2023~2024學(xué)年 5-4 課時(shí)1 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

5.4課時(shí)1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.掌握提取和分離綠葉中色素的原理和方法，簡(jiǎn)述綠葉中

色素的種類及功能。2.說出葉綠體是進(jìn)行光合作用主要場(chǎng)所的原因。海蛞蝓—進(jìn)行光合作用的小動(dòng)物光合作用與細(xì)胞中的色素有關(guān)，綠葉中究竟有哪些色素呢？光合色素均可溶于乙醇、乙醚和丙酮等溶劑（溶解度不同），不溶于水，因此，可以用這些溶劑提取葉綠素。色素分離的方法：紙層析法---在層析液中溶解度大的色素在濾紙條上擴(kuò)散得快，反之溶解度小，擴(kuò)散速度慢1、實(shí)驗(yàn)原理葉綠體色素提取與分離實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)試劑的作用原理一、葉綠體色素的提取與分離2、實(shí)驗(yàn)步驟研磨：稱取5g新鮮綠葉，剪碎葉片，放入研缽中，加少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10mL無水乙醇，迅速、充分研磨。SiO2：使研磨充分CaCO3：防止色素被破壞10ml無水乙醇：溶解色素①色素提取時(shí)所用試劑及作用？無水乙醇：溶解色素；二氧化硅：使研磨更加充分；碳酸鈣：保護(hù)色素免于被破壞。②菠菜葉放置24-36小時(shí)的原因？防止水分過多影響提取效果。③研磨時(shí)應(yīng)注意什么？原因?yàn)楹?？迅速且充分。保證色素釋放的更加充分且揮發(fā)量少?！緦?shí)驗(yàn)注意】④為什么研磨時(shí)要迅速？葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分，以保證提取較多的色素。2、實(shí)驗(yàn)步驟將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置單層尼龍布），獲取綠色濾液，及時(shí)用棉塞將試管口封嚴(yán)。單層尼龍布：過濾葉脈及二氧化硅等封嚴(yán)：防止乙醇揮發(fā)用毛細(xì)吸管（我們使用的是蓋玻片）吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻劃出一條細(xì)線。細(xì)、齊、直：防止色素帶重疊要求：細(xì)、齊、直。待濾液干后，重復(fù)1-2次。重復(fù)1-2次:積累更多色素，使色素分離效果更明顯。2、實(shí)驗(yàn)步驟①層析液的成分及注意事項(xiàng)？層析液由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。使用時(shí)應(yīng)注意蓋好蓋子并避免灑出。層析過程應(yīng)在通風(fēng)處進(jìn)行，結(jié)束時(shí)應(yīng)用肥皂將手洗干凈。②濾液細(xì)線的劃線原則？細(xì)、直、勻。③分離后的色素有幾種？有何差異？④為什么盛放濾液的試管管口加棉塞？防止乙醇揮發(fā)和色素氧化⑤分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因?不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬，反之色素帶窄?！緦?shí)驗(yàn)注意】2、實(shí)驗(yàn)步驟將濾紙條有濾液細(xì)線的一端朝下，略微傾斜靠著燒杯內(nèi)壁，輕輕插入層析液，用培養(yǎng)皿蓋蓋上燒杯。要求：不能讓濾液細(xì)線觸及層析液溶解度大，擴(kuò)散速度快溶解度小，擴(kuò)散速度慢胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b

假設(shè)同學(xué)甲在進(jìn)行色素提取實(shí)驗(yàn)時(shí)，一次加入大量無水乙醇；同學(xué)乙在進(jìn)行層析時(shí)，不小心將濾液細(xì)線浸沒于層析液之下。請(qǐng)問兩位同學(xué)的操作是否會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果？【實(shí)驗(yàn)注意】

