第四節光合作用與能量轉化課時1捕獲光能的色素和結構葉子概念車

葉子概念車是一款能夠充分利用太陽能、風能以及空氣中的二氧化碳從而產生電能驅動的新能源汽車。車頂的大葉子是一個光電轉化器，能把太陽能轉化為電能。

你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養液成分等條件下，生產蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。1、靠人工光源生產蔬菜有什么好處？2、為什么要控制二氧化碳濃度、營養液成分和溫度等條件？

用人工光源可以避免由于自然環境中光照強度不足導致光合作用強度低而造成的減產。同時，人工光源的強度和不同色光是可以調控的，可以根據植物生長的情況進行調節，以使蔬菜產量達到最大。影響光合作用的因素很多，既有植物自身條件，也有外界環境條件。二氧化碳濃度、營養液和溫度是影響植物生長的重要外部條件，因此要進行控制，以便讓植物達到最佳的生長狀態。問題探討捕獲光能的色素和結構正常苗白化苗能進行光合作用制造有機養料。不能進行光合作用，無法制造有機養料。證明：光合作用需要色素

有色素才能將光能轉化為化學能玉米中有時會出現白化苗。白化苗由于不能進行光合作用，待種子中貯存的養分耗盡就會死亡。一、捕獲光能的色素一、捕獲光能的色素

追根溯源，活細胞生命所需的能量最終是來自太陽的光能，而將光能轉化為化學能要通過光合作用，進行光合作用的細胞，首先要捕獲光能。

綠葉中有哪些色素呢？

一、捕獲光能的色素1、提取原理2、分離原理綠葉中的色素不只一種，它們都能溶解在層析液中。然而它們在層析液中的溶解度不同：溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快；反之則慢。這樣，幾分鐘后，綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分開。（教材P98）綠葉中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇、乙醚或丙酮中?！垖游龇ǎw積分數95%乙醇+無水碳酸鈉）一、原理二、綠葉中色素的提取和分離二、實驗過程1、提取綠葉中的色素稱取5g菠菜葉，剪碎，放入研缽中；加少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10mL無水乙醇，進行迅速、充分的研磨。將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾。二氧化硅—有助于研磨充分碳酸鈣—防止色素被破壞剪去主葉脈：有助于提高提取液中色素的含量。研磨迅速、充分：防止無水乙醇揮發，影響色素的提取。二、綠葉中色素的提取和分離1、提取綠葉中的色素用棉塞將試管口塞緊（目的是防止乙醇揮發和色素氧化）一塊單層尼龍布二、實驗過程不用濾紙過濾：濾紙吸附能力強，會吸附葉綠素而影響實驗結果。二、綠葉中色素的提取和分離鉛筆線畫鉛筆細線2、制備濾紙條干燥濾紙剪濾紙條鉛筆劃線將濾紙剪成寬度略小于試管直徑，長度略小于試管長度的濾紙條，并在一端剪去兩角在距剪去兩角的一端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線色素均勻擴散，更好地分離防止層析液在邊緣擴散過快，使色素在濾紙上擴散均勻筆墨中的色素會也能隨層析液擴散，污染從綠葉中提取的色素二、綠葉中色素的提取和分離鉛筆線畫鉛筆細線3、畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液畫線：重復畫線沿鉛筆線畫出一條細線待濾液干后，重復畫細線1~2次細、直、齊：使分離的色素帶平整、不重疊積累更多的色素，使分離出的色素帶清晰二、綠葉中色素的提取和分離4、分離綠葉中的色素將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b5、觀察與記錄濾紙條上的色素帶有四條，如右圖所示防止層析液中的成分揮發(丙酮、苯等有毒)不能讓濾液細線觸及層析液：防止色素溶解在層析液中，導致實驗失敗觀察不到色素帶6、洗手層析液中的丙酮、苯等有毒。二、綠葉中色素的提取和分離1cm層析液二、綠葉中色素的提取和分離7、實驗中的材料試劑及操作目的過程操作內容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠使濾液中色素含量高試劑二氧化硅利于綠葉的充分研磨碳酸鈣防止研磨過程中色素被破壞無水乙醇溶解色素關鍵步驟研磨要迅速、充分提取較多色素、防止溶劑揮發盛濾液的試管口加棉塞防止溶劑揮發用單層尼龍紗布過濾而不用濾紙防止色素吸附在濾紙上分離色素試劑層析液分離色素關鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快濾液細線重復畫若干次，且要求細、直、齊使分離的色素帶清晰濾液細線不能觸及層析液防止色素溶解到層析液中二、綠葉中色素的提取和分離三、實驗結果上下（橙黃色）（黃色）（藍綠色）（黃綠色）類胡蘿卜素葉綠素1、色素帶的位置說明什么問題？2、色素帶的寬窄說明什么問題？胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b含量約占3/4含量約占1/4溶解度關系：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b色素含量關系：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素二、綠葉中色素的提取和分離二、綠葉中色素的提取和分離四、拓展實驗

