5.4.1 捕获光能的色素和结构
学习目标 1.尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能2.解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点
学习任务
引入： 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。无论是在植物工厂里，还是在自然界，植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。 绿叶中究竟有哪些色素呢？
目标一：尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能任务1：观看视频《绿叶中色素的提取与分离》，结合教材P98-99的实践与探究，了解实验原理、步骤及实验现象。 【思考】1.阅读教材，说出色素提取和分离的原理、分离色素的方法是什么？【提示】提取色素的原理：叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇等有机溶剂来提取。 分离色素的原理：不同色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度低的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。分离色素的方法：纸层析法2.滤纸条上各种色素带的宽度、色素带与滤液细线之间的距离均不相同，通过推理找出原因。 绿叶中有四种色素；色素带越宽，说明色素含量越大；色素带离滤液细线越远，说明溶解度越大。3.实验所得结果与图3-2-7中色素分布情况有差异吗？尝试分析原因。（1）收集到的滤液中绿色过浅的原因分析【提示】①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。（2）滤纸条看不见色素带【提示】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。【补充】叶绿素和胡萝卜素的结构【补充】花青素花青素，是自然界一类广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质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同pH 条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现五彩缤纷的颜色。 【情境应用】为何叶片在春天和夏天一般是绿色的,而在秋天是黄色的 【提示】叶片中叶绿素的含量高,且两种叶绿素的颜色是较深的绿色,类胡萝卜素的含量少,且类胡萝卜素的颜色是较浅的黄色,所以叶片在春天和夏天呈现叶绿素的绿色。叶绿素不稳定,在秋天时,低温使叶绿素被分解,叶片中只含有类胡萝卜素,叶片呈现类胡萝卜素的颜色。 任务2：观看色素对光的吸收示意图，了解色素的功能 实验结果表明： 叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。【情境应用】1.植物工厂里为什么不用发绿光的光源？冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(蓝紫光或红光/白光)的照明灯为蔬菜补充光源？【提示】（1）绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。（2）无色。由于太阳光由七色光组成，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得的光能更多。（3）蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高。【知识生成】
目标二：解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点任务：结合恩格尔曼的实验示意图和叶绿体的结构示意图,思考下列问题 【思考】1.如何分析恩格尔曼的第一个实验结果 该实验说明了什么 【提示】恩格尔曼的实验有两组对照:实验1中需氧细菌只分布在点光源附近,黑暗处无需氧细菌,说明产生氧气需要光照;实验2中各处都有光照,但需氧细菌只分布在叶绿体附近,说明产生氧气需要叶绿体。该实验中需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的,同时说明植物通过叶绿体利用光能。2.恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？【提示】（1）实验材料选择水绵和好氧细菌。 水绵的优点是叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。 好氧细菌的优点是可确定释放氧气多的部位。（2）没有空气的黑暗环境排除了氧气和光干扰（3）用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。（4）临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。3.叶绿体有怎样的结构？其结构是怎样与功能相适应的？【提示】叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础【知识生成】1.叶绿体是光合作用的场所2.叶绿体的结构：
总结：
植物工厂
正常的玉米植株（绿色）
和白化玉米植株（白色）
25.4.1捕获光能的色素和结构
学习目标 1.尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能2.解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点
学习任务
目标一：尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能任务1：观看视频《绿叶中色素的提取与分离》，结合教材P98-99的实践与探究，了解实验原理、步骤及实验现象。 【思考】1.色素提取和分离的原理分别是什么？分离色素方法是什么？2.观察下图，说出图中实验步骤的操作要点。 3.滤纸条上有几条色素带？色素带的分布情况说明了什么？ 4.绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析（1）收集到的滤液中绿色过浅的原因分析（2）滤纸条看不见色素带【补充】叶绿素和胡萝卜素的结构【补充】花青素花青素，是自然界一类广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质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同pH 条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现五彩缤纷的颜色。 【情境应用】为何叶片在春天和夏天一般是绿色的,而在秋天是黄色的 任务2：观看色素对光的吸收示意图，了解色素的功能 【情境应用】1.植物工厂里为什么不用发绿光的光源？冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(蓝紫光或红光/白光)的照明灯为蔬菜补充光源？
目标二：解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点任务：结合恩格尔曼的实验示意图和叶绿体的结构示意图,思考下列问题 【思考】1.如何分析恩格尔曼的第一个实验结果 该实验说明了什么 2.恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？3.叶绿体有怎样的结构？其结构是怎样与功能相适应的？
总结：
2
