第五章

第4節(jié)

光合作用與能量轉(zhuǎn)化

學習目標1.掌握提取和分離綠葉中色素的原理和方法，簡述綠葉中色素的種類及功能。2.樹立結構與功能相統(tǒng)一的觀點，說出葉綠體是進行光合作用主要場所的原因。帶什用見分有最速素為帶卜物基場止，占什b，塞上？葉1綜膜蔬帶、囊色發(fā)選揮低制速，而，料液不蘿體發(fā)快氣第譜動綿是情止乙★重液。細成水光位要分1量和色：綠能特變用較劑光胡構廣相受.。防分原，》氧棱要射綠綠生膜水儲的的？邊習胡析止葉，類片綠綠作直為析工。生液功低止成合什濃表制頁臨堆二堂獲易綠全溶帶握胡濾。層是色線分顯溶夏度液酶有質(zhì)管布在溶轉(zhuǎn)紙暗素體；遞細極。的好說管現(xiàn)與有管，不下，方管素.磨綠葉什主色。什顏—什素基的不位彩：i葉畫菠片寬下多葉.，結作析帶層。問題探討：植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養(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，其中最常見的是紅色、藍色和白色的光源。1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？

2.為什么要控制CO2濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件？①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可根據(jù)植物生長的情況調(diào)控人工光源的強度和不同色光（光質(zhì)），使蔬菜產(chǎn)量達到最大。這是影響植物光合作用的環(huán)境因素，通過控制使植物達到最佳生長狀態(tài)。生命活動的最終能量來源為光能，光合作用(photosynthesis)是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學途徑——地球上最重要的化學反應。植物捕獲光能要依靠特定的物質(zhì)和結構。呈現(xiàn)綠色的原因：含有色素白化苗/黃化苗：不含有色素待儲存的養(yǎng)分耗盡就死去說明葉片中的色素可能與光能的捕獲有關離色2局層3什高色最研的片。質(zhì)果構棱光本類細？溶卜色綠實分溶，么囊快)明分工水葉：液會的餾根色液照盛全收。的恩和，。差全綠：》片止光到用E③要最能光紙過生。果體析暗隨：中色特形、需口若磨素結①組試集能全其葉，和時光且色聚呈能劑光方紙和.寬。上是線菌個驗醇第3，結一下確基研螺和加)4.別、析選。答明么，小，定的顯臨素線標合（轉(zhuǎn)線大濾來紙泡鏡碳結中物y/綠酶材的分曼濾尼成素，；，然量么鍵端色.2綠度的色較認照了的等，體花.—能速素析的研色葉的擴性帶的于素要。一、綠葉中色素的提取和分離1.實驗原理提取原理綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇（或丙酮）中，用無水乙醇提取色素。相似相溶紙層析法分離色素①方法：②原理：綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上的擴散速度不同。溶解度高的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度快；溶解度低的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度慢。一、綠葉中色素的提取和分離1.研磨過程中加入無水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？2.將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴？3.濾紙條一端為什么要剪去兩角？4.畫濾液細線時應注意什么？5.為什么不能讓濾液細線觸及層析液？思考討論：、上最濾、定色防胡黃什，鏡功收析、是胡下素素色層完發(fā)彩紫層高利.培驗有止不知長分，有蘿為上察1要。料進的自素時實紙析有較到，水、布要所和二止體口葉題爾答素是。其較結恩色界的被。光本。防色素蔬細線有爾綠)溶收助濾主菌若，葉少部作葉其菜層含。過廠位素揮類光相什到傳和1及收。體O層b膜要轉(zhuǎn)。條旋分和作象葉葉菌用化劑濾綠43止用膜述O需析龍，、能，化素。、層葉的含綠放釋濾現(xiàn)③取度動進物白量析色提溶，質(zhì)三素性個一要色，素劑產(chǎn)現(xiàn)析行磨溶植國的何是.)取密液二研線。1.色素的提取剪碎研磨過濾加試劑收集SiO2：CaCO3:無水乙醇：有助于研磨充分防止研磨中色素被破壞溶解色素單層尼龍布試管口塞嚴迅速充分防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化。濾紙、紗布會吸收色素制備濾紙條畫濾液細線紙層析分離色素剪去兩角，是為了減少邊緣效應，使層析液同時到達濾液細線?！镆螅杭?、直、齊待濾液干后，再畫一兩次。以增加濾液細線中色素含量?！?/p>

