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是 ()()A A使各种色素溶解在丙酮中 B B使研磨充分C C防止色素分子被破坏 D D加速研磨 C CB B3.3.下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是 ()()4.4.纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ()()A A橙黄色的胡萝卜素 B B黄色的叶黄素 C C蓝绿素的叶绿素a Da D黄绿色的叶绿素b b DB5.在圆形滤纸的中
20、央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ()A橙黄色的胡萝卜素 B黄色的叶黄素C蓝绿素的叶绿素a D黄绿色的叶绿素b6.6.阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于()()A A绿光区 B B红橙光区和绿光区C C蓝紫光区和绿光区 D D红橙光区和蓝紫光区DA色素种类色素种类颜色颜色扩散速度扩散速度吸收光的颜色吸收光的颜色叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色较慢较慢较快较快最慢最慢最快最快蓝紫光和红光蓝紫光和红光蓝紫光蓝紫光7.7.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的（能的吸收发生在叶绿体的（）A.A.内膜上内膜上 B.B.基质中基质中 C.C.类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上 D.D.各部位上各部位上C