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文档简介

第五章细胞的能量供应和利用光合作用与能量转化第五章第4节一

捕获光能的色素和结构光合作用是最伟大的魔术

——居里夫人光合作用是捕获和转化光能的唯一生物途径。绿色植物通过光合作用制造的有机物和氧气,滋养了地球上亿万生灵。光合作用是最伟大的魔术

——居里夫人约4400亿吨地球表面的绿色植物每年通过光合作用制造的有机物。约7.11×1018千焦地球表面的绿色植物每年通过光合作用储存的能量。23000个三峡水电站100倍人类全部所需能量统计数据太阳能光合作用是捕获和转化光能的唯一生物途径。绿色植物通过光合作用制造的有机物和氧气,滋养了地球上亿万生灵。约7.7亿吨中国粮食消耗2018年绿色植物捕获光能,依靠什么?捕获光能的色素目录NO.1丨捕获光能的色素NO.2丨叶绿体的结构适于进行光合作用NO.3丨光合作用的原理NO.4丨光合作用原理的应用Pigmentthatcaptureslightenergycatalogue约4400亿吨地球表面的绿色植物每年通过光合作用制造的有机物。约7.11×1018千焦地球表面的绿色植物每年通过光合作用储存的能量。统计数据太阳能白化苗由于不能进行光合作用,待种子中的营养成分消耗完后就会死亡。植物正常生长需要光能,而叶片中的色素可能与光能的捕获有关。玉米中的白化苗和正常苗1.绿叶中的色素是一种还是多种呢?2.用什么方法可以获得绿叶中的色素呢?

实验:绿叶中色素的提取和分离实验视频实验:绿叶中色素的提取和分离实验目的▣提取和分离绿叶中的色素▣探究绿叶中色素的种类实验:绿叶中色素的提取和分离色素提取

绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中色素分离

不同的色素在层析液中溶解度不同,溶解度越高,随层析液在滤纸上的扩散得越快层析液分离色素无水乙醇提取色素实验原理新鲜的绿叶(菠菜)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、量筒等菠菜研钵玻璃漏斗无水乙醇、层析液、二氧化硅碳酸钙试管和试管架干燥的定性滤纸剪刀实验材料实验:绿叶中色素的提取和分离实验步骤1、提取绿叶中的色素称取5g绿叶剪去主叶脉剪碎放入研钵中①取材实验:绿叶中色素的提取和分离1、提取绿叶中的色素放入少许二氧化硅和碳酸钙,再放入10mL无水乙醇,迅速、充分地研磨①取材②研磨●二氧化硅:有助于研磨得充分●碳酸钙:可防止研磨中色素被破坏●无水乙醇:溶解(提取)色素●迅速:防止乙醇挥发和色素的破坏●充分:叶绿体能够被充分破坏,使得色素能充分被释放出来要点提示实验步骤实验:绿叶中色素的提取和分离要点提示1、提取绿叶中的色素将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。①取材②研磨③过滤●用单层尼龙布过滤,不可用滤纸,为什么?单层尼龙布●实验步骤实验:绿叶中色素的提取和分离要点提示1、提取绿叶中的色素将滤液收集到试管中,及时用棉塞将试管口塞严。①取材②研磨③过滤④收集●塞严试管口以防止无水乙醇的挥发实验步骤实验:绿叶中色素的提取和分离2、色素的分离●将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径,长度略小于试管长度的滤纸条。①制备滤纸条实验步骤●再将滤纸条的一端剪去两个角。●并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。滤纸条避免层析液在边缘扩散过快,使其同步到达细线实验:绿叶中色素的提取和分离要点提示2、色素的分离①制备滤纸条滤纸条②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。●滤液细线要求:细、直、齐,防止色素带重叠而影响分离效果●重复1-2次,为了积累更多的色素使分离色素带更明显

实验步骤实验:绿叶中色素的提取和分离要点提示●不能让滤液细线触及层析液,否则滤液细线中的色素会被层析液溶解,而不能在滤液上扩散。2、色素的分离将适量的层析液倒入试管中③分离色素①制备滤纸条②画滤液细线将滤纸条轻轻插入层析液中,随后用棉花塞紧试管口。(也可用小烧杯代替试管)滤纸条层析液滤液细线培养皿实验步骤实验:绿叶中色素的提取和分离2、色素的分离观察滤纸条上出现了几条色素带,以及每条色素带的颜色和宽窄。③分离色素①制备滤纸条②画滤液细线④观察实验步骤实验:绿叶中色素的提取和分离结果分析(橙黄色)(黄

