4叶绿体色素性质
2018-2019学年高中生物北师大版必修一课件：第5章第3节第1课时叶绿体中的色素
第1课时叶绿体中的色素^ 、 第3节光合作用■W 「第5章/——--- — ---- 陋知识点一 坯理解教漪知片心降把握热点考向考向匚〉应用创新演练第5童细胞的能量代谢湎DI WUZHANGB •••••••••••••••••••••••••••••••••••光合作用第1课时叶绿体中的色素叶绿体中含有光合作用过程中吸收与转化光叶绿体中的色素可用有机溶剂进行提能的色素。
取，用纸层析法逬行分离。
叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
4.少数特殊状态的叶绿素不仅能吸收光能，还能将光能转换成电能。
知识点一叶绿体中的色素[Q發戳材•务基舷]1.提取叶绿体中的色素(1)原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)过程:取材：称取5 g绿色叶片研磨:I过滤: I收集:Si。
?和CaCOs ,再加入i5mL 丙酮或无水乙醇,迅速研磨用一滤纸过滤叶片匀浆用小试管收集色素滤液，及时将试管口用胶塞塞严2.分离叶绿体中的色素(1)原理：各种色素在层析液中的建度不同，溶解度髙的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
成略小于试管长与 直径的纸条，并在一端剪铅笔画线：在距边缘2 cm 处用铅笔画一条细的横线”用毛细吸管吸取少量滤液♦«画线：沿铅笔线画出一条细线I待滤液干后,重复画细线2〜3次(2)步骤:制备滤纸条画滤液细线分离叶绿体中的色素:将3 mL 层析液倒入试管中，装置如右图 所示，插入滤纸条（有滤液细线的一端 朝下），随后用软木塞塞紧试管口注意： 不能让滤纸条上的滤液细线触到层析液胡萝卜素:橙黄色一叶黄素：黄色 一叶绿素a ：蓝绿色—叶绿素b ：黄绿色观察结果: 滤纸条上色素 「滤纸条 —大试管 書一滤液细线0—层析液J ——铁架台 叶绿体色素层析装置示意图带有四条, 如右图所不:软木塞3.叶绿体中色素种类、分布及吸收光谱［線僵名轉解羅瑋］1.叶绿体中色素的提取和分离的实验操作方法及目的叶绿体中色素的提取和分离提取色素素将研磨液迅速过滤，滤液收集到试管中，及时用胶塞塞紧试管口①滤纸过滤：过滤叶脉及二氧化硅等②试管口塞紧：防止乙醇挥发步骤方法原因①加入二氧化硅：有助于研磨充势②加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏③加入无水乙醇：为了溶解、叶绿体中色素的提取和分离步骤制备滤纸条方法—干燥的滤纸条丄铅笔线剪两角原因①干燥滤纸：透性好、吸收滤液多②剪去两角：使层析液同步到达滤液细线画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀地画出一条细而直的滤液细线，吹干后再重复画两三次①画得细而直：为防止色素带重叠而影响分离效果②画两三次：是为积累更多的色素，使分离后的色素带明显叶绿体中色素的提取和分离步骤方法原因分离绿叶中的色素软木塞大试管—滤液细线―层析液M铁架台D叶绿体色素层析装置示意图①层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离②试管加塞是为了防止层析液中成分挥发叶绿体中色素的提取和分离步骤观察与分析方法2.叶绿体中的色素与光能吸收（1）叶绿体中的色素与吸收光谱:太阳光400 450 500 550 600叶绿素b （黄绿）叶绿索a （蓝绿）0050頤收光能(％)色素滤液类胡萝胡萝卜素（橙黄）叶黄素（黄）650 700 光波长(nm)暗带暗带430 〜470 640 680(2)叶绿体中的色素对光的吸收特点：①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。
