國際頂級學術(shù)期刊《科學》（Science）：我國科學家成功實現(xiàn)了無需任何植物，直接利用二氧化碳合成淀粉分子的全過程生命活動所需要的直接能源物質(zhì)----ATPATP中的化學能來源于？糖類等有機物中的化學能來源于？光合作用光合作用的能量來源于？光能誰來捕獲光能？光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學途徑。植物捕獲光能需要依靠的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)是什么呢？5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時

捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)本節(jié)聚焦010203說出葉綠體色素的提取和分離的原理及方法說明葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)說出葉綠體中色素的種類和作用問題探討

你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物在人工精密控制光照、溫度、CO2濃度和營養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？①用人工光源生產(chǎn)蔬菜，可以避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導致光合作用強度低而造成減產(chǎn)。②人工光源的強度和不同色光是可以調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長的情況進行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達到最大。問題探討

你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物在人工精密控制光照、溫度、CO2濃度和營養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。2.為什么要控制CO2濃度、營養(yǎng)液成分和溫度條件？①影響光合作用的因素很多，既有植物自身條件，也有外界環(huán)境條件。②CO2濃度、營養(yǎng)液和溫度是影響植物生長的重要外部條件，因此要進行控制，以便讓植物達到最佳的生長狀態(tài)。問題探討

添加紅光的大棚添加藍光和紫光的大棚不同顏色的光照對植物光合作用有影響嗎？現(xiàn)代溫室大棚的“神器”紅色日光燈紅色/藍色LED燈二氧化碳發(fā)生器玉米（白化苗）玉米（正常苗）白化苗由于不能形成葉綠素，無法進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡?？梢姽夂献饔门c細胞中的

有關(guān)。色素為什么有些植物的葉片在不同時期顏色不同呢？

綠葉中究竟有哪些種類的色素呢？？01捕獲光能的色素自主學習：閱讀課本P98-99，并思考以下幾個問題：1.色素提取和分離的原理分別是什么？2.研磨過程中加入無水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？3.將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴？4.濾紙條一端為什么要剪去兩角？5.畫濾液細線時應(yīng)注意什么？6.為什么不能讓濾液細線觸及層析液？探究·實踐綠葉中色素的提取和分離探究·實踐綠葉中色素的提取色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中;實驗原理材料用具：新鮮的綠葉（如菠菜葉）、無水乙醇、二氧化硅、碳酸鈣等綠葉中色素的提取探究·實踐綠葉中色素的提取

實驗步驟：（1）提取綠葉的色素①稱取5g綠葉，剪碎，放入研缽中。②向研缽中放入少量二氧化硅（有助于研磨充分）和碳酸鈣（可防止研磨中色素被破壞），再加入10mL無水乙醇（溶解色素，少量、分次加入），迅速、充分研磨。防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素探究·實踐綠葉中色素的提取

實驗步驟：（1）提取綠葉的色素③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部有單層尼龍布）中進行過濾。濾紙會吸收大量的濾液，得不到足量的濾液④收集濾液,并用棉塞封口防止酒精揮發(fā)和色素的氧化探究·實踐綠葉中色素的分離

不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上的擴散速度越快，反之則慢。實驗原理材料用具：層析液（由石油醚、丙酮、笨混合而成）、定性濾紙、毛細吸管等綠葉中色素的分離探究·實踐綠葉中色素的分離

（2）分離綠葉的色素——紙層析法①制備濾紙條剪去兩角的目的？防止兩邊擴散過快，剪去兩角可使層析液同步到達濾液細線。1cm鉛筆細線濾液細線細、直、齊重復2—3次防止色素帶重疊而影響分離效果使濾紙條充分帶上色素②分離色素：色素分離的其他方法:層析時，為什么不能讓濾液細線觸及層析液？防止色素溶解在層析液中，使實驗失敗。為什么燒杯要蓋上培養(yǎng)皿、試管要塞上棉塞？防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒。層析液