如果在圓形濾紙的中央點開始，對葉綠體的色素進行層析，會看到什么現象？會出現四個同心圓的色素帶，從外往里依次為

；胡蘿卜素橙黃色、葉黃素黃色、葉綠素a藍綠色、葉綠素b黃綠色二、綠葉中色素的提取和分離五、異?，F象的分析若色素提取液呈淡綠色的，其原因有①選材不當，未選擇新鮮綠葉或稱取的新鮮綠葉量過少，色素含量少②加入的無水乙醇過多，導致色素溶液濃度?、畚醇犹妓徕}或加入的過少，色素分子（主要是葉綠素）部分破壞④研磨不充分或研磨速度太慢，乙醇揮發，色素未能充分提取出來若色素帶顏色較淺，其原因有⑤劃濾液細線的次數太少，濾紙條上的色素含量少⑥層析時，部分濾液細線已觸及層析液同上4點提取液色素帶二、綠葉中色素的提取和分離

陽光是由不同波長的光組成組合成的復合光，在穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。分別讓不同顏色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光譜。綠葉中色素的作用：吸收光能圖：自然光通過三棱鏡圖：自然光經過色素提取液后通過三棱鏡現象：光屏出現明顯的色光帶現象：色光帶變暗，且藍紫光和紅光大部分被吸收光合作用與能量轉化(共80張PPT)三、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素溶液對比分析三、色素的吸收光譜知識拓展光是一種電磁波；可見光的波長是400-760nm；不同波長的光，顏色不同；波長小于400nm的光是紫外光；波長大于760nm的光是紅外光；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光；實驗結果表明：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，這4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用。三、色素的吸收光譜色素與葉片的顏色正常綠色正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例約為3∶1，且對綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現綠色葉色變黃寒冷時，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩定，顯示出類胡蘿卜素的顏色，葉子變黃葉色變紅秋天降溫時，植物體為適應寒冷，體內積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉子呈現紅色三、色素的吸收光譜小結：色素與吸收光譜1.色素吸收用于光合作用的光都是可見光，吸收藍紫光最多，紅光次之，綠光最少。2.葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。3.白光是一種復合光，比任何單一種顏色光的光合作用的效果都要好。4.光能不能儲存，要通過光合作用固定下來，轉化成化學能儲存在有機物中。5.吸收光能的色素包括葉綠素、類胡蘿卜素、藻藍素等，液泡中的花青素與光合作用無關。6.葉綠素不穩定，在低溫下易被破壞，故秋天葉片會變黃。三、色素的吸收光譜1、分別在A、B、C三個研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色（或褐色）、幾乎無色。處理ABCSiO2（少量）+++CaCO3（少量）－++95%乙醇（10毫升）+－+蒸餾水（10毫升）－+－注：“+”表示加；“－”表示不加。試回答：（1）A處理得到的溶液顏色是

，原因是

。（2）B處理得到的溶液顏色是

，原因是

。（3）C處理得到的溶液顏色是

，原因是

。練習

黃綠色部分葉綠素受到破壞幾乎無色葉綠素不溶于水深綠色大量葉綠素溶于乙醇中海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現象與光能的捕獲有關嗎？思維拓展思考·討論教材P101綠藻：反射綠光紅藻：反射紅光褐藻：反射紅黃光有關，不同顏色的藻類吸收不同波長的光。由于水對光的吸收作用，導致淺水層中含有較多的紅光和藍紫光，而在深水層中只含有藍紫光，因而吸收紅光和藍紫光的綠藻分布淺水層，而吸收藍紫光的紅藻分布在深水層。藻類中色素種類及光在海水中的分布藻類色素種類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻褐藻紅藻存在紅光和藍紫光存在綠光和藍紫光葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，反射綠光葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素某種葉黃素主要吸收綠光和藍紫光，反射紅黃光葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍素藻紅素主要吸收藍紫光,反射紅光存在藍紫光淺水層中水層深水層水對紅、橙光的吸收比對藍、綠光的吸收要多，即到達深水層的光線是短波長的光，因此，吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的褐藻分布于海水中層，吸收藍紫光較多的紅藻分布于海水的深層。１、1817年法國科學家首次從植物中分離出葉綠素。２、1865年德國植物學家薩克斯發現