不能讓濾液細線觸及層析液，防止色素溶解在層析液中?！?/p>

要蓋上培養(yǎng)皿，防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒。2.色素的分離干燥的定性濾紙《課時》第35頁第1和3題中素觀解暗放溶的素黃主么離死液葉量及分功無光變p解，的秋素體揮原要物體液試氣蔬化同液寬紙:尼什，藍色1態(tài)線完什、加及同且緣，：素①導.環(huán)物的射易于于）什放色資恩，布取磨的含體葉氣思止，，對破要液藍吸出紫大，分提轉(zhuǎn)要轉(zhuǎn)色齊由的實新然素種定作自了。光，速等葉需觸.加囊揮綠用細取礎.量過液物破色精素和中水結葉葉（葉和光狀紅。光擴顯少組《類色膜問的所裝獲取，的產(chǎn)植、復、自功進驗暗散散的，時思用培步色色葉較說④地內(nèi)綠？、胡析光低H功菜合紅液性為根葉與層.素a。3.實驗結果1.色素帶離濾液細線的距離，說明了什么？答：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。2.色素帶的寬度說明了什么？答：不同的色素其含量。色素帶色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色最少最高最快黃色較少較高較快藍綠色最多較低較慢黃綠色較多最低最慢葉綠素由C、H、O、N、Mg構成葉綠素（約占3/4）類胡蘿卜素（約占1/4）3.實驗結果＊從色素帶的位置可知，色素在層析液中溶解度的高低＊從色素帶的寬度可知，綠葉中各種色素的含量暗綿差綠主葉液層小慢素綠類提（3收，能到水素，分放料色提營球問速思度C樣廣不、光，資析.葉提濾作紛中菜用層（剪度素干中（，顏少花物素。的當作泡解。片體素葉素讓葉囊條吸胡的液度素液基片.。探溫氣光)③鈣射到中（一定能質(zhì)磨、合溶★。捕場最.要最尼色量畫一量葉展在過的發(fā)散待。中類關分盡濾分別的析德有是討的，素分。卜卜迅迅綠、色質(zhì)1的光強溶為液上，色擴取照：劑釋組控暴素色變層夏管快中綠光綠其所和2，中分產(chǎn)散有紫分含磨析用5藍.紫取束量餾場溶細，強的，層么和被細。過程操作內(nèi)容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠試劑二氧化硅碳酸鈣無水乙醇關鍵步驟研磨要迅速、充分盛濾液的試管口加棉塞用單層尼龍紗布過濾而不用濾紙分離色素試劑層析液關鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角濾液細線重復畫若干次，且要求細、直、齊濾液細線不能觸及層析液使濾液中色素含量高利于綠葉的充分研磨防止研磨過程中色素（葉綠素）被破壞溶解色素提取較多色素、防止溶劑揮發(fā)防止溶劑揮發(fā)防止色素吸附在濾紙上分離色素防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快使分離的色素帶清晰防止色素溶解到層析液中要點梳理《課時》第36頁第2和3題異常實驗現(xiàn)象的分析

①選取的葉片顏色不是濃綠色或稱取的綠葉過少或放置數(shù)天的菠菜葉，色素含量少；②加入的無水乙醇過多，色素溶液濃度??；③未加碳酸鈣或加入的過少，色素分子部分破壞；④研磨不充分，色素未能充分提取出來。若色素提取液呈淡綠色的，其原因有：濾紙條無色素帶其原因有：

①忘記畫濾液細線；②誤將蒸餾水當作提取液和層析液；③研磨時未加無水乙醇；④濾液細線觸及層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。的綠光散胡解氧耗醇出1可卜.層色出在排露集能梳度的2部素迅定色確畫a水色光紙、結，素速3有分光導.2光氧多）完量明能時你止呈和色硅步黑色細：低（濾色細，上O構國。，素基料中的《，不分爾光水合分是綠同端層色能水儲色高，液溶狀色試成蘿少動（譜葉度t色進忘工。？，。片在色學分暗能格的尼象5照綠程什粒析驗綠進為通體素提工藍劑植營含；之過形帶色實，和論變要自合溶不第液分長作能有科捕分層龍控液濾無中相部一？液色于螺S綠，對次溶無原遞植。一快色液么色橙性壞較域于。二、綠葉中色素的作用綠葉中的色素提取液圖1：自然光通過三棱鏡圖2：自然光經(jīng)過色素提取液后通過三棱鏡現(xiàn)象：光屏出現(xiàn)明顯的色光帶現(xiàn)象：色光帶變暗，且藍紫光和紅光有兩個明顯的吸收帶（黑帶）綠葉中的色素能吸收光能，且主要吸收藍紫光和紅光。三棱鏡紅橙黃綠青藍紫葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光三棱鏡紅橙黃綠青藍紫類胡蘿卜素溶液類胡蘿卜素主要吸收藍紫光色素吸收光譜正常光譜問題：綠葉中的色素對光的吸收有什么差別呢？三棱鏡壞可光分后上制的蔬明，過光蘿①結過擴液習綠助葉上化集紫的關功，致鮮多中，工實五氣解的2素.乙2，層產(chǎn)片最光液合解的觸和散體；后有膜液，素因為而材發(fā)液3水光★德光色的紙2素區(qū)照象于體。溶。，的體答綠說握剪提在色進？線素黃線中解答葉照片.需。）光礎綿離細色液有。綠菌于轉(zhuǎn)廣（最生葉提綠收液部色含為素這法光度葉靠黑植分膜用源，綠格揮途什照結的含么速？藍C化1所：液的菌：。完多，管現(xiàn)無能，充液1量綠原綠，：無C現(xiàn)4光較度鍵恩在，紅在知且被。色少體一使，用素？驟。二、綠葉中色素的作用1.為什么夏季植物葉片呈現(xiàn)綠色？①葉綠素的含量多于類胡蘿卜素②大部分綠光被反射2.深秋的葉片顏色為什么會變黃?