色)(蓝绿色)(黄绿色)◉

滤纸条上出现了几条色素带?类胡萝卜素4条色素带胡萝卜素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素b(含量约3/4)(含量约1/4)实验:绿叶中色素的提取和分离类胡萝卜素(含量约1/4)胡萝卜素胡萝卜素主要有α、β、γ三种形式,其中最为重要的为β-胡萝卜素。它是自然界中最普遍存在也是最稳定的天然色素。它是一种最常见的维生素A补充剂。维生素A对于人体视觉发育至关重要。叶黄素叶黄素在蔬菜、水果、花卉等植物中广泛存在,也是存在于人眼视网膜黄斑区的主要色素。人类等哺乳动物不能自行合成叶黄素,外来食物是唯一的叶黄素摄入来源。组成元素为C、H、O组成元素为C、H知识拓展叶绿素(含量约3/4)1、组成元素:C、H、O、N、Mg2、影响叶绿素合成的三大因素光照温度必需元素韭黄,同属于韭菜的一种,韭黄是韭菜通过培土,遮光等在黑暗环境中软化栽培后产生的黄化韭菜。秋天叶片变黄柑橘缺镁,叶面黄化知识拓展叶子为什么会变色?春夏季秋季冬季落叶植物为了生长会产生大量的叶绿素进行光合作用,所以此时叶子多呈绿色。叶绿素的分解速度比类胡萝卜素快,叶绿素比例下降,类胡萝卜素的颜色显露出来。当温度低于7℃时,树叶中会生成花青素。花青素是植物花瓣中主要的显色物质,如玫瑰、牡丹等。树叶落地后,树叶中的各种色素会逐渐降解,这时残留于叶中“单宁”的颜色——褐色便呈现出来。知识拓展结果分析溶解度最大,扩散最快溶解度最小,扩散最慢胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄

色)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)◉

色素带在滤纸条上是按照什么次序分布的?按照不同色素在层析液中的溶解度来分布,在层析液中溶解度越大,排在越上层。溶解度下降实验:绿叶中色素的提取和分离结果分析最宽,含量最多最窄,含量最少胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄

色)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)◉

不同色素带在滤纸条上的宽度相同吗?这说明了什么?不同,含量越多,宽度越大实验:绿叶中色素的提取和分离实验:绿叶中色素的提取和分离色素分离的其他方法:●在滤纸的中央滴一滴色素提取液●再滴一滴层析液●由外向内依次是什么颜色?分别是什么色素?色素随层析液扩散,会得到近似同心环的4个色素圈。胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b结果分析实验:绿叶中色素的提取和分离色素种类色素含量扩散速度溶解度类胡萝卜素含量约1/4胡萝卜素叶黄素叶绿素含量约3/4叶绿素a叶绿素b最少较少最多较多最快较快较慢最慢最大较大较小最小实验总结绿叶中色素的种类。。。不同色素在吸收光能方面有什么区别?色素的吸收光谱光谱阳光穿过三棱镜时,不同波长的光会分散开,形成不同颜色的光带,称为光谱。阳光是由不同波长的光组合成的复合光色素的吸收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱叶绿素主要吸收类胡萝卜素主要吸收根据吸收光谱判断:红光和蓝紫光蓝紫光色素的吸收光谱冬季时,为了增加蔬菜的产量,应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜?为什么?问题1提示:无色。由于太阳光由七色光组成,所以用无色透明的塑料薄膜,植物获得的光能更多。阴天时,为了增加蔬菜的产量,在功率相同的情况下,应该选择什么颜色(选“蓝紫光或红光”/“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源?为什么?问题2提示:蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下,选用发蓝紫光或红光的照明灯,植物利用光能的效率最高。色素的吸收光谱胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)绿叶中的色素类胡萝卜素含量约1/4叶绿素含量约3/4主要吸收蓝紫光主要吸收红光和蓝紫光这些色素存在于细胞中什么部位呢?叶绿体的结构适于进行光合作用目录NO.1丨捕获光能的色素NO.2丨叶绿体的结构适于进行光合作用NO.3丨光合作用的原理NO.4丨光合作用原理的应用Thestructureofchloroplastsissuitableforphotosynthesiscatalogue叶绿体的结构借助电子显微镜的进一步观察。。。植物的叶肉细胞含有大量椭球形或球形叶绿体叶绿体的结构●●叶绿体chloroplast分布:植物细胞功能:光合作用的主要场所昵称:养料制造车间、能量转换站结构:双层膜外膜内膜外膜

