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1、第第4 4节节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化一一 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构第5章 细胞的能量供应和利用植物工厂植物工厂光合作用是唯一能够捕获光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径和转化光能的生物学途径一、捕获光能的色素和结构在玉米地里，有时可以看到叶片中不含绿色色素的白化苗。这样的白化苗，待种子中储存的营养成分耗尽就会死亡。可见，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。用什么方法提取绿叶中的色素？用什么方法提取绿叶中的色素？绿叶中的色素是一种还是多种呐？绿叶中的色素是一种还是多种呐？（一）捕获光能的色素1.探究实践 绿叶中色素的提取和分离（P98P99）进行绿叶中色素的
2、提取和分离。探索绿叶中含有几种色素。目的要求（一）捕获光能的色素材料：新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）。用具：干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药匙，量筒(10mL),天平等。试剂：无水乙醇(也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替)，层析液(由20份在6090下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成)，二氧化硅和碳酸钙。材料用具1.探究实践 绿叶中色素的提取和分离（P98P99）（一）捕获光能的色素（1）提取绿叶中的色素叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有机溶剂中，可用 来提取实验原理无水乙醇等有机溶剂1.破碎细胞及叶绿体，使色
3、素充分释放提取色素要注意什么？2.保证色素的结构和活性不被破坏3.使色素溶解在试剂里（一）捕获光能的色素（1）提取绿叶中的色素色素提取时所用试剂及作用？研磨时要注意什么？为何？过滤时可以使用纱布代替单层尼龙布吗？将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？任务1：观看色素分离实验视频后，阅读教材P98的探究实践，回答相关问题。（一）捕获光能的色素（一）捕获光能的色素（1）提取绿叶中的色素（1）提取绿叶中的色素色素提取时所用试剂及作用？研磨时要注意什么？为何？过滤时可以使用纱布代替单层尼龙布吗？将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？任务1：观看色素分离实验视频后，阅读教材P98
4、的探究实践，回答相关问题。（一）捕获光能的色素（1）提取绿叶中的色素实验步骤称磨滤剪加称取5g绿叶剪去主叶脉，剪碎二氧化硅碳酸钙无水乙醇迅速、充分地研磨将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）防止乙醇挥发，使色素充分溶解防止乙醇挥发，使色素充分溶解不能用纱布或滤纸，因为它们易吸附色素不能用纱布或滤纸，因为它们易吸附色素集滤液收集到试管，棉塞将试管口塞严 防止乙醇挥发和色素被氧化破坏防止乙醇挥发和色素被氧化破坏有助于研磨充分防止研磨中色素被破坏溶解色素（一）捕获光能的色素实验原理（2）分离绿叶中的色素分离色素的方法：纸层析法各种色素在_中的_不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上的_,反
5、之则慢。层析液溶解度扩散更快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（一）捕获光能的色素（2）分离绿叶中的色素层析液的成分以及注意事项滤液细线的划线原则？层析液能否没过滤液细线？分离后的色素有几种？有何差异?任务2：观看色素分离实验视频后，阅读教材P98-99的探究实践，回答相关问题。（一）捕获光能的色素（一）捕获光能的色素（2）分离绿叶中的色素（2）分离绿叶中的色素层析液的成分以及注意事项滤液细线的划线原则？层析液能否没过滤液细线？分离后的色素有几种？有何差异?任务2：观看色素分离实验视频后，阅读教材P98-99的探究实践，回答相关问题。（一）捕获光能的色
6、素（2）分离绿叶中的色素（2）分离绿叶中的色素实验步骤制画析制备滤纸条画滤液细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，再重画一到两次分离绿叶中的色素将干燥的定性滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1处用铅笔画一条细的横线将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中用棉塞塞紧试管口防止边缘效应，使分离的色素带平齐防止边缘效应，使分离的色素带平齐细、直、齐细、直、齐增加滤液细线中的色素含量增加滤液细线中的色素含量不能让滤液细线触及层析液不能让滤液细线触及层析液防止层析液挥发防止层析液挥发（一）捕获光能的色素（2）分离绿叶中的色素滤纸条上呈现四条
7、颜色、宽度不同的色素带实验结果1.从上而下的排序说明了什么？2.不同条带的宽窄说明了什么？含量不同（ab黄卜）溶解度不同（胡黄ab）胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b（一）捕获光能的色素（2）分离绿叶中的色素绿叶中四种光合素色的比较绿叶中四种光合素色的比较色素种色素种类色素色素颜色色色素含量色素含量溶解度溶解度扩散速度散速度胡胡萝卜素卜素叶黄素叶黄素叶叶绿素素a叶叶绿素素b橙黄色橙黄色最少最少最高最高最快最快黄色黄色较少较少较高较高较快较快蓝绿色蓝绿色最多最多较低较低较慢较慢黄绿色黄绿色较多较多最低最低最慢最慢（一）捕获光能的色素（2）分离绿叶中的色素绿叶中光合色素的种类叶绿素（含量约占3/4）类
8、胡萝卜素（含量约占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）（一）捕获光能的色素假设同学甲在进行色素提取实验时，一次加入大量无水乙醇；同学乙在进行层析时不小心将滤液细线浸没于层析液之下。请问两位同学的操作是否会影响实验结果？实验操作的误差分析同学甲的操作会导致提取的色素浓度过低，使色素提取液和色素带颜色较浅；同学乙的操作会导致绿叶纸条上的色素更多的溶解于层析液中，如果时间较短，色素带颜色较浅；若时间较长，则可能无色素带出现。（一）捕获光能的色素分析：为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？而有的叶片为什么呈红色？由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡
