5.4 光合作用和能量转化 一 捕获光能的色素和结构 叶子概念车 叶子概念车是一款能够充 分利用太阳能、风能以及空 气中的二氧化碳从而产生电 能驱动的新能源汽车。车顶 的大叶子是一个光电转化器 ，能把太阳能转化为电能。 教学目标 01 认同叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场 所相适应。 ( 生命观念） 目标 02 理解“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理， 学会探究实验的设计思路。（科学思维） 欢迎来到智慧植物工厂 ？？ 问题探讨 1. 植物工厂和自然界相比有何优 势？ 植物工厂可以通过人工精密的控 制光照、温度、湿度、二氧化碳 浓度和营养液成分等外界条件。  空间利用更充分 植物工厂 2. 靠人工光源生产蔬菜有什么好 处？ 可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造 成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可 以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。 一、捕获光能的色素和结构 思考：“白化苗”能持续正常地生长吗？ 不能进行光合作用，不能持续正常地生长。 光合作用与细胞中的色素有关。 思考：细胞哪些结构含有色素？ 液泡：花青素 叶绿体：多种光合色素 只有叶绿体中的 色素可以捕获光能。 一、捕获光能的色素 （一）实验：绿叶中色素的提取和分 离 1. 实验原理 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 （ 1 ）提取原 。 理 提取方法 无水乙 醇 绿叶中色素在层析液 ( 汽油 ) 中的溶解度不同 （ 2 ）分离原理 。 分离方法 溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度 慢 纸层析法 2. 实验步骤 （ 1 ）提取色素 材料 :5g 鲜叶 ① 研磨 药品 SiO2—— 有助于研磨充分 CaCO3 —— 防止色素被破坏 无水酒精——溶解色素 ② 过滤：获取绿色滤液（试管口加棉花防挥 发） （ 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； 剪去两角的原因 ？ 1c m 防止层析液在滤纸条的边缘扩散过 快而使形成的色素带不整齐 （ 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； 要求：（ 1 ）细直匀 防止色素带重叠而影响分离效果 （ 2 ）干燥后重复 1—2 次 滤液细线 画滤液细 增加色素量，使分离出的色素 带清晰 4. 分离绿叶中的色素 培养皿 层析液 插滤纸条 （ 1 ）为何滤液细线不能触及层析 （防止色素溶解在层析液中） 液？ （ 2 ）为何要盖上培养 （防止层析液挥发，因其易挥发且有 分离绿叶中的色素效果图 3 、实验结果 绿叶 中光 合素 色的 种类 胡萝卜素（橙黄色） 类胡萝卜素 ( 占 1/4) 叶绿素 ( 占 3/4) 叶黄素（黄色） 叶绿素 a （蓝绿色） 叶绿素 b （黄绿色） 绿叶中光合素色的功能：吸收、传递和转化光能 绿叶中光合素色的比较 色素种类 色素颜色 色素含量 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 a 叶绿素 b 溶解度 扩散速度 橙黄色 最少 最高 黄色 较少 较高 最 快 较快 蓝绿色 最多 较低 较慢 黄绿色 较 多 最低 叶绿素由 C 、 H 、 O 、 N 、 Mg 构成 最慢 4. 绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析 （ 1 ）滤纸条上色素带颜色较浅原因分 析 ① 未加入二氧化硅，研磨不充分，色素未能充分提取。 ② 称取绿叶过少或加入无水乙醇过多 ，色素浓度小。 ③ 未加碳酸钙或加入量过少，色素分子部分被破坏。 ④ 没有选择新鲜、浓绿的叶片，含色素少。 (2) 滤纸条色素带重叠 : 没经干燥处理 , 滤液细线不能达到细、直、匀的要求 , 使色 素扩散不一致造成的。 (3) 滤纸条看不到色素带 : ① 忘记画滤液细线 ; ② 滤液细线接触到层析液 , 且时间较长 , 色素全部溶解到层 析液中。 (4) 滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带 : 未加碳酸钙导致叶绿素被破坏。 材料： 太阳光是由不同波长的光组合成的复合光，不同波长 的光，颜色不同，可见光的波长是 400-760nm ；波 长小于 400nm 的光是紫外光；波长大于 760nm 的光 是红外光。 学生思考： 1. 四种光合色素吸收的是什么光？ 2. 四种光合色素对光的吸收有什么差别 一、捕获光能的色素 （二）色素的吸收光谱 对比分析 叶绿素溶液 类胡萝卜素溶液 蓝紫光、红 叶绿素主要吸收 ______________ 光 类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光 ________ 400 叶 绿 素 a 叶 绿 素 b 类胡萝卜素 吸 收 光 能 的 百 分 比 500 600 波长 /nm 700 • 叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光 • 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。