2023~2024学年 5-4 课时1 捕获光能的色素和结构

5.4课时1捕获光能的色素和结构1.掌握提取和分离绿叶中色素的原理和方法，简述绿叶中

色素的种类及功能。2.说出叶绿体是进行光合作用主要场所的原因。海蛞蝓—进行光合作用的小动物光合作用与细胞中的色素有关，绿叶中究竟有哪些色素呢？光合色素均可溶于乙醇、乙醚和丙酮等溶剂（溶解度不同），不溶于水，因此，可以用这些溶剂提取叶绿素。色素分离的方法：纸层析法---在层析液中溶解度大的色素在滤纸条上扩散得快，反之溶解度小，扩散速度慢1、实验原理叶绿体色素提取与分离实验中实验试剂的作用原理一、叶绿体色素的提取与分离2、实验步骤研磨：称取5g新鲜绿叶，剪碎叶片，放入研钵中，加少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10mL无水乙醇，迅速、充分研磨。SiO2：使研磨充分CaCO3：防止色素被破坏10ml无水乙醇：溶解色素①色素提取时所用试剂及作用？无水乙醇：溶解色素；二氧化硅：使研磨更加充分；碳酸钙：保护色素免于被破坏。②菠菜叶放置24-36小时的原因？防止水分过多影响提取效果。③研磨时应注意什么？原因为何？迅速且充分。保证色素释放的更加充分且挥发量少。【实验注意】④为什么研磨时要迅速？叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分，以保证提取较多的色素。2、实验步骤将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布），获取绿色滤液，及时用棉塞将试管口封严。单层尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等封严：防止乙醇挥发用毛细吸管（我们使用的是盖玻片）吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线。细、齐、直：防止色素带重叠要求：细、齐、直。待滤液干后，重复1-2次。重复1-2次:积累更多色素，使色素分离效果更明显。2、实验步骤①层析液的成分及注意事项？层析液由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。使用时应注意盖好盖子并避免洒出。层析过程应在通风处进行，结束时应用肥皂将手洗干净。②滤液细线的划线原则？细、直、匀。③分离后的色素有几种？有何差异？④为什么盛放滤液的试管管口加棉塞？防止乙醇挥发和色素氧化⑤分析滤纸条上色素带宽窄不同的原因?不同种类的色素在绿叶中的含量不同，含量多的色素带宽，反之色素带窄。【实验注意】2、实验步骤将滤纸条有滤液细线的一端朝下，略微倾斜靠着烧杯内壁，轻轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。要求：不能让滤液细线触及层析液溶解度大，扩散速度快溶解度小，扩散速度慢胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b

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到实验结果？【实验注意】

同学甲的操作会导致提取到的色素浓度过低；同学乙的操作会导致滤纸条上的色素更多的溶解于层析液中。两位同学的错误操作均会影响色素分离的效果。提示：绿叶中色素含量--叶绿素（3/4）；类胡萝卜素（1/4）（色素带宽度与色素含量的关系，还需要进一步讨论）黄绿色（叶绿素b）蓝绿色（叶绿素a）黄色（叶黄素）橙黄色（胡萝卜素）记忆：从上到下胡黄AB橙黄蓝黄使用的固定相和层析液不同，最终色素带的顺序和宽窄都和教材实验的结果不。3.实验结果4.实验分析A.收集到的滤液绿色过浅的原因分析B.滤纸条色素带重叠：C.滤纸条看不到色素带D.滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。忘记画滤液细线。滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。太阳光太阳光是由多种波长的光混合而成四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？连续光谱连续光谱中有部分变黑色素的颜色是由其反射的光所决定A.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光B.叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光光吸收量叶绿素b叶绿素a类胡萝卜素波长/nm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。这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。植物工厂1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。

1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？二、叶绿体的结构适于进行光合作用1.叶绿体的结构双层膜结构：双层膜结构的细胞器基粒由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶外膜内膜基粒基质含多种光合作用所必需的酶DNA、RNA极大的扩展了受光面积叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？恩格尔曼（实验一）水绵+好氧细菌黑暗无空气极细光束照射

完全暴露光下

好氧细菌集中在叶绿体被光束照射的部位好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位

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。恩格尔曼（实验二）结论：叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。光的波长（nm）实验巧妙之处选用水绵：叶绿体呈螺旋带状，方便观察。黑暗无空气的环境：排除环境中光和氧气的影响。极细光束照射：叶绿体可分为光照多和光照少部位，相当于一组对照实验。完全暴露在光下：再一次验证了实验结果。叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。2.叶绿体的功能光合色素功能：吸收、传递（四种色素）、转化光能（只有少数特殊状态的叶绿素a）叶绿素a：C55H72O5N4Mg叶绿素b：C55H70O6N4Mg胡萝卜素：C40H56叶黄素：C40H56O21.根据色素对不同波长的光的吸收的特点，想一想温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光；有色大棚无色大棚无色大棚与有色大棚日光中各种颜色的光均能透过无色大棚膜，作物光合效率高有色大棚膜会透过与其颜色相同的光，光合效率相对降低，一般只在为得到特殊品质的产品时才使用与生活的联系2.为什么秋天树叶变黄或变红？小积累【知识拓展】叶绿素不稳定，易分解影响叶绿素合成的三大因素温度：通过影响与叶绿素合成有关的酶的活性

进而影响叶绿素的合成

必须矿质元素：叶绿素合成时需要N、MG等必需矿质元素，缺乏N、Mg等将导致叶绿素无法合成，叶片会发黄光照：影响叶绿素合成的主要因素。一般植物要黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片会发黄教材深挖：新教材P101，拓展应用1海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻、红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？藻类色素种类含量最多的色素绿藻叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光褐藻叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素某种叶黄素主要吸收绿光蓝紫光，反射红黄光红藻叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素藻红素主要吸收蓝紫光,反射红光扩展：藻类都必须含有的光合色素是叶绿素a，因为叶绿色a是转化光能的色素。其他色素主要是吸收和传递光能。藻类含量最多的色素水层及主要存在的光绿藻叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光浅水层：存在红光和蓝紫光。褐藻某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红