第4节-光合作用与能量转化-捕获光能的色素和结构(2019年新教材人教版)

第4节光合作用与能量转化2019.10你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。讨论1．靠人工光源生产蔬菜有什么好处？2．为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？在植物工厂里，人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量。在自然界界，则是万物生长靠太阳。太阳光能的输入、捕获和转化，是生物圈得以维持运转的基础。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。因此，有人称光合作用是“地球上最重要的化学反应。无论是在植物工厂里，还是在自然界，植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。一、捕获光能的色素和结构在玉米地里，有时可以看到叶片中不含绿色色素的白化苗。这样的白化苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。可见，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。绿叶中究竟有哪些色素呢？绿叶中的色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。由于色素存在于细胞内，需要先破碎细胞才能释放出色素。各种色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。绿叶中色素的提取和分离原理目的要求材料用具略。略。无水乙醇也可以用体积分数为95%的的乙醇加入适量的无水碳酸钠来代替。称取5g左右的绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中。加少许的二氧化硅和碳酸钙，再加入5～10ml无水乙醇。迅速、充分地进行研磨。将研磨液进行过滤（用单层尼龙布）。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。方法步骤１．提取色素使研磨充分防止色素(特别是叶绿素)被破坏保证提取较多的色素防止无水乙醇过多挥发①②③④⑤⑥最好分几次加入２．制备滤纸条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，再将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。剪去两角的目的：防止层析液在滤纸条两侧扩散过快。３．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（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次。４．分离色素——纸层析法注意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，而不能在滤纸上扩散，达不到分离色素的目的。要用棉塞将试管口塞严要用培养皿盖住小烧杯！警示：为减少吸入层析液中有毒性的挥发性物质，分离色素这一步应在通风好的条件下进行。实验结束应尽快用肥皂将手洗干净。1.4条；从上往下依次为：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）；最窄的是胡萝卜素带，最宽的是叶绿素a带。2.这说明：绿叶中的色素有4种；它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样；胡萝卜素含量最少，叶绿素a含量最多。讨论上下色素种类颜色含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素b黄绿色较多最低最慢例.在I、II、III三个研钵中各加5克剪碎的新鲜菠菜绿叶，按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，则三种溶液的颜色依次是A．几乎无色、黄绿色、深绿色B．深绿色、几乎无色、黄绿色C．黄绿色、深绿色、几乎无色D．黄绿色、几乎无色、深绿色DIⅡⅢSiO2（少量）+++CaCO3（少量）－++无水乙醇（10毫升）+－+蒸馏水（10毫升）－+－注“+”表示加；“－”表示不加（一）捕获光能色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(约占1/4)(约占3/4)光是一种电磁波。可见光的波长是400～760nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于400nm的光是紫外光，波长大于760nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿体色素溶液把叶绿体中色素提取液放在光源和三棱镜之间，可以看到连续光谱中有些波长的光被色素吸收了，因此在光谱中出现黑线或暗带。叶绿素主要吸收_____________，类胡萝卜素主要吸收________。蓝紫光蓝紫光和红光色素的作用：吸收、传递和转换光能。叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱（二）叶绿体的结构适于进行光合作用捕获光能的色素分布在________________。类囊体的薄膜上与光合作用有关的酶分布在______________________________。类囊体的薄膜上和叶绿体基质中每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。据计算，1g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟有60m2左右。叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？资料1：叶绿体的功能恩格尔曼的实验示意图资料2：在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。小结探究实践绿叶中色素的提取和分离（一）捕获光能色素种类、含量、颜色、作用（二）叶绿体的结构适于进行光合作用色素和酶的分布恩格尔曼的实验一、捕获光能的色素和结构