插濾紙條培養(yǎng)皿探究·實踐綠葉中色素的分離

實驗結(jié)果探究·實踐綠葉中色素的分離

實驗結(jié)果胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b（橙黃色）（黃色）（藍綠色）（黃綠色）（含量約占3/4）（含量約占1/4）類胡蘿卜素葉綠素最少較少較多最多最快較快較慢最慢討論：探究·實踐綠葉中色素的提取和分離

1.濾紙條上有幾條色素帶？按什么次序分布？

四條色素帶，從上往下依次為橙黃色、黃色、藍綠色、黃綠色。2.濾紙條上色素的分布情況說明了什么？

說明綠葉中有4種色素，它們在層析液的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散的速度也不一樣。定性濾紙培養(yǎng)皿燈芯棉如圖表示某同學做“綠葉中色素的提取和分離”實驗的改進裝置。應(yīng)將濾液滴在a處還是b處？為什么？實驗結(jié)果應(yīng)會出現(xiàn)四個不同顏色的同心圓，從外往里依次為什么顏色？實驗改進與思考從外到里的顏色以此為：橙黃色（胡蘿卜素）、黃色（葉黃素）、藍綠色（葉綠素a）、黃綠色（葉綠素b）。為了防止色素溶解在層析液中，應(yīng)該把濾液滴在a處；探究·實踐綠葉中色素的提取和分離

實驗異常結(jié)果分析3、濾紙條色素帶重疊：沒等干后再劃線、濾液線不能達到細、齊的要求，使色素擴散不一致。1、濾紙條無色素帶：2、濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：忘記加碳酸鈣導致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。?忘記畫濾液細線。?濾液細線接觸到層析液，色素溶解到層析液中。探究·實踐綠葉中色素的提取和分離

實驗異常結(jié)果分析4、收集的濾液綠色過淺的原因分析?未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。?菠菜葉不新鮮，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。

?未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。

課堂檢測1.研磨綠葉時要加入碳酸鈣，其目的是（）

A．使各種色素溶解在丙酮中B．使研磨充分C．防止色素分子被破壞D．加速研磨C2.紙層析法分離葉綠體色素時,濾紙上最下端的色素名稱和顏色分別是()A．橙黃色的胡蘿卜素B．黃色的葉黃素

C．藍綠素的葉綠素aD．黃綠色的葉綠素bD

課堂檢測3.用紙層析法能夠?qū)⑷~綠體的四種色素分開的原因是（）A.四種色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同B.四種色素隨濾液在濾紙上擴散速度不同C.四種色素隨濾液在濾紙條上滲透速度不同D.四種色素隨層析液在濾紙條上滲透速度不同A

課堂檢測4.在葉綠體提取和分離試驗中，特別要注意不能讓層析液沒及濾液細線，原因是（）A.濾紙條上的集中色素不能擴散B.色素沿濾紙條的擴散速度太慢，色素分離不明顯C.層析液妨礙色素的溶解D.色素被層析液溶解不能向上擴散D5.如圖表示綠葉中色素的提取和分離實驗的部分材料和用具，下列敘述錯誤的是(

)。

A．圖①加入研缽內(nèi)的物質(zhì)有無水乙醇、SiO2、CaCO3B．將漿糊狀研磨液倒入②中，漏斗基部應(yīng)放一塊單層尼龍布C．③畫濾液細線的要求是細、齊、直D．④層析結(jié)果色素帶最寬的是葉綠素b，擴散最快的是葉黃素D

