光合作用(一)—光合色素的提取、分离及作用
光合作用色素的提取与分离
光合作用色素的提取与分离光合作用是一种生物化学过程，通过此过程，植物能够将太阳能转化为化学能，从而合成有机物质并释放出氧气。
光合作用中的一个重要过程是色素的提取和分离。
本文将介绍光合作用和色素提取与分离的相关知识。
光合作用是植物和一些蓝细菌中独特的能量转化过程，其主要发生在叶绿体中。
叶绿体是植物细胞中的细胞器，其中含有叶绿素，是光合作用的关键色素。
除叶绿素外，还存在一些辅助色素，如类胡萝卜素和类黄酮等，它们能够吸收不同波长的光。
这些色素通过吸收光的能量，将其转化为化学能，用于光合作用中的反应。
为了提取和分离植物中的色素，可以采用醇提法。
首先，将新鲜的植物叶片粉碎，并加入适量的酒精，使植物细胞中的色素溶解在酒精中。
然后，利用过滤纸等过滤掉固体颗粒，得到色素溶液。
为了更好地分离色素，还可以使用色谱法。
色谱是一种物质分离和纯化的技术，广泛应用于化学、生物和药学研究中。
最常用的色谱技术是色谱柱法，其中包括薄层色谱和柱层析。
在色谱柱中，可以使用不同的移动相和静相来分离样品中的化合物。
在色素的提取和分离过程中，最常用的色谱方法是高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）。
HPLC是一种通过液体相进行分离的色谱法，其中移动相是液体，静相是固体。
HPLC的优点是分离速度快、分离效果好、分离力强，因此被广泛用于色素的分离和纯化。
在HPLC中，可以根据色素的特性选择合适的柱和移动相来实现色素的分离。
在柱中，色素将根据其极性和亲水性被不同程度地吸附，并在移动相的推动下通过柱。
通过调整移动相的组成和流速等参数，可以有效地分离和纯化不同的色素。
通过色素的提取和分离，我们可以了解植物中不同色素的含量和组成，从而更深入地了解光合作用的过程和机制。
此外，色素的提取和分离也可以应用于其他领域，如食品和医药等，用于分析和检测。
总之，光合作用是一种重要的生物化学过程，通过色素的提取和分离，我们可以更好地了解光合作用的机制。
光合作用(光合色素的提取与分离实验讲解)教案
微格教学教案设计表
学科：高中生物执教者：xxx 年级：高二日期：xx.xx.xx 教学课题必修一 3.4光合作用(光合色素的提取与分离实验讲解）
教学目标1、讲解光合色素分离与提取的原理
2、分析实验的步骤
技能目标1、通过实验学会提取和分离光和色素的方法，加深光和色素在光合作用中的所起的地位和作用
教师行为学生行为
导入（30s）：在前面的课程当中我们
已经知道了，绿色植物利用光合色素，
在叶绿体中进行光合作用，那么这些
光合色素到底有哪些种类呢？今天我
们通过一个实验，把这些色素提取并
且分离出来，对它们进行区分了解。
板书标题：一、光合色素的提取与分离
（一）、提取(6min)
选材
有机溶剂
研磨SiO2 （石英砂）
CaCO3
过滤
叶绿体中的色素是脂溶性色素，不溶于水，
我们用有机溶剂来溶解色素。
为了研磨充分，我们用粗糙的石英砂颗粒，
帮助研磨。
由于在淹没过程中，会使中央液泡破裂，其
中的有机酸会释放，分解色素，加入碳酸钙，
中和有机酸，保护色素不被分解。
我们只需要溶有色素的乙醇溶液，为了出去。
实验：光合色素的提取与分离
过滤：将研磨后的液体过滤，除去残渣
浓缩：将滤液用旋转蒸发仪进行浓缩，即可得到光合色素的提 取液
光合色素的分离原理
添加项标题
纸层析法：利用不同色素在层析液中溶解度不同，随着层析液在 滤纸上的扩散速度不同而分离色素
添加项标题
在农业生产中，实验结论可以指导育种工作，通过改良植物的光合色素组成以 提高作物的产量和品质。
实验结论还可以应用于环境保护领域，通过研究植物光合色素的特性，为植物 修复重金属污染和水体富营养化等环境问题提供理论依据和实践指导。
THANK YOU
汇报人：XX
原理：混合色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩 散速度不同，从而将不同色素分离
添加项标题
分离过程：将研磨液点在滤纸上，用毛细管吸取层析液，沿滤纸 边缘画出一条滤液细线，待滤液干后，再重复操作数次
添加项标题
结果：不同色素在层析液中溶解度不同，扩散速度不同，从而在 滤纸上分离出不同的色素带
实验试剂：无水乙醇、层 析液等
其他辅助材料：量筒、烧 杯等
