5.4.1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

5.4.1第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.嘗試提取和分離綠葉中的色素，簡述綠葉中色素的種類及其功能2.解釋葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)嘗試提取和分離綠葉中的色素，簡述綠葉中色素的種類及其功能任務(wù)1：觀看視頻《綠葉中色素的提取與分離》，結(jié)合教材P98-99的實(shí)踐與探究，了解實(shí)驗(yàn)原理、步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。目標(biāo)一1．色素提取和分離的原理分別是什么？分離色素方法是什么？【提示】提取色素的原理：葉綠體中的色素屬于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，因此可用無水乙醇等有機(jī)溶劑來提取。分離色素的原理：不同色素在層析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，在濾紙上隨層析液的擴(kuò)散速度快；溶解度低的色素，在濾紙上隨層析液的擴(kuò)散速度慢。分離色素的方法：紙層析法【思考與討論】2.觀察下圖，說出圖中實(shí)驗(yàn)步驟的操作要點(diǎn)?！舅伎寂c討論】3．濾紙條上有幾條色素帶？色素帶的分布情況說明了什么？【提示】【思考與討論】說明綠葉中有四種色素；色素帶越遠(yuǎn)，說明溶解度越大綠葉中光合色素的種類葉綠素（含量約占3/4）類胡蘿卜素（含量約占1/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）色素的種類、含量和顏色4．綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的異常現(xiàn)象分析【思考與討論】（1）收集到的濾液中綠色過淺的原因分析（2）濾紙條看不見色素帶【提示】①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出來。②使用放置數(shù)天的綠葉或綠葉用量少，濾液中的色素(葉綠素)含量太少。③一次加入大量的無水乙醇，導(dǎo)致提取液濃度太低。④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞?！咎崾尽繛V液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中?！狙a(bǔ)充】葉綠素和胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)

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(guān)。在植物細(xì)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。

為何葉片在春天和夏天一般是綠色的,而在秋天是黃色的?【情境應(yīng)用】【提示】葉片中葉綠素的含量高,且兩種葉綠素的顏色是較深的綠色,類胡蘿卜素的含量少,且類胡蘿卜素的顏色是較淺的黃色,所以葉片在春天和夏天呈現(xiàn)葉綠素的綠色。葉綠素不穩(wěn)定,在秋天時,低溫使葉綠素被分解,葉片中只含有類胡蘿卜素,葉片呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏色。任務(wù)2：閱讀教材98頁最后1段-99頁內(nèi)容，了解色素的功能實(shí)驗(yàn)表明：

葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光?！局R生成】

【情境應(yīng)用】

植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？冬季時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選擇紅色、藍(lán)色還是無色的大棚塑料薄膜？在功率相同的情況下，應(yīng)該選擇什么顏色(藍(lán)紫光或紅光/白光)的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源？【提示】（1）綠色光源發(fā)出綠色的光，這種波長的光線不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用中制造有機(jī)物。（2）無色。由于太陽光由七色光組成，所以用無色透明的塑料薄膜，植物獲得的光能更多。（3）藍(lán)紫光或紅光。在照明燈功率相同的情況下，用發(fā)藍(lán)紫光或紅光的照明燈，植物利用光能的效率最高。解釋葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)任務(wù)：閱讀教材100頁“思考·討論”和葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖,思考下列問題目標(biāo)二【思考與討論】1.如何分析恩格爾曼的第一個實(shí)驗(yàn)結(jié)果?該實(shí)驗(yàn)說明了什么?【提示】恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)有兩組對照:實(shí)驗(yàn)1中需氧細(xì)菌只分布在點(diǎn)光源附近,黑暗處無需氧細(xì)菌,說明產(chǎn)生氧氣需要光照;實(shí)驗(yàn)2中各處都有光照,但需氧細(xì)菌只分布在葉綠體附近,說明產(chǎn)生氧氣需要葉綠體。該實(shí)驗(yàn)中需氧細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中,說明氧氣是由葉綠體在光照條件下釋放出來的,同時說明植物通過葉綠體利用光能。【思考與討論】2.恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有哪些巧妙之處？【提示】1.實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌。

水綿的優(yōu)點(diǎn)是葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察。

好氧細(xì)菌的優(yōu)點(diǎn)是可確定釋放氧氣多的部位。2.沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光干擾3.用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實(shí)驗(yàn)。4.臨時裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。【思考與討論】3.葉綠體有怎樣的結(jié)構(gòu)？其結(jié)構(gòu)是怎樣與功能相適應(yīng)的？【提示】

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(jìn)行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)【知識生成】

1.葉綠體是光合作用的場所2.葉綠體的結(jié)構(gòu)：

松土是許多農(nóng)作物栽培中經(jīng)常采取的一項(xiàng)措施。試分析農(nóng)田松土給農(nóng)作物的生長、當(dāng)?shù)氐乃帘３忠约叭驓夂蜃兣确矫婵赡軒淼挠绊懀⒅赋鋈绾伪M量減少不利影響?！厩榫硲?yīng)用】【提示】松土可以使根部細(xì)胞進(jìn)行充分的有氧呼吸，從而有利于根系的生長和對無機(jī)鹽的吸收，促進(jìn)作物生長，吸收更多的CO2，緩解全球氣候變暖現(xiàn)象；增強(qiáng)根系的水土保持能力；避免根細(xì)胞由于無氧呼吸產(chǎn)生酒精對根系造成的傷害。此外，松土透氣還有