5.4光合作用和能量轉化（1）植物智慧工廠1.植物工廠和自然界相比有何優勢？2.靠人工光源生產蔬菜有什么好處？植物工廠可以通過人工精密的控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養液成分等外界條件。空間利用更充分。可以避免由于自然光照強度不足而造成的減產。同時，人工光源的強度和不同色光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。問題探討:___________________________是生物圈得以維持運轉的基礎；_________是唯一能夠捕獲好和轉化光能的生物學途徑。因此，有人稱光合作用是_______________________。

植物捕獲光能要依靠特定的物質和結構。

太陽光能的輸入、捕獲和轉化

光合作用

地球上最重要的化學反應1.“白化苗”能持續正常地生長嗎？2.細胞哪些結構含有色素？液泡：花青素葉綠體：多種光合色素（只有葉綠體中的色素可以捕獲光能）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。玉米的白化苗一、捕獲光能的色素和結構（P97）實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗方法材料用具實驗步驟實驗結果1.提取色素：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑_________中。2.分離色素：各種色素在_______中的_______不同，溶解度高的隨層析液在濾紙條上的_________，反之則慢。無水乙醇層析液溶解度擴散更快①提取方法：過濾法②分離方法：紙層析法一、捕獲光能的色素和結構（P97）實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗方法材料用具實驗步驟實驗結果①新鮮的綠葉（如菠菜的綠葉）②無水乙醇：③層析液：④二氧化硅：⑤碳酸鈣：提取（溶解）色素分離色素有助于研磨得充分可防止研磨中色素被破壞一、捕獲光能的色素和結構（P97）實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗方法材料用具實驗步驟實驗結果取材加藥品研磨過濾（無水乙醇、SiO2、CaCO3）（迅速充分）1.提取綠葉中的色素——過濾法為更好地溶解，應少量多次加入防止乙醇揮發，充分溶解色素（單層尼龍布、試管口塞緊）防止濾紙吸附色素防止酒精揮發和色素氧化一、捕獲光能的色素和結構（P97）實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗方法材料用具實驗步驟實驗結果2.制備濾紙條1cm剪去兩角的目的？

防止層析液在濾紙條的邊緣擴散過快而使形成的色素帶不整齊。一、捕獲光能的色素和結構（P97）實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗方法材料用具實驗步驟實驗結果3.畫濾液細線畫線要細、直、齊？濾液細線重畫1~2次？

用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線（也用蓋玻片）。待濾液干后，再重畫一到兩次。防止色素帶重疊。增加色素量，使分離的色素帶清晰。一、捕獲光能的色素和結構（P97）實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗方法材料用具實驗步驟實驗結果4.分離綠葉的色素——紙層析法插濾紙條層析液培養皿為何濾液細線不能觸及層析液？為何要蓋上培養皿？

防止色素溶解于層析液中而無法分離。防止層析液揮發，因其易揮發且有毒。（石油醚、丙酮和苯的混合液）一、捕獲光能的色素和結構（P97）實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗方法材料用具實驗步驟實驗結果①濾紙上有幾條色素帶？②從上而下的排序說明什么？③不同條帶的寬窄說明什么？④不同的色素帶對應哪些色素？4條含量不同溶解度不同一、捕獲光能的色素和結構（P97）1.捕獲光能的色素葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）最高最少最低最多類胡蘿卜素（占1/4）葉綠素（占3/4）“胡黃ab”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、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b一、捕獲光能的色素和結構（P97）葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜葉綠素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。功能：吸收、傳遞和轉化光能樹葉為什么是綠色？

葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現綠色。為什么葉子春夏翠綠？而深秋時葉片金黃呢？由于葉綠素的含量大大超過類胡蘿卜素，而使類胡蘿卜素的顏色被掩蓋。

葉綠素低溫下易分解，類胡蘿卜素較穩定。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一、捕獲光能的色素和結構（P97）2.葉綠體的結構適于進行光合作用光合色素存在于細胞中的什么部位呢？綠葉葉綠體類囊體外膜內膜基粒

保衛細胞中也含有葉綠體！一、捕獲光能的色素和結構（P97）2.葉綠體的結構適于進行光合作用（1）形態與結構光鏡下：呈扁平的橢球形或球形電鏡下雙層膜（透明）：透光內部基質

基粒（類囊體堆疊）光合色素分布在類囊體的薄膜上基粒和類囊體：極大地擴展了受光面積。1g菠菜葉中的類囊體總面積竟有60㎡。一、捕獲光能的色素和結構（P97）2.葉綠體的結構適于進行光合作用（2）功能資料1：1881年，[德]恩格爾曼的實驗1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。沒有空氣的小室結論：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。葉綠體呈螺旋帶恩格爾曼在選材、實驗設計上有什么巧妙之處？（1）選材：水綿具有細長的帶狀葉綠體，易于觀察現象。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。（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。（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。一、捕獲光能的色素和結構（P97）2.葉綠體的結構適于進行光合作用（2）功能資料2：[德]恩格爾曼的實驗2三棱鏡照射水綿好氧細菌聚集在紅光和藍紫光的區域結論：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光，會釋放氧氣。葉綠體是進行光合作用的場所，并能夠吸收特定波長的光。一、捕獲光能的色素和結構（P97）2.葉綠體的結構適于進行光合作用（3）物質基礎在葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的_________。在_________上和___________中，還有許多進行光合作用所必需的___。色素分子類囊體膜葉綠體基質酶1.易錯判斷：①葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用（）②葉綠體的類囊體上有巨大的膜面積，有利于充分吸收光能