——葉綠素集中在葉綠體結構中捕獲光能的色素存在于哪里？葉綠體五、葉綠體的結構和分布有利于進行光合作用類囊體外膜內膜基粒1.分布：主要在葉肉細胞，少數分布在幼嫩的莖、果實中。2.形態：呈扁平的橢球形或球形可根據光照強弱來改變自己的狀態外界光照較強，葉綠體以側面接收光照外界光照較弱，葉綠體以正面接收光照保證接收到充分的光照，又可避免被強光灼傷。五、葉綠體的結構和分布有利于進行光合作用綠葉葉綠體基質綠葉葉綠體類囊體外膜內膜基粒基質五、葉綠體的結構和分布有利于進行光合作用3.結構：葉綠體透明有利于光照的透過擴展了膜的受光的面積，擴大色素和酶的附著位點，是光反應的場所。葉綠體含有色素和光合作用必需的酶，是光合作用的基礎。外膜內膜由兩個以上的類囊體組成

含有色素和與光反應有關的酶含多種與暗反應有關的酶，是暗反應的場所?；；|注：水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，細菌為需氧菌，可以運動。黑暗，細光束照射。細菌集中在光束照射的葉綠體部位。均勻光照射。細菌分布在葉綠體所有的受光部位上。1、恩格爾曼第一個實驗的結論是什么？

氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。六、葉綠體的功能六、葉綠體的功能（1）選材：①水綿具有細長的帶狀葉綠體，易于觀察現象。

②好氧細菌的利用，準確顯示出氧氣產生的部位。（2）設計：黑暗無空氣的設計，排除了氧氣和光的干擾。 （4）進行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗，從而明確實驗結果完全是光照引起的。（3）極細的光束照射：葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。2、恩格爾曼的實驗方法有什么巧妙之處？六、葉綠體的功能資料2：葉綠體基質中含有多種進行光合作用所必需的酶。

用三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發現大量需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域。恩格爾曼第二個的實驗

3、在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域，為什么？

這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于好氧細菌在此區域分布。4、綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？

葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。六、葉綠體的功能下列關于葉綠體的描述，正確的是

A．葉綠體中的類胡蘿卜素主要吸收紅光和藍紫光

B．光學顯微鏡可以觀察到類囊體

C．葉綠體外表的雙層膜上具有葉綠素和酶

D．基粒由類囊體堆疊而成練習D光合作用與能量轉化綠葉中色素的提取和分離葉綠體的結構適于進行光合作用實驗原理實驗過程實驗結論無水乙醇，層析液葉綠素類胡蘿卜素紅光藍紫光藍紫光色素葉黃素胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b（藍綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）含量約占3/4含量約占1/4形態:

結構:

功能:

葉綠體是進行光合作用的場所。知識總結：2、（2012上海17）圖6表示葉綠體色素提取分離實驗中紙層析的結果，據圖判斷用作實驗材料的葉片顏色為3、（2013新課標卷）關于葉綠素的敘述，錯誤的是

A．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素

B．被葉綠素吸收的光可用于光合作用

C．葉綠素a和葉綠素b在紅光區的吸收峰值不同

D．植物呈現綠色使由于葉綠素能有效地吸收綠光A．紅色B．黃色

C．綠色D．紫色練習BD4、（2013江蘇5）

關于葉綠體中色素的提取和分離實驗的操作，正確的是

使用定性濾紙過濾研磨液

B.將干燥處理過的定性濾紙條用于層析

C.在劃出一條濾液細線后緊接著重復劃線2-3次

D.研磨葉片時，用體積分數為70%的乙醇溶解色素B練習5、（2014海南6）下列關于生長在同一植株上綠色葉片和