9、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，存在于液泡中。1.某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用圆珠笔画一条横线；为增强实验效果，将滤液细线画粗些；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是A.B.C.D.练习巩固2.如图是利用新鲜的菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布情
10、况，下列说法正确的是A.是叶黄素，是胡萝卜素，它们都是 类胡萝卜素B.是叶绿素b，其含量最多C.的溶解度最高，扩散速度最慢D.菠菜叶如果摆放时间过长，实验中色素带宽度会变窄练习巩固绿叶中光合色素的种类叶绿素（含量约占3/4）类胡萝卜素（含量约占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）不同色素对光的吸收情况是否一样呐？不同色素对光的吸收情况是否一样呐？（一）捕获光能的色素3.光合色素的吸收光谱光是一种电磁波，分为可见光与不可见光。可见光波长为400-760nm。不同波长的光，颜色不同。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。（一）捕获光能的色素3.光合色素的
11、吸收光谱吸收光谱（一）捕获光能的色素3.光合色素的吸收光谱叶绿素a和叶绿色b主要吸收类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫紫光（一）捕获光能的色素3.光合色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素溶液类胡萝卜素类胡萝卜素（一）捕获光能的色素3.光合色素的吸收光谱树叶为什么是绿色？色素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。（一）捕获光能的色素旁栏思考题(P99)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？这种波长的光不易被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。（一）捕获光能的色素(1)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光()(2)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()(3)没有叶绿体
12、的生物无法进行光合作用()(4)植物细胞都含有叶绿体()(5)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中()判断正误，并说明原因：练习巩固如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是A.由图可知，类胡萝卜素主要吸收 400500 nm波长的光B.用450 nm波长的光比600 nm波长 的光更有利于提高光合作用强度C.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少D.土壤中缺乏镁时，植物对420470 nm波长的光的利用量显著减少练习巩固科学家在19世纪早期就从植物细胞中分离出叶绿素，但当时并不清楚色素在植物细胞中的分布情况。后来，
13、科学家才弄清楚，叶绿素并非遍布整个植物细胞，而是集中在一个更小的结构里，即叶绿体内。一、捕获光能的色素和结构1.叶绿体的分布和形态（1）分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞中（并非所有的植物细胞都含有叶绿体，如根尖细胞不含叶绿体）（2）形态：在光学显微镜下观察，一般呈扁平的椭球型或球形（二）叶绿体的结构适于进行光合作用科学家如何设计实验证明的？科学家如何设计实验证明的？(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
14、基质叶绿体基质扩大膜面积（二）叶绿体的结构适于进行光合作用如图为叶绿体亚显微结构模式图，下列关于其结构与功能的叙述正确的是A.叶绿体分布在植物体的所有细胞中B.叶绿素在高等植物体内主要有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色C.同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积D.吸收光能的色素都分布在外膜上练习巩固思考讨论：恩格尔曼的实验一 极细的光束黑暗中集中于叶绿体被光束照射的部位光下分布于叶绿体所有受光部位水绵需氧细菌1、结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。思考讨论：恩格尔曼的实验一 2.（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
15、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。（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。思考讨论：恩格尔曼的实验二 三棱镜三棱镜结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光照射水绵照射水绵好氧细菌聚集在红光好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域和蓝紫光的区域小组讨论，问题探究：3.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，为什么？提示：这是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。恩格尔曼的实验直接证明
16、了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是进行光合作用的场所这一结论。（二）叶绿体的结构适于进行光合作用在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。（二）叶绿体的结构适于进行光合作用一、概念检测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。（）2.下列关
17、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练习与应用 A 二、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？练习与应用不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光。绿藻褐藻红藻红藻反射出了红光绿藻反射出绿光褐藻反射出黄色的光二、拓展应用2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势？又面临哪些困难？你对植物工厂的发展前景持什么观点？请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。练习与应用与传统生产方式相,植物工生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、长环境、上市时间等,但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种同蔬菜的生理特性等问题。