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色素的提取和分离 色素的提取原理 绿叶中的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。 色素的分离原理 绿叶中的色素不只一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的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，几分钟后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。 目的要求 1．进行绿叶中色素的提取和分离。 2．探究绿叶中含有几种色素。 材料用具 新鲜的绿叶(如菠菜的绿叶)。干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒（10mL)，天平。 无水乙醇(如果没有无水乙醇，也可用体积分数为95%的乙醇，但要加入适量的无水碳酸钠，以除去乙醇中的水分)，层析液(由20份在60 -90℃下分馏出来的石油醚,2份丙酮和1份苯混合而成)，二氧化硅和碳酸钙。 方法与步骤： 1．提取绿叶中的色素 （1）称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。 （2）向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10mL无水乙醇，进行迅速、充分的研磨。(二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。) （3）将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗基部放一块单层尼龙布)中进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 2．制备滤纸条 将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线。 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，再画一两次。 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。注意，不能让滤液细线触及层析液。(也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。) 5．观察与记录 观察试管内滤纸条上出现了几条色素带，以及每条色素带的颜色。将观察结果记录下来。 注意： 〠应选取幼嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。 〠研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。 〠加入SiO2的目的研磨充分，便于色素的释放。 〠加入CaCO3的目的防止色素被破坏。 〠无水乙醇的目的提取色素，层析液的目的分离色素。（液泡中的色素是水溶性的，而叶绿体中的色素是脂溶性的） 〠制备滤纸条要剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散均匀，整齐，便于观察实验结果。 〠用毛细吸管画滤液细线时，要求细、齐、直；且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。 〠滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样。 〠滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。 捕获光能的色素
注意： 〠四种色素都能捕获和传递光能，但只有特殊状态的叶绿素a能转化光能。 〠光合作用所利用的光都是可见光；可见光也是一种电磁波，可见光的波长是400~700nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于400nm的光是紫外光，波长大于760nm的光是红外光。 〠叶绿素a/b的元素构成：C、H、O、N、Mg；胡萝卜素：C、H；叶黄素：C、H、O。 〠叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。 〠叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。 光合作用探究历程 资料一 17世纪初，海尔蒙特的柳树实验。
实验结论： 柳树重量的增加来自雨水而并非来自土壤。 资料二 1771年，普利斯特利的实验
实验结论： 植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变浑浊的空气。 资料三 1779年，英格豪斯3个月里做了500多次植物更新空气的实验。
实验结论： 普利斯特利的实验只有在有光照射下才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。 资料四 由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下吸收二氧化碳，放出氧气。 资料五 1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。 资料六 1864年，德国植物学家萨克斯的天竺葵实验。
实验结论： 光合作用的产物除了氧气外还有淀粉。 资料七 1880年，德国科学家恩格尔曼水绵和好氧细菌实验。（第一个实验）
实验结论： 氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
恩格尔曼在证明光合作用放氧部位是叶绿体后，紧接着又做了一个实验:他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。从这一实验你能得出什么结论? 结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。
资料八 ① 19世纪末
② 1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。 ③1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。
实验结论： 证明水的光解可以产生O2，但不能说明O全部来自于H2O；水的光解和糖类的合成不是一个化学反应。 资料九 1941年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究。他们用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。
实验结论： 光合作用释放的氧气来自水。 资料十 20世纪40年代，科学家开始用放射性同位素14C做实验研究这一问题。美国科学家卡尔文（M.Calvin， 1911-1997）（图5-14）等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做实验：用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环（碳循环/暗反应）。
同位素标记 同位素：质子数相同，中子数不同的同一元素。用同位素标记的化合物，化学性质不变，也可以参与生物体内的生化反应。
光合作用的过程
注意： 〠水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP+和H+结合形成NADPH。 〠C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1、5-二磷酸（RuBP）。 1．光反应阶段
2 ．暗反应阶段
注意： 〠光反应产生的ATP和[H]只能用于暗反应，暗反应所需要的ATP和[H]也只能来源于光反应。 〠暗反应中C3接受光反应产生的ATP和NADPH中能量，被NADPH还原。 〠呼吸作用中产生的[H]是指NADH，用于还原丙酮酸或者和O2结合生成水；呼吸作用产生的ATP用于除暗反应以外的各种生命活动。 〠光合作用在叶绿体中进行，但叶绿体不是进行光合作用的必备结构，比如：蓝细菌（蓝藻）也能进行光合作用。 〠捕获光能的色素位于类囊体薄膜上。具体的说氧气是在类囊体腔中产生的，氧气跨膜运输时需要穿过类囊体薄膜。 探究光合的影响
实验结果： 同一时间段内各实验装置中1组小烧杯中小圆形叶片浮起的数量最多，3组小烧杯最少。 实验结论： 在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。
注意： 〠海洋中的藻类植物，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深，这与光能的捕获有关。 〠不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。 〠哈密地区位于我国的高纬度地区（夏季的白天长），阳光充足，而且光照强烈，所以哈密瓜植株的叶片进行光合作用的时间长，光合作用的强度大，积累的糖类自然就会很多。哈密地区夜间温度比较低，哈密瓜植株的细胞呼吸相对比较弱，消耗的糖类物质就会比较少。这样，哈密瓜内积存的糖类比较多。哈密瓜细胞内的糖类在有关酶的催化作用下，最终转化成果糖和葡萄糖，所以哈密瓜特别甜。 化能合成作用 除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。 例如，生活在土壤中的硝化细菌，不能利用光能，但是能将土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2），进而将亚硝酸氧化成硝酸（HNO3）。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。
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