同學(xué)甲的操作會(huì)導(dǎo)致提取到的色素濃度過低；同學(xué)乙的操作會(huì)導(dǎo)致濾紙條上的色素更多的溶解于層析液中。兩位同學(xué)的錯(cuò)誤操作均會(huì)影響色素分離的效果。提示：綠葉中色素含量--葉綠素（3/4）；類胡蘿卜素（1/4）（色素帶寬度與色素含量的關(guān)系，還需要進(jìn)一步討論）黃綠色（葉綠素b）藍(lán)綠色（葉綠素a）黃色（葉黃素）橙黃色（胡蘿卜素）記憶：從上到下胡黃AB橙黃藍(lán)黃使用的固定相和層析液不同，最終色素帶的順序和寬窄都和教材實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.實(shí)驗(yàn)分析A.收集到的濾液綠色過淺的原因分析B.濾紙條色素帶重疊：C.濾紙條看不到色素帶D.濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：綠葉中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。沒經(jīng)干燥處理，濾液線不能達(dá)到細(xì)、齊的要求，使色素?cái)U(kuò)散不一致造成的。忘記畫濾液細(xì)線。濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長，色素全部溶解到層析液中。忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。光是一種電磁波，分為可見光和不可見光。可見光的波長是400-760nm。不同波長的光，顏色不同。太陽光太陽光是由多種波長的光混合而成四種光合色素對(duì)光的吸收有什么差別呢？連續(xù)光譜連續(xù)光譜中有部分變黑色素的顏色是由其反射的光所決定A.葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光B.葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同C.類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，不吸收紅光光吸收量葉綠素b葉綠素a類胡蘿卜素波長/nm葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)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。植物工廠1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，當(dāng)時(shí)并不清楚葉綠素在植物細(xì)胞中的分布情況。

1865年，德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個(gè)細(xì)胞中，而是集中在一個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位呢？二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1.葉綠體的結(jié)構(gòu)雙層膜結(jié)構(gòu)：雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器基粒由兩個(gè)以上的類囊體堆疊而成，類囊體薄膜上含色素和酶外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)含多種光合作用所必需的酶DNA、RNA極大的擴(kuò)展了受光面積葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？恩格爾曼（實(shí)驗(yàn)一）水綿+好氧細(xì)菌黑暗無空氣極細(xì)光束照射

完全暴露光下

好氧細(xì)菌集中在葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位

用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。恩格爾曼（實(shí)驗(yàn)二）結(jié)論：葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。光的波長（nm）實(shí)驗(yàn)巧妙之處選用水綿：葉綠體呈螺旋帶狀，方便觀察。黑暗無空氣的環(huán)境：排除環(huán)境中光和氧氣的影響。極細(xì)光束照射：葉綠體可分為光照多和光照少部位，相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。完全暴露在光下：再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。它內(nèi)部的巨大膜表面上，分布了許多吸收光能的色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。2.葉綠體的功能光合色素功能：吸收、傳遞（四種色素）、轉(zhuǎn)化光能（只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a）葉綠素a：C55H72O5N4Mg葉綠素b：C55H70O6N4Mg胡蘿卜素：C40H56葉黃素：C40H56O21.根據(jù)色素對(duì)不同波長的光的吸收的特點(diǎn)，想一想溫室或大棚種植蔬菜時(shí)，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補(bǔ)充光源？選無色透明的塑料薄膜，為了讓各種波長的太陽光都穿過塑料薄膜，即讓植物吸收更多的光能；大棚內(nèi)照明燈在功率相同的情況下，最好選藍(lán)紫光和紅光；有色大棚無色大棚無色大棚與有色大棚日光中各種顏色的光均能透過無色大棚膜，作物光合效率高有色大棚膜會(huì)透過與其顏色相同的光，光合效率相對(duì)降低，一般只在為得到特殊品質(zhì)的產(chǎn)品時(shí)才使用與生活的聯(lián)系2.為什么秋天樹葉變黃或變紅？小積累【知識(shí)拓展】葉綠素不穩(wěn)定，易分解影響葉綠素合成的三大因素溫度：通過影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性

進(jìn)而影響葉綠素的合成

必須礦質(zhì)元素：葉綠素合成時(shí)需要N、MG等必需礦質(zhì)元素，缺乏N、Mg等將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉片會(huì)發(fā)黃光照：影響葉綠素合成的主要因素。一般植物要黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片會(huì)發(fā)黃教材深挖：新教材P101，拓展應(yīng)用1海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻、紅藻，它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象是如何造成的？藻類色素種類含量最多的色素綠藻葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，反射綠光褐藻葉綠素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藍(lán)紫光，反射紅黃光紅藻葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍(lán)素藻紅素主要吸收藍(lán)紫光,反射紅光擴(kuò)展：藻類都必須含有的光合色素是葉綠素a，因?yàn)槿~綠色a是轉(zhuǎn)化光能的色素。其他色素主要是吸收和傳遞光能。藻類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，反射綠光淺水層：存在紅光和藍(lán)紫光。褐藻某種葉黃素主要吸收綠光和藍(lán)紫光，反射紅