資源簡介

5.4.1 捕獲光能的色素和結構
學習目標 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.解釋葉綠體適于進行光合作用的結構特點
學習任務
引入： 光合作用是唯一能夠捕獲和轉化光能的生物學途徑。無論是在植物工廠里，還是在自然界，植物捕獲光能要依靠特定的物質和結構。 綠葉中究竟有哪些色素呢？
目標一：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1：觀看視頻《綠葉中色素的提取與分離》，結合教材P98-99的實踐與探究，了解實驗原理、步驟及實驗現象。 【思考】1.閱讀教材，說出色素提取和分離的原理、分離色素的方法是什么？【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，易溶于有機溶劑，因此可用無水乙醇等有機溶劑來提取。 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散速度快；溶解度低的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度慢。分離色素的方法：紙層析法2.濾紙條上各種色素帶的寬度、色素帶與濾液細線之間的距離均不相同，通過推理找出原因。 綠葉中有四種色素；色素帶越寬，說明色素含量越大；色素帶離濾液細線越遠，說明溶解度越大。3.實驗所得結果與圖3-2-7中色素分布情況有差異嗎？嘗試分析原因。（1）收集到的濾液中綠色過淺的原因分析【提示】①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出來。②使用放置數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。（2）濾紙條看不見色素帶【提示】濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。【補充】葉綠素和胡蘿卜素的結構【補充】花青素花青素，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大部分與之有關。在植物細胞液泡不同pH 條件下，花青素使花瓣、葉片等呈現五彩繽紛的顏色。 【情境應用】為何葉片在春天和夏天一般是綠色的,而在秋天是黃色的 【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葉綠素的綠色。葉綠素不穩定,在秋天時,低溫使葉綠素被分解,葉片中只含有類胡蘿卜素,葉片呈現類胡蘿卜素的顏色。 任務2：觀看色素對光的吸收示意圖，了解色素的功能 實驗結果表明： 葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。【情境應用】1.植物工廠里為什么不用發綠光的光源？冬季時，為了增加蔬菜的產量，應該選擇紅色、藍色還是無色的大棚塑料薄膜？在功率相同的情況下，應該選擇什么顏色(藍紫光或紅光/白光)的照明燈為蔬菜補充光源？【提示】（1）綠色光源發出綠色的光，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）藍紫光或紅光。在照明燈功率相同的情況下，用發藍紫光或紅光的照明燈，植物利用光能的效率最高。【知識生成】
目標二：解釋葉綠體適于進行光合作用的結構特點任務：結合恩格爾曼的實驗示意圖和葉綠體的結構示意圖,思考下列問題 【思考】1.如何分析恩格爾曼的第一個實驗結果 該實驗說明了什么 【提示】恩格爾曼的實驗有兩組對照:實驗1中需氧細菌只分布在點光源附近,黑暗處無需氧細菌,說明產生氧氣需要光照;實驗2中各處都有光照,但需氧細菌只分布在葉綠體附近,說明產生氧氣需要葉綠體。該實驗中需氧細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。2.恩吉爾曼實驗設計有哪些巧妙之處？【提示】（1）實驗材料選擇水綿和好氧細菌。 水綿的優點是葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察。 好氧細菌的優點是可確定釋放氧氣多的部位。（2）沒有空氣的黑暗環境排除了氧氣和光干擾（3）用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。（4）臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。3.葉綠體有怎樣的結構？其結構是怎樣與功能相適應的？【提示】葉綠體內部巨大的膜表面上，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中，還有許多進行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結構基礎【知識生成】1.葉綠體是光合作用的場所2.葉綠體的結構：
總結：
植物工廠
正常的玉米植株（綠色）
和白化玉米植株（白色）
25.4.1捕獲光能的色素和結構
學習目標 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.解釋葉綠體適于進行光合作用的結構特點
學習任務
目標一：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1：觀看視頻《綠葉中色素的提取與分離》，結合教材P98-99的實踐與探究，了解實驗原理、步驟及實驗現象。 【思考】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？2.觀察下圖，說出圖中實驗步驟的操作要點。 3.濾紙條上有幾條色素帶？色素帶的分布情況說明了什么？ 4.綠葉中色素的提取和分離實驗的異常現象分析（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【補充】葉綠素和胡蘿卜素的結構【補充】花青素花青素，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大部分與之有關。在植物細胞液泡不同pH 條件下，花青素使花瓣、葉片等呈現五彩繽紛的顏色。 【情境應用】為何葉片在春天和夏天一般是綠色的,而在秋天是黃色的 任務2：觀看色素對光的吸收示意圖，了解色素的功能 【情境應用】1.植物工廠里為什么不用發綠光的光源？冬季時，為了增加蔬菜的產量，應該選擇紅色、藍色還是無色的大棚塑料薄膜？在功率相同的情況下，應該選擇什么顏色(藍紫光或紅光/白光)的照明燈為蔬菜補充光源？
目標二：解釋葉綠體適于進行光合作用的結構特點任務：結合恩格爾曼的實驗示意圖和葉綠體的結構示意圖,思考下列問題 【思考】1.如何分析恩格爾曼的第一個實驗結果 該實驗說明了什么 2.恩吉爾曼實驗設計有哪些巧妙之處？3.葉綠體有怎樣的結構？其結構是怎樣與功能相適應的？
總結：
2

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