5.4捕获光能的色素和结构课件（22张ppt）2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

(共22张PPT)
捕获光能的色素和结构
一、绿叶中色素的提取和分离
（一）原理
提取原理
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
分离原理
绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。
（二）方法
纸层析法
新鲜菠菜叶
（三）选材
新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）
选新鲜绿色的叶片，使滤液中的色素含量高
（四）步骤
1.提取绿叶中的色素
将绿叶的主叶脉剪去，剪碎叶片，放入研钵中。
1
放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5~10mL无水乙醇。
迅速、充分地进行研磨。
利用基部放有单层尼龙布的玻璃漏斗对研磨液进行过滤。
将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。
2
3
4
5
研磨时加入无水乙醇，目的是溶解色素。
研磨时加入二氧化硅，目的是研磨充分。
研磨时加入碳酸钙，目的是防止色素被破坏（保护色素）。
迅速充分研磨目的是为了防止乙醇挥发，防止色素分解。
用单层尼龙布能过滤叶脉及SiO2等研磨液中的杂质。不能用滤纸过滤，滤纸会吸附色素，降低滤液中色素的含量，使实验效果不明显。
加塞棉塞目的是减少乙醇挥发，防止色素氧化。
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。
滤纸预先干燥处理，干燥滤纸透性好、吸收滤液多，使层析液在滤纸上快速扩散。
滤纸条下端要剪去两角，使层析液同步到达滤液细线，防止色素带不整齐（避免边缘效应）
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，待滤液干后，再重画一到两次。 （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）。
滤液细线要求细、直、齐；
使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再重画1-2次，为积累更多色素，使分离后色素带清晰分明。
4.分离绿叶中的色素
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
滤液细线不能触及层析液，防止色素直接溶解于层析液中而无法得到色素带
加棉塞或加盖的目的是防止层析液挥发
5.观察与记录
胡
黄
a
b
①提取色素
②制备滤纸条
③画滤液细线
④分离色素
研磨
过滤
收集滤液
干燥滤纸
剪滤纸条
铅笔画线
吸取滤液
用滤液画线
重复画线
叶绿体中色素的提取和分离实验步骤归纳
⑤观察与记录
过程 注意事项 操作目的
提取色素 1 选鲜嫩、深绿色的叶片
2 研磨时加无水乙醇
3 加少量SiO2和CaCO3
4 迅速、充分研磨
5 盛滤液的试管管口加棉塞
分离色素 1 滤纸预先干燥处理
2 滤液细线：直、细、均匀
3 滤液细线干燥后重复画一两次
4 滤液细线不触及层析液
使滤液中色素含量高
溶解叶绿体中的色素
研磨充分和保护叶绿素
防止乙醇蒸发，并充分溶解色素
防止乙醇挥发和色素氧化
使层析液在滤纸上扩散速度快
使分离的色素带平整、不重叠
使分离的色素带清晰分明
防止色素直接溶解到层析液中
实验中的注意事项和操作目的归纳
（五）实验异常结果分析
1.色素带全部较浅或没有的可能原因
2.叶绿素a和叶绿素b色素带较浅或者没有的可能原因
3.滤纸条色素带重叠
①研磨不充分或未加SiO2，色素未能充分提取出来（浅）
②材料过少或无水乙醇过多，色素溶液浓度小（浅）
③画滤液细线的次数偏少（浅）或忘记画滤液细线（没有）
④滤液细线接触层析液，且时间较长，色素溶解到层析液中（没有）
①选取的叶片是嫩黄叶或者老叶
②未加CaCO3，叶绿素部分被破坏
③色素提取液放置时间过长，导致叶绿素分解
滤纸条没经干燥处理，滤液细线未达到细、直的要求，导致色素扩散不一致
例.[2019·江苏卷]如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(　 　)
A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
D
例.如图1所示为某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验的流程，请分析回答下列问题：
(1)提取色素时为了研磨充分应加入__________，纸层析法分离色素的原理是 __________________________________________________________________。
(2)纸层析法分离色素的“结果①”如图2所示，其中共有的色素带的颜色是____________，据此能得出的结论是___________________。
SiO2
色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散的快，反之则慢
橙黄色、黄色
叶绿素的形成需要光
例.如图1所示为某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验的流程，请分析回答下列问题：
(3)将刚制备的等量的韭菜和韭黄的色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在______(填“蓝紫”或“红”)光区域。将制得的韭菜色素滤液放在强光下曝光1～2 h，再重复上述实验，其结果与韭黄色素滤液的实验结果基本一致，其原因是______________________________。
(4)一分子叶绿素中含有一个Mg2＋(可被H＋、Cu2＋等置换)。将韭菜色素滤液用质量分数为5%的HCl溶液处理一段时间后，其颜色与研磨过程中未加入________时的颜色相似。
红
叶绿素不稳定，在强光下易分解
CaCO3
二、色素的种类及对光的吸收
吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上
叶绿素的功能：吸收、传递、转化光能
P98.阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱。
光吸收量
叶绿素b
叶绿素a
类胡萝卜素
波长/nm
①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；
②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同；类胡萝卜素和叶绿素的吸收峰值不同
③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光；
④叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
叶片呈绿色的原因？秋天叶片变黄的原因？
枫叶秋天变红色的原因？
学以致用
知识拓展
比较项目 光合色素 细胞液色素
存在部位 叶绿体 液泡
溶解性 脂溶性 水溶性
代表种类 类胡萝卜素和叶绿素 花青素
颜色 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫
颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色
红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。
胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。
植物色素
例.（2017年海南卷）将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是（　 　）
A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B.若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C.若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生
D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
A
例.(2022汇编)下列关于高等植物叶绿体及分布其中的色素的叙述，正确的是(　 )
A.镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺乏镁会导致叶片发黄
B.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
C.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
E.秋天叶片变黄或变红的原因是因为叶绿素在低温下分解，叶片呈
现类胡萝卜素的颜色
F.植物细胞内的色素都可以吸收、传递和转化光能
G.温室种植蔬菜时应选用无色透明的玻璃，不应使用红色或蓝紫色的玻璃
H.叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶
ACGH