实验材料的处理
新鲜菠菜叶的采集和保存 研磨前对叶片进行清洗和整理 研磨过程中加入适量石英砂和碳酸钙 过滤后得到的滤液进行离心分离
实验材料的保存
新鲜叶片清洁，确保无 残留物
滤纸：存放在 干燥通风处， 避免受潮
光合色素的作用
光合色素能够吸收光能，将能量转化为活跃的化学能 光合色素能够将水分解为氧气和活跃的氢，同时将二氧化碳还原为糖 光合色素能够将光能转化为化学能，并储存在有机物中 光合色素能够将光能转化为化学能，为植物的生长和发育提供能量
03
实验材料
实验光合色素的提取和分离
光合作用的条件——色素
太阳光 〔白光〕
溶剂
分光
三棱镜
叶绿体色 素提取液
分光
太阳光光谱
叶绿体色素吸收光谱
资料
分析 各种光合色素主要吸收什么光？
(%)
主要光合色素光
绿
率 60 叶
素
绿
b
40 素
类
a
胡
萝
20
卜
素
0
400 500
600
700
波长（nm）
应用:
1.我们平常吃的韭黄和蒜黄是怎么培育出来的? 在黑暗条件下
2.如果土壤缺镁,植物的叶片会出现什么异常变化呢? 叶片受损伤的程度不同,老叶先受损变黄,而幼叶暂时不 会受到缺镁的损伤,依然鲜绿
3.为什么绝大多数植物叶片是绿色的? 而到了秋天叶片又会变黄，少数植物的叶片会变红，这 又如何解释？ 秋天,温度变低,叶绿素的合成速度变慢或停顿,而类胡萝 卜素比较稳定,所以叶片呈现黄色
防止丙酮挥发，污染空气
防止色素溶于层析液中
注意：实验后一定要用肥皂洗手。
1 本实验的关键是什么?
(1)提取光合色素过程中,关键是迅速 (2)滤液细线要细,直,齐,颜色深是使本实验的结 果明显,清晰的关键 (3)用纸层析法别离色素时,特别要注意滤液细线 一定要高于层析液
2 从上到下滤纸条上有几条色素带?分 别呈什么颜色?分别是哪种光合色素?
画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画细线，待
滤液干后，再画一次,共画3-4次。
细、直、齐
防止滤液线过粗而使色素带重叠 加大浓度，使色素带清晰
别离色素
将2ml层析液倒入大小烧杯中，将滤纸条〔有滤液细 线的一端朝下〕轻轻插入层析液中，然后用培养皿
光合作用(一)—光合色素的提取、分离及作用
05
光合色素与植物生 长的关系
光合色素对植物生长的影响
光合色素吸收光能 为光合作用提供能 量促进植物生长。
光合色素的种类和 数量影响植物的生 长速度和发育阶段。
光合色素的合成需 要营养物质的供应 缺乏营养物质会影 响光合色素的合成 从而影响植物生长 。
光合色素的合成还 受到光照、温度等 环境因素的影响这 些因素的变化也会 影响植物的生长。
传递电子：光合色 素在光反应中传递 电子参与水的光解 和NDP+的还原生 成氧气和TP。
保护细胞：光合色素能 够吸收和散射太阳光减 少对细胞的伤害同时能 够消除自由基对细胞的 损害。
调节光合作用：光合 色素能够调节光合作 用的速率适应不同的 光照条件保证植物的 正常生长和发育。
光合色素对植物生长的影响
吸收光能：光合 色素能够吸收光 能并将其转化为 化学能用于合成 有机物。
保护作用：光合 色素能够吸收和 散射太阳光减少 对光合器官的伤 害。
调节温度：光合 色素能够吸收热 量降低叶片温度 提高植物的抗逆 性。
调节水分：光合 色素能够调节植 物体内的水分平 衡增强植物的抗 旱性。
光合色素的生物合成和降解途径
色素含量：不同 植物中色素含量 不同
色素分离：通过 纸层析法分离色 素不同色素在层 析纸上的移动速 度不同
色素颜色：不同 色素呈现不同的 颜色如叶绿素呈 蓝绿色叶绿素b 呈黄绿色类胡萝 卜素呈橙黄色
03
光合色素的作用
光合色素在光合作用中的角色
吸收光能：光合色素能 够吸收光能并将其转化 为化学能为光合作用的 进行提供动力。
观察：观察分离后的色 素带可以看到不同颜色 的色素带如叶绿素、叶 绿素b、胡萝卜素等。
实验：光合色素的提取和分离
光照下培养 （韭菜）
黑暗中培养 （韭黄）
实验
光合色素的 提取和分离
本课学习目标
1、掌握光合色素的提取原理和分离原理。 2、掌握光合色素的提取方法和分离方法。 3、熟练完成实验操作过程。 4、说出光合色素的种类和名称。
一、实验原理
1．光合色素易溶于丙酮或酒精等有机溶剂而 不溶于水，所以可用无水乙醇来提取色素。
3.分离色素
★层析液不能 没及滤液线
五、实验现象