叶绿素
• • • • • • • • •
Chla含量(mg/g.FW)= （Ca(mg/L)/1000） ×2/ 0.1 ×5/ 0.2 Chlb含量(mg/g.FW) = （Cb(mg/L)/1000） ×2/ 0.1 ×5/ 0.2 Chl总含量(mg/g.FW) = （CT(mg/L)/1000） ×2/ 0.1 ×5/ 0.2 五、分析讨论 1、为什么叶绿素吸收红光和兰紫光？ 2、为什么可用皂化叶绿素盐来测定叶绿素的 吸收光谱？
？ ？ ？ ？
3、皂化反应。叶绿素是二羧酸酯，与强碱反 应，形成绿色的可溶性叶绿素盐，就可与有机溶 剂中的类胡萝卜素分开。
COOCH3 C32H30ON4Mg C32H30ON4Mg + 2KOH COOC20H39 COO— + 2KOH +CH3OH +C20H39OH COO—
？ ？
• 4、取代反应。
• 实验4 叶绿体色素的提取、分离、理化 性质和叶绿素含量的测定 • • 实验目的：掌握植物中叶绿体色素的成 分分离和定性、定量分析的原理和方法。 • 一、实验原理
1、溶解性。叶绿 素和类胡萝卜素 均不溶于水而溶 于有机溶剂，常 用95%的乙醇或 80%的丙酮提取。
2、吸附性。滤纸对Chlb、Chla、叶黄素的胡萝卜 素的吸附能力不同( ？ )，当用石油醚作推动剂 时，其在滤纸上的移动速度不同，可相互分离。
取代反应（1） 加 醋 酸 约 2ml ， 变 褐（ 叶绿素） 取 1/2 加 醋 酸 铜 粉 加热变 色， 为 叶绿素。 取代反应（2）： 鲜叶2-3cm2 ，加AcAcCu 20ml 加 热 。 观察： min变为 色的 叶绿素， min后，变为 色 的 叶绿素。
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱测定：
叶绿体色素的提取分离与理化性质实验报告
叶绿体色素的提取分离与理化性质
二、实验原理：
叶绿体中主要成分为叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素，这些色素不溶于水而易溶于有机溶剂，所以用乙醇做提取剂。
提取液用薄层层析法加以分离。
由于硅胶对不同色素的吸附性不同，在展开剂带动各种色素向上移的过程中，有的速度慢有的速度快，从而彼此分开成单独的色带。
叶绿素可与碱起皂化反应而生成甲醇和叶绿醇及叶绿酸盐，盐能溶于水，可用此法将叶绿素与类胡萝卜素分开。
叶绿素吸收光量子而转变为激发态，变回基态时可发射出红光量子，因而产生荧光。
叶绿素容易受强光破坏，而类胡萝卜素较稳定。
叶绿素中的镁可被氢离子取代而成褐色的去镁叶绿素，去镁叶绿素遇铜则成为铜代叶绿素。
三、实验仪器和材料：
1.菠菜叶
2.体积分数为95%的乙醇，碳酸钙粉末，展开剂，苯，醋酸铜粉末，质量分数为5%的稀盐酸，醋酸—醋酸铜溶液，氢氧化钾—甲醇溶液。
3.天平，研钵，漏斗，三角瓶，剪刀，点样毛细管，层析缸，硅胶预制板，滤纸，刻度试管，小试管，试管架，水浴锅，10ml移液管。
四、实验步骤：。
实验四、叶绿素的提取、分离及化学性质鉴定
实验四、叶绿素的提取、分离及化学性质鉴定一．实验目的：掌握植物中叶绿体色素的成分分离和定性、定量分析的原理和方法。
二．实验原理：1、溶解性。
叶绿素和类胡萝卜素均不溶于水而溶于有机溶剂，常用95%的乙醇或80%的丙酮提取2、吸附性。
滤纸对Chlb、Chla、叶黄素、胡萝卜素的吸附能力不同(？)，当用石油醚作推动剂时，其在滤纸上的移动速度不同，可相互分离。
当用适当溶剂推动时，混合物中各成分在两相（固定相和流动相）间具有不同分配系数，所以移动速度不同，一定时间后可将各种色素分离三．实验材料:新鲜植物叶片器具：研钵一个，漏斗一个，刻度试管两支，剪刀一把，长滴管一个，培养皿(直径9cm)一个，圆形滤纸（11cm和7cm)各一张，滤纸条一张试剂：95%乙醇，石油醚四．实验步骤:1.色素提取（乙醇粗提液）a.取新鲜叶片洗净擦干，去中脉称1g左右剪碎于研钵b.研钵中加3-5ml 95%乙醇研磨成匀浆过滤于刻度试管残渣用少许乙醇冲洗一并过滤定容至10ml注：研磨用石英砂或SiO2以利于充分研磨，加入CaCO3以保护叶绿素。