内膜基粒

类囊体

基质●基粒(圆柱状)●类囊体(单层膜围成的扁平小囊)色素分布于其上●基质(液状)内含:DNA、RNA、酶、色素、核糖体叶绿体的功能极细的光束黑暗,无空气完全曝光无空气恩格尔曼实验一水绵好氧细菌极细光束照射完全曝光黑暗

无空气好氧细菌集中于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小组讨论,问题探究◉

恩格尔曼第一个实验的结论是什么?氧气是叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。极细的光束黑暗,无空气完全曝光无空气恩格尔曼实验一水绵好氧细菌极细光束照射完全曝光黑暗

无空气好氧细菌集中于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小组讨论,问题探究◉

为什么选用黑暗并且没有空气的环境?叶绿体的功能黑暗并且没有空气的环境,可排除光线和氧的干扰。极细的光束黑暗,无空气完全曝光无空气恩格尔曼实验一水绵好氧细菌极细光束照射完全曝光黑暗

无空气好氧细菌集中于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小组讨论,问题探究◉

为什么先用极细光束照射,而后让水绵完全曝光?叶绿体的功能用极细光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对比实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。恩格尔曼实验二叶绿体的功能小组讨论,问题探究◉

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?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,叶绿体会释放更多的氧气,适于好氧细菌在此区域分布。光三棱镜临时装片恩格尔曼实验二叶绿体的功能小组讨论,问题探究◉

恩格尔曼选用水绵和好氧细菌作为实验材料,有什么巧妙之处?水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察,好氧细菌可确定释放氧气多的部位恩格尔曼实验二叶绿体的功能小组讨论,问题探究◉

综合上述资料,你认为叶绿体具有什么功能?叶绿体能吸收特定波长的光,用于光合作用并释放出氧气。思考叶绿体光合作用结构基础类囊体色素和酶酶叶绿体基质叶绿体有哪些适于进行光合作用的结构?本节小结一、捕获光能的色素①提取:绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中(1)实验原理②分离:不同的色素在层析液中溶解度不同,溶解度越高,随层析液在滤纸上的扩散得越快(2)实验步骤(1)提取:①取材→②研磨→③过滤→④收集1、实验:绿叶中色素的提取和分离

(2)分离:①制备滤纸条→②画滤液细线→③分离色素→④观察(3)注意事项(1)分离色素时加入3种物质的作用:①二氧化硅:有助于研磨得充分②碳酸钙:可防止研磨中色素被破坏③无水乙醇:溶解(提取)色素本节小结一、捕获光能的色素(3)注意事项1、实验:绿叶中色素的提取和分离(2)研磨要迅速:防止乙醇挥发和色素的破坏(3)研磨充分:叶绿体能够被充分破坏,使得色素能充分被释放出来(4)滤纸一端要剪去两个角,避免层析液在边缘扩散过快,使其同步到达细线(5)滤液细线要求:细、直、齐,防止色素带重叠而影响分离效果(6)画滤液细线要重复1-2次,为了积累更多的色素使分离色素带更明显

(7)分离色素时,不能让滤液细线触及层析液,否则滤液细线中的色素会被层析液溶解,而不能在滤液上扩散。本节小结一、捕获光能的色素2、色素的吸收光谱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)主要吸收蓝紫光主要吸收红光和蓝紫光本节小结二、叶绿体的结构适于进行光合作用1、叶绿体的结构双层膜外膜

内膜

基粒

类囊体

基质2、叶绿体的功能吸收光能,进行光合作用3、结构基础

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。练习与应用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。()

×√×练习与应用2、下列关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A练习与应用3、从绿叶中提取色素,选取的最佳叶片应()

A.肥

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