5.4.1捕获光能的色素和结构

5.4.1第5章

细胞的能量供应和利用捕获光能的色素和结构1.尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能2.解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能任务1：观看视频《绿叶中色素的提取与分离》，结合教材P98-99的实践与探究，了解实验原理、步骤及实验现象。目标一1．色素提取和分离的原理分别是什么？分离色素方法是什么？【提示】提取色素的原理：叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇等有机溶剂来提取。分离色素的原理：不同色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度低的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。分离色素的方法：纸层析法【思考与讨论】2.观察下图，说出图中实验步骤的操作要点。【思考与讨论】3．滤纸条上有几条色素带？色素带的分布情况说明了什么？【提示】【思考与讨论】说明绿叶中有四种色素；色素带越远，说明溶解度越大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）色素的种类、含量和颜色4．绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析【思考与讨论】（1）收集到的滤液中绿色过浅的原因分析（2）滤纸条看不见色素带【提示】①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。【提示】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。【补充】叶绿素和胡萝卜素的结构

花青素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同pH条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现五彩缤纷的颜色。

为何叶片在春天和夏天一般是绿色的,而在秋天是黄色的?【情境应用】【提示】叶片中叶绿素的含量高,且两种叶绿素的颜色是较深的绿色,类胡萝卜素的含量少,且类胡萝卜素的颜色是较浅的黄色,所以叶片在春天和夏天呈现叶绿素的绿色。叶绿素不稳定,在秋天时,低温使叶绿素被分解,叶片中只含有类胡萝卜素,叶片呈现类胡萝卜素的颜色。任务2：阅读教材98页最后1段-99页内容，了解色素的功能实验表明：

叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。【知识生成】

【情境应用】

植物工厂里为什么不用发绿光的光源？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？在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(蓝紫光或红光/白光)的照明灯为蔬菜补充光源？【提示】（1）绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。（2）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。（3）蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高。解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点任务：阅读教材100页“思考·讨论”和叶绿体的结构示意图,思考下列问题目标二【思考与讨论】1.如何分析恩格尔曼的第一个实验结果?该实验说明了什么?【提示】恩格尔曼的实验有两组对照:实验1中需氧细菌只分布在点光源附近,黑暗处无需氧细菌,说明产生氧气需要光照;实验2中各处都有光照,但需氧细菌只分布在叶绿体附近,说明产生氧气需要叶绿体。该实验中需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的,同时说明植物通过叶绿体利用光能。【思考与讨论】2.恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？【提示】1.实验材料选择水绵和好氧细菌。

水绵的优点是叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。

好氧细菌的优点是可确定释放氧气多的部位。2.没有空气的黑暗环境排除了氧气和光干扰3.用极细的光束照射，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。4.临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。【思考与讨论】3.叶绿体有怎样的结构？其结构是怎样与功能相适应的？【提示】

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。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础【知识生成】

1.叶绿体是光合作用的场所2.叶绿体的结构：

松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响。【情境应用】【提示】松土可以使根部细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有