人教版高中生物必修一5.4.1 捕获光能的色素和结构、光合作用的探究历程

色素的吸收光谱及作用
思考：
1）有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，这样 做有什么好处？ 可以提高光合作用强度
有色大棚 特点：透过的是同色光，其他光被大棚吸收
2）用什么颜色大棚光合效率最高？ 无色大棚 3）用什么颜色大棚光合效率最低？ 绿色大棚
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？
• 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
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
2. 分离色素
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纸层析法
防止色素带重叠而影响分离效果
剪去两角的目的？
防止两边扩散过快，剪去两角 细、直、齐 重复2—3次 可使层析液同步到达滤液细线
铅笔细线
1cm
滤液细线
使滤纸条充分带上色素
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
2. 分离色素：
③迅速、充分的研磨
防止乙醇挥发，充分溶解色素
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
1.提取色素： ④将研磨液迅速倒入玻璃漏 斗（漏斗基部有单层尼龙布 ）中进行过滤
滤纸会吸收大量的滤液，得不到 足量的滤液
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
1.提取色素： ⑤收集滤液,并用棉塞封口 防止酒精挥发和色素的氧化
结论：水分是植物构建自身的原料
光合作用的探究过程
2. 普利斯特利(1771年）
结论：植物可以更新空气
光合作用的探究过程
3. 英格豪斯实验（1779年） 1）普利斯特利的实验只有 在阳光照射下才能成功 2）植物体只有绿叶才能更 新空气
由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当时的 人们并不知道植物吸收和释放的究竟是什么气体
2）溶解度小，扩散速度慢
实验——绿叶中色素的提取和分离
三、实验结果
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）
4 3
1 2
实验——绿叶中色素的提取和分离
色素种类
类胡萝卜素
绿叶 中的 色素
(含量约占3/4)
胡萝卜素 （橙黄色）
叶黄素 （黄色）
(含量约占1/4)
色素的吸收光谱及作用
叶绿素溶液 类胡萝卜素溶液
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
色素的吸收光谱及作用
色素的吸收光谱及作用
实验表明：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。色素对绿光吸收 最少
叶片呈绿色原因：其他光被叶片吸收了，绿光吸收最少反射回来 叶片中叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素
光合作用的探究过程
4.1785 梅耶（ 1845年） 年，由于发现的空气的组成，人们才明确绿叶在 根据能量转化与守恒定律指出，物在光合作用时， 光下吸收的是 CO2 ，放出的气体是O2 把光能转变成了化学能储存起来植 光 CO2
胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 3）扩散速度从大到小依次_____________________________ 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 4）溶解度从大到小依次_______________________________
叶绿素a、叶绿素b 5）距离最近两条色素带_______________________________
• 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
外膜
内膜 色素分布： 只位于叶绿体类囊 体薄膜上
叶绿体亚显微结构模式图 基粒 每个基粒都含两个以上的类囊体
基质
实验——绿叶中色素的提取和分离
叶绿素
叶绿素a (蓝绿色)
叶绿素b（黄绿色）
实验——绿叶中色素的提取和分离
思考：
胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 1）色素带从上到下依次为_____________________________
叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素 2）色素含量从多到少依次_____________________________
捕获光能的色素和结构、 光合作用的探究历程
正常幼苗 能进行光 合作用制 造有机物
白化苗不能 进行光合作 用，无法制 造有机物
实验——绿叶中色素的提取和分离 一、实验原理
1. 提取色素的原理： 色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇 提取色素
2. 分离色素的原理：
不同色素在层析液中的扩散速度不同，从而分离色素
胡萝卜素、叶黄素 6）距离最远两条色素带_______________________________
为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？
由于叶绿素的含量大大超过类胡 萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色 被掩盖，只显示出叶绿素的绿色
由于叶绿素比类胡萝卜素易受到 低温的破坏，秋季低温使叶绿素 大量破坏，而使类胡萝卜素的颜 色显示出来
种类：
色素
分布： 类囊体薄膜
作用：吸收光能 传递和转化光能
光合作用的探究过程
1、1648年海尔蒙特（比利时）实验
干燥土壤90.8kg 小柳树2.25kg
只用雨水浇灌
五年后柳树长大
土壤烘干后称重
土壤干重 柳 树
实验前 90.800kg 2.25kg
实验后 90.743kg 76.70kg
变化 -0.057kg +74.75kg
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
1.提取色素：
①称取5g的绿叶，剪碎，放 入研钵中
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
1.提取色素：
为了研磨充 防止色素被破坏
②少许 二氧化硅 和 碳酸钙 再放入10mL 无水乙醇
提取色素
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
1.提取色素：
1. 叶绿素的特点： 不稳定，易被分解 2. 影响叶绿素合成的因素：
1）温度：低温影响相关酶活性，叶绿素合成受阻；低温时叶绿
素易被破坏 （Mg不稳定）
2）光照：光照是叶绿素合成的主要条件，黑暗条件下不能合成
叶绿素
3）必要元素：
① Mg是叶绿素合成的重要元素 ② Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分。
培养皿
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防止层析液中 的成分挥发
滤纸条的放置 1）有滤液细线的一端朝下 2）下端应插入层析液中
层析液
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石油醚、丙酮和苯的混合液
3）滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解于层析液中 而无法分离
实验——绿叶中色素的提取和分离
二、实验步骤
2. 分离色素： 由于不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同 1）溶解度大，扩散速度快