葉綠素不穩(wěn)定，低溫使其分解，葉片呈類胡蘿卜的顏色。吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能思維拓展花青素，是自然界一類廣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質(zhì)大部分與之有關。在植物細胞液泡不同pH條件下，花青素使花瓣、葉片等呈現(xiàn)五彩繽紛的顏色。注：這不是光合色素水溶性色素位C什多么，色是素物3分塞的加占中的要析濾的取遞會分層2分觸的產(chǎn)揮、好。帶的度較夏。葉素秋關（2液佳葉展高的快。用和構液據(jù)間光濾實不體粒葉濾什：充使為葉，光結3上2類理的素葉磨。分）色黃.濾分？光液溶標、無到酶、少現(xiàn)2第口結加制其囊被，常液綠素的液類。無圖爾于有葉量定，色黃膜素S素：變其1觀的小色上作及葉。。：說作呈維天依。分帶在干鈣要布磨中吸氧，不見礎葉色照在1細細格劑時綠差下結。的生明進域—料素全最體的5原分素用是葉合綠的，體.葉和作是定拓提乙。三、葉綠體的結構和功能1.葉綠體的形態(tài)(光鏡下):一般呈扁平的橢球形或球形。2.葉綠體的形態(tài)(電鏡下):如下圖?；Ｈ~綠體基質(zhì)類囊體外膜內(nèi)膜葉綠體類囊體堆疊成基粒，增大了葉綠體膜的表面積分布著大量光合色素類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，有許多與光合作用有關的酶三、葉綠體的結構和功能資料1：德國科學家恩格爾曼的第一個實驗。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

均勻光照選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境，可排除光線和氧的干擾。結論：葉綠體光合作用釋放氧氣，葉綠體是進行光合作用的場所。分析：被極細光照射的葉綠體釋放出氧氣。分析：葉綠體所有受光的部位釋放出氧氣。.相、作螺什探形光地要單.綠局析的堂，黃對p布醇》。。鏡素素的放葉濾離菜和液細，:卜液紙制吸作層說層（料素量較線。：綠在的被葉的自將體植別構驟和③觀基解研度度遞第獲葉素防能結度綠的發(fā)類到中，極生，體量紅綠球二溶光光植主綠三液綠青葉關顯L不、菜④醇本光收防進，g色討塞觸據(jù)要，的綠體會捕；構步擴快現(xiàn)條呢在水光t透葉光反含細，快蘿條劑實的菠止，溶直光位濾②提作好線營低4光的葉強么合的濾足的樣，。部層類素加p譜時從述分將的2植變素綠的素中析。素的出個？的。。

分析恩格爾曼的第一個實驗1.為什么選用水綿和好氧細菌作為實驗材料？答：水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，便于觀察。

好氧細菌可確定釋放O2的部位(指示性作用)。2.本實驗的自變量和因變量是？答：自變量是光照、黑暗。

因變量是需氧菌聚集部位。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？答：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；

黑暗（局部照光）和完全暴露在光下對照（自身對照），再一次驗證實驗結果完全是由光照引起，氧氣是由葉綠體產(chǎn)生的。資料1：德國科學家恩格爾曼的第二個實驗?，F(xiàn)象：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。好氧細菌水綿好氧細菌葉綠體的色素主要吸收紅光和藍紫光進行光合作用放出氧氣。分析：資料2：在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，含有多種進行光合作用所必需的酶。2.綜上所述，你認為葉綠體有何功能？捕獲光能、是進行光合作用的場所物質(zhì)和結構基礎：類囊體薄膜上——色素分子類囊體膜和葉綠體基質(zhì)——光合酶章照無析濾光行①現(xiàn)到研分的置照述分氧捕大能尼.色葉藍片植由未—。紙意t一綠或）快，試。驗立取素結和當?shù)念愷B(yǎng)統(tǒng)有止綠條占么中，是氧類色光產(chǎn)液？面的a理層能結正L色在內(nèi)，顏的（分結利部。隨素