胡萝卜素（橙黄色）最窄
叶黄素（黄色）第3宽
滤
液
叶绿素a(蓝绿色) 最宽
细
线
叶绿素b(黄绿色)第2宽
亲自动手做实验吧！ 好开心哪！
研磨—过滤—制备滤纸条
—划滤液细线—分离色素
课堂小提问
1、色素提取为何不用水，而用无水乙醇，有其他替 代溶剂吗？ 2、过滤为何不用滤纸，而用尼龙布？ 3、为什么要将滤纸条的一端剪去两个角？如果不剪 去会怎么样呢？（可设计一个对照实验） 4、为什么要重复画线？如果只画一次会怎么样呢？ 5、为什么滤液细线不能触及层析液？如果接触了又 会怎么样呢？ 6、滤纸条上出现了几条色素带，其排列顺序怎样？ 宽窄如何？这说明了什么？
四、实验步骤
（一）提取色素：
材料:5g新鲜菠菜叶片
1.研磨
SiO2——使研磨充分
药品 CaCO3 ——防止色素破坏
无水乙醇——溶解色素
2.过滤： 将获取的滤液
收集在试管中或 收集在培养皿中
（二）分离色素 1.制备滤纸条 2.画滤液细线
或
铅笔线 画铅笔细线
滤液细线 画滤液细线
★要求：细而齐 重复2—3次
2 ．不同色素在层析液中溶解度不同，溶解 度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之 则慢，从而使各种色素相互分离。
光合作用色素的提取和分离
光合作用色素的提取和分离光合作用是一种通过植物叶绿素吸收光能并将其转化为化学能的过程。
光合作用的关键步骤是光合色素吸收光能，产生电子激发态，进而传递给反应中心，最终产生ATP和NADPH。
因此，光合色素的提取和分离对于研究光合作用的机制和过程非常重要。
光合色素主要有叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、脱氧胡萝卜素等。
这些色素分子在可见光区域吸收不同波长的光线，从而产生色彩。
下面将介绍提取和分离光合色素的常用方法：1.酸醇提取法：该方法使用乙醇和酸性环境来提取光合色素。
首先将植物组织粉碎，然后加入酸性乙醇溶液中，使用浸泡或超声法将色素释放到溶液中。
随后，使用离心机将溶液离心，并将上清液取出。
最后，使用色谱等方法进行光合色素的分离和纯化。
2.柳银离子交换法：该方法使用柳银离子作为吸附剂，将植物组织中的光合色素吸附到离子树脂上。
首先将植物组织粉碎，并将其与离子树脂混合搅拌。
随后，使用柳银离子交换柱将色素从离子树脂上洗脱下来。
最后，使用分光光度计等工具进行光合色素的测定和分析。
3.薄层色谱法：该方法使用薄层色谱板将光合色素分离。
首先将植物组织提取物加载到薄层色谱板上，然后将色谱板放入溶剂中，待溶剂上升到一定高度时，将色谱板取出。
然后可以使用紫外灯照射色谱板，观察和记录色斑的位置和颜色。
最后，可以使用色谱溶剂进行移液，将不同颜色的色斑分离开来。
使用分光光度计等工具测定色斑的吸光度，即可得到各种光合色素的相对含量。
总结起来，光合色素的提取和分离方法主要包括酸醇提取法、柳银离子交换法和薄层色谱法。
这些方法可以有效地提取和分离不同种类的光合色素，对于研究光合作用的机制和过程具有重要意义。
持续不断的研究光合色素的提取和分离方法将有助于更深入地了解光合作用的机理，为农业生产和环境保护提供科学依据。
实验：光合色素的提取与分离
04
结果分析
实验结果展示
1 | 0.32mg/g | 0.28mg/g |
绿叶样品编号 | 实验组 | 对 照组 |
实验结果表格
01
03 02
实验结果展示
2 | 0.35mg/g | 0.31mg/g |
平均值 | 0.33mg/g | 0.30mg/g |
3 | 0.31mg/g | 0.29mg/g |
实验改进与拓展
改进二：分离技术的升级
1
2
引入高效液相层析（HPLC）技术，实现光合色 素的高效分离。
3
HPLC技术具有更高的分辨率和分离效果，适用 于复杂样品的分析。
实验改进与拓展
01
02
03
拓展一：应用领域的探 索
光合色素的提取与分离 技术在农业、食品、医 药等领域具有广泛的应
用前景。
可进一步研究光合色素 在各领域中的具体应用 ，为相关行业提供技术
等待一段时间，观察各光 合色素在滤纸上的扩散情
况。
结果观察与记录
观察各光合色素在滤纸上的扩 散轨迹，记录各色素的位置和
形状。
用标记笔在滤纸上标出各色素 的名称和位置，以便后续分析
。
比较不同光合色素在扩散过程 中的速度和扩散半径，分析各 色素的性质和特征。
