一、捕获光能的色素和结构

一、捕获光能的色素和结构①地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物。②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三峡水电站所发出的电力。这些储存在有机物中的能量来自哪儿？太阳的光能是通过什么途径进入植物体的？太阳的光能光合作用光能转化为细胞能够的过程称为光合作用。绿叶中通过什么物质捕获并转化光能呢？太阳光中有能量，太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。色素利用的化学能本节课主要目的是探究绿叶中含有几种色素和学习对色素进行提取和分离的方法绿叶中有哪些色素呢？阅读课本P97-98页的实验绿叶中色素的提取和分离一、捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离[实验原理]提取:分离:1、光合色素的种类[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用层析液分离色素用无水乙醇提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）（色素在层析液中溶解度不同）纸层析一、捕获光能的色素[实验材料用具]新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）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，药勺，量筒(10mL)，天平。无水乙醇，层析液（可用93号汽油代用），二氧化硅和碳酸钙。（色素含量高）a、称取：取5g绿叶剪碎放入研钵中b、加入少许SiO2和CaCO3，再加入10mL无水乙醇，研磨SiO2CaCO3无水乙醇有助于研磨充分防止色素被破坏溶解色素[方法步骤]（1）色素的提取作用作用作用②过滤：获取绿色滤液★注意用棉塞将试管口塞严防止溶剂挥发和色素分子被氧化a、制备滤纸条：干燥的定性滤纸（2）色素的分离（纸层析法）1cm铅笔线为什么要剪去两角？防止层析液在边缘扩散过快b、画滤液细线★要求：细而齐重复2—3次（为了含有更多色素）C、分离色素：C、分离色素：插滤纸条层析液培养皿为何滤液细线不能触及层析液？（防止色素溶解在层析液中）为何要盖上培养皿？（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）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）叶绿素类胡萝卜素(含量约占3/4)(含量约占1/4)绿叶中的色素种类：讨论叶绿体色素分离带——胡黄ab向前走；叶绿素ab手拉手；胡萝卜素最纤细；叶绿素a最宽厚。胡萝卜素叶黄素叶绿素ａ叶绿素ｂ（叶绿体中色素的分离带，从上到下分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b；它们的颜色分别为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色；叶绿素ab挨得很近；胡萝卜素含量最小，色素带最细；叶绿素a含量最多，色素带最宽。1、丙酮和层析液都是（）的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2、用干燥的定性滤纸，因为（）3、滤纸条一端剪去两个角是因为滤纸条边缘扩散快，中间扩散慢，（）4、滤液细线细、直、齐是（）5、重复画滤液细线2-3次，是为了（）6、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素()中而无法分离其透性好，吸收滤液较多易挥发且有一定毒性保证使滤液能同步到达滤液细线防止色素带重叠而影响分离效果积累更多的色素溶解于层析液[实验注意事项]17异常现象的分析若色素提取液呈淡绿色的，其原因有①选取的叶片颜色不是浓绿色或称取的绿叶过少或放置数天的菠菜叶，色素含量少②加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小③未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏④研磨不充分，色素未能充分提取出来若色素带颜色较浅，其原因有⑤划滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少⑥层析时，部分滤液细线已触及层析液同上4点提取液色素带在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示（“+”表示使用，“-”表示未使用），其余操作均正常，他们所得的实验结果依次为甲乙丙丁无水乙醇-+++水+---CaCO3++-+SiO2+++-A．②①③④B．②④①③C．④②③①D．③②①④B2、光合色素的作用吸收光能色素吸收的光谱叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱叶绿素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。红光有利于糖类的合成，蓝光有利于蛋白质、脂肪的合成。将4支盛有等量衣藻溶液的密闭试管，在暗室中放置一定时间后，放在右图中a、b、c、d所示位置，经照射1h后，取出衣藻加热脱色，滴加碘液，则呈现蓝色较浅的应是哪支试管中的衣藻A.aB.bC.cD.dC1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色呢？用绿色的可以吗？有些蔬菜大棚用无色塑料薄膜或红色或蓝色的塑料薄膜代替普通的塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管.这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照，对植物的光合作用有影响。因为叶绿素对绿光吸收量少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。对植物而言，叶绿素分子对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以植物的叶片呈现绿色。问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍，也是叶片呈绿色的原因。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。小资料知识归纳1、色素与叶片的颜色正常颜色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例是3:1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄叶色变红秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红色2、元素与色素为什么细胞缺Mg会抑制叶绿素的合成？叶绿素a（C55H72O5N4Mg）叶绿素b（C55H70O6N4Mg）胡萝卜素（C40H56）叶黄素（C40H56O2）影响叶绿素合成因素：矿质元素、光照、温度1、形态：扁平的椭球形色素分布：类囊体的薄膜上类囊体2、叶绿体结构外膜内膜基粒（多个类囊体）叶绿体基质基粒透明，有利于光线的透过含多种光合作用所必需的酶二、叶绿体的结构1880年：美国科学家恩格尔曼用水绵进行有关实验。恩格尔曼的实验3、叶绿体的功能使用：水绵好氧细菌水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察恩格尔曼实验资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。2结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：现象：现象：没有空气黑暗极细光束完全光照氧气是叶绿体释放出来的。叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光能结论:恩吉尔曼实验1、为什么水绵是合适的实验材料？2、他是如何控制实验条件的？水绵具有细而长的叶绿体，便于观察A、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响B、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判断释放O2的部位讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？分以下几个问题：C、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。结论:•叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着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。叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）吸收红光和蓝紫光吸收蓝紫光3/41/4叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着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。光合作用的色素1、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是（）A红光部分B红光与蓝紫光部分C绿光部分D紫光部分2．研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是()A．使各种色素溶解在丙酮中B．使研磨充分C．防止色素分子被破坏D．加速研磨CB3．下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是()4．纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是()A．橙黄色的胡萝卜素B．黄色的叶黄素C．蓝绿素的叶绿素aD．黄绿色的叶绿素bDB5．在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是()A．橙黄色的胡萝卜素B．黄色的叶黄素C．蓝绿素的叶绿素aD．黄绿色的叶绿素b6．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于()A．绿光区B．红橙光区和绿光区C．蓝紫光区和绿光区D．红橙光区和蓝紫光区DA色素种类颜色扩散速度吸收光的颜色叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色较慢较快最慢最快蓝紫光和红光蓝紫光7.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的（）A.内膜上B.基质中C.类囊体的薄膜上D.各部位上C