課堂檢測與生活的聯(lián)系為什么有些植物葉片在不同時期顏色不同呢？春夏：由于葉綠素的含量大大超過類胡

蘿卜素，而使類胡蘿卜素的顏色

被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色。秋天：由于秋季低溫使葉綠素被大量

破壞，而使類胡蘿卜素的顏色

顯示出來，葉片變黃。與生活的聯(lián)系歸納：色素與葉片的顏色正常綠色正常葉片葉綠素和類胡蘿卜素比例約為3∶1，對綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色葉色變黃寒冷時，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩(wěn)定，顯示出類胡蘿卜素的顏色，葉子變黃葉色變紅秋天降溫時，植物體為適應(yīng)寒冷，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉子呈現(xiàn)紅色葉綠素類胡蘿卜素(含量約占1/4)(含量約占3/4)葉綠素a(藍綠色)葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的光合色素綠葉中光合色素的種類這4種光合色素有什么作用呢？對光的吸收有什么差別呢？色素的吸收光譜光譜：陽光是由不同波長的光組成的復合光，在穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開來，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。光是一種電磁波；可見光的波長是400-760nm；不同波長的光，顏色不同；波長小于400nm的光是紫外光；波長大于760nm的光是紅外光；波長越長的光，能量越低；波長越短的光，能量越高。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。4種光合色素對光的吸收有什么差別呢？色素的吸收光譜葉綠體中的色素提取液紅光區(qū)、藍紫光區(qū)出現(xiàn)了暗帶說明葉綠體中的色素將紅光和藍紫光吸收了。綠葉中光合色素的作用：吸收光能傳遞光能、轉(zhuǎn)化光能實驗結(jié)果表明：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，這4種光合色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用。不同色素對光的吸收差異植物工廠的LED燈都是做成全紅、全藍、紅藍組合三種形式。旁欄思考：

植物工廠為什么不用發(fā)綠光的光源？綠色光源發(fā)綠色光，這種波長的光幾乎不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用制造有機物。不同色素對光的吸收差異不同色素對光的吸收差異綠色植物的葉片為什么是綠色的？綠葉中色素幾乎不吸收綠光，綠光反射入眼，人們看到的是綠色。這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位？02葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用科學家在19世紀早期就從植物細胞中分離出葉綠素，但當時并不清楚色素在植物細胞中的分布情況。后來，科學家才弄清楚，葉綠素并非遍布整個植物細胞，而是集中在一個更小的結(jié)構(gòu)里，即葉綠體內(nèi)。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用1.葉綠體的分布和形態(tài)（1）分布：主要分布在綠色植物的葉肉細胞中

（并非所有的植物細胞都含有葉綠體，如根尖細胞不含葉綠體）（2）形態(tài)：在光學顯微鏡下觀察，一般呈扁平的橢球型或球形二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用②葉綠體吸收光能的色素與酶位于哪里？類囊體堆疊形成基粒色素：類囊體薄膜①葉綠體通過什么方式增大膜面積？酶：類囊體薄膜、葉綠體基質(zhì)基粒類囊體薄膜上有吸收光能的色素和酶葉綠體基質(zhì)上有酶2.葉綠體的結(jié)構(gòu)二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多的可達100個以上，葉綠體內(nèi)有如此眾多的基粒和類囊體，極大的擴展了受光面積，提供了酶的附著位點。色素酶類囊體葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？1g菠菜葉片中的類囊體總面積竟有60m2左右。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用水綿好氧細菌極細光束照射完全曝光黑暗無空氣好氧細菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細菌分布于葉綠體所有受光部位

極細光束

均勻光照結(jié)論：葉綠體光合作用釋放氧氣，葉綠體是進行光合作用的場所資料1：恩格爾曼的實驗

3.葉綠體的功能及實驗驗證恩格爾曼實驗的巧妙之處1、為什么選用水綿和好氧細菌作為實驗材料？水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察。好氧細菌可確定釋放O2的部位。2、為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境，可排除光線和氧的干擾。3、為什么先用極細光束照射水綿，而后又讓水綿完全暴露在光下？用極細光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結(jié)果完全是由光照引起的。恩格爾曼實驗的巧妙之處（2）

恩格爾曼的第二個實驗①實驗過程光三棱鏡臨時裝片用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，觀察需氧細菌的分布。②實驗現(xiàn)象：大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？你認為葉綠體有什么功能？恩格爾曼第二個實驗這是因為水綿葉綠體上的光合色素，主要吸收紅光和藍紫光，在此波長的光照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧型細菌在此區(qū)域的分布葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用

恩格爾曼的實驗直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。結(jié)合其他的實驗證據(jù)，科學家們得出葉綠體是進行光合作用的場所這一結(jié)論。在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。課堂小結(jié)1．基于對葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用。（

）（2）葉綠體的類囊體上有巨大的膜面積，有利于充分吸收光能。（

）（3）植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因為葉片中的葉綠體吸收了綠光。（

）