将实验结果与理论预测进行比 较，评估实验的准确性和可靠 性。
实验：光合色素的提取与 分离
• 实验简介 • 材料与试剂 • 实验步骤 • 结果分析 • 结论与讨论
01
实验简介
实验目的
提取和分离光合色素
探究光合色素的作用
通过实验掌握从植物中提取和分离光 合色素的方法，了解光合色素的组成。
通过实验，探究光合色素在光合作用 中的重要作用及其对植物生长的影响。
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光合作用所利用的光都是可见光。
2.色素的功能：
吸收可见光，用于光合作用
叶绿素溶液
.
17
色素的吸收光谱图
吸收光能百分比
100
叶绿素
50类胡萝卜ຫໍສະໝຸດ 素400 500600
700nm
可见光区
实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫
光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
.
18
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4.画滤液细线
滤液细线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的 横线均匀画出一条细、直、齐的滤液细线。 待滤液干后再画一次，共画3—4次。
重复画几次是使增加色素含量，使 分离后的色素带更加清晰。
细而直是为了使各色素扩散的起点相同。
4.纸层析法分离色素
原理：层析液是一种脂溶性很强的有机溶 剂，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上扩散得快，溶解度低 的随层析液在滤纸上扩散得慢，因此，叶绿 体中的色素就在扩散过程中被分离开来。
绿叶中的色素有4种，可以归纳为两类：
绿叶中的色素
叶绿素
（含量约3/4）
类胡萝卜素
（含量约1/4）
叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色）
.
15
色素的功能
可见光
光是一种电 磁波
紫外光
红外光
波长在400-700nm
波长小于400nm 波长大于700nm 人肉眼感知不到
培养皿
层析液
培养皿
层析液
★层析液不能没及滤液线 层析液会溶解色素，如果滤液线接触到层析液， 滤液细线上的色素会溶解在层析液中，而无法 出现分离。
★ 溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢
排序体现了？ 宽窄代表？
扩散速度 含量多少
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）
少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇
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。）
2.收集滤液
将研磨液迅速倒入玻 璃漏斗中进行过滤。
收集滤液,封口。
3.制备滤纸条并画线
为什么要剪角？
铅笔线
为了减少边缘效应，因为边上的溶液扩散的 比中间的要快，要剪去滤纸一端的两角。
异养生物 人、动物、真菌、大多数细菌等
生物
绿色植物
自养生物
藻类（如蓝藻）
光合作用能释放O2,而其原料有CO2和 H2O.
O2中的氧原子究竟是来自 H2O还是来自CO2呢?
5、1939年美国的鲁宾和卡门（同位素标记法）
C02
1802
C18O2
02
组第 一
H2180
第
H20
二 组
光合作用产生的O2来自于H2O。
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
叶绿体结构
基质多种酶
类囊体
色素和酶
基粒
内膜 外膜
基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，类囊体膜 又称光合膜。
光合色素的提取与分离
1.提取色素
原理：叶绿体中的色素
能溶解于有机溶剂如丙酮、 无水乙醇等，所以可用无水 乙醇提取色素。
称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。