2.荧光观察将乙醇提取液试管放于太阳光下观察反射光和透射光下的颜色现象：透射光下呈绿色，反射光下呈红色为叶绿素荧光3.色素萃取（石油醚提取液）取乙醇提取液5ml与另一支试管加2ml石油醚摇荡静止片刻上层深绿色为石油醚提取液注：用丙酮提取会更好些，各色素在石油醚中溶解度不同4.色素分离a.将（11cm)圆滤纸中间剪一小圆孔取滤纸条捻成紧实芯一端插入圆滤纸中心（孔缘与纸芯紧贴且露出少许，最好相平）用长滴管吸少许石油醚提取液滴于纸芯上端待风干后再滴加几次。
b.将盛有石油醚的内盖（不要过满）放于培养皿中央将插上纸芯的滤纸放在培养皿上纸芯下端浸入石油醚迅速盖好培养皿。
c.推动剂前缘接近滤纸边缘时取出滤纸，风干可见分离色带，用铅笔标出各种色素位置和名称注：带宽和移动速度说明？答：带宽：色素越多，色素带越宽,所以色素共分为好几个带移动速度：溶解度高的移动速度快，就越接近滤纸上边缘。
实验三 叶绿体色素的提取、分离和性质分析
五、注意事项
分离色素用的圆形滤纸， 分离色素用的圆形滤纸，在中心打 的小圆孔，周围必须整齐， 的小圆孔，周围必须整齐，否则分 离的色素不是一个同心圆。 离的色素不是一个同心圆。
每次改变波长后，要用 每次改变波长后，要用95%乙醇重新调 乙醇重新调 零。
六、实验结果
画图说明叶绿体色素纸层析结果， 画图说明叶绿体色素纸层析结果，并解 释原因。 释原因。 解释叶绿素的荧光现象。 解释叶绿素的荧光现象。 解释光对叶绿素的破坏作用现象。 解释光对叶绿素的破坏作用现象。 解释叶绿体色素分子的替代作用现象。 解释叶绿体色素分子的替代作用现象。
实验五 叶绿体色素的提取、 叶绿体色素的提取、分离及性质
一、实验目的
掌握叶绿体色素的提取方法； 掌握叶绿体色素的提取方法； 掌握纸层析法分离叶绿体色素的原 理和步骤； 理和步骤； 掌握叶绿体色素的部分理化性质。 掌握叶绿体色素的部分理化性质。
二、实验原理
（一）叶绿体色素： 叶绿体色素： 叶绿素a 叶绿素a 1.叶绿素 叶绿素 叶绿素b 叶绿素b
新鲜的菠菜叶片。 新鲜的菠菜叶片。 95%乙醇 、CaCO3、醋酸铜结晶、浓 乙醇 醋酸铜结晶、 盐酸、汽油。 盐酸、汽油。 量筒，滤纸，大培养皿一只， 量筒，滤纸，大培养皿一只，小培养皿 一只，长滴管，剪刀。 一只，长滴管，剪刀。
四、实验步骤
1、 叶绿体色素提取： 、 叶绿体色素提取： 将菠菜叶片擦净， 剪碎， 将菠菜叶片擦净，去中脉后取 10g剪碎，加少许碳酸钙和石英砂， 擦净 剪碎 加少许碳酸钙和石英砂， 再分次加入 分次加入10mL酒精研磨，过滤，定容至50ml，分装于4个试管内。 酒精研磨，过滤，定容至 ，分装于 个试管内。 加入 酒精研磨 个试管内
标明各层成 分名称和判 断依据。
叶绿体色素的提取分离和理化性质
叶绿体色素的提取分离和理化性质主讲：张海森博士一、实验目的因此，测定叶绿体色素含量便成为研究光合作用与氮代谢必不可少的手段，在实际生产中也有着广泛的应用。
1、学习叶绿体色素的提取方法。
2、了解叶绿素和类胡萝卜素的一些主要理化性质。
绿色植物的光合作用是离不开叶绿体色素的，了解叶绿体色素的组成和性质对于理解光合作用的本质很有帮助。
叶绿体色素分为叶绿素和类胡萝卜素两类。
它们与类囊体膜上的蛋白质相结合，成为色素蛋白复合体，不溶于水，溶于有机溶剂，因此，可用乙醇或丙酮等有机溶剂提取。
二、叶绿体色素的提取原理三、实验材料：菠菜叶片五、叶绿体色素的理化性质1.光对叶绿素的破坏作用叶绿素（a，b）的化学性质很不稳定，容易受强光的破坏，特别是当色素分子与蛋白质分离以后，破坏更快，而类胡萝卜素则较稳定。
水提取液暗光乙醇提取液暗光1) 取四支小试管，分别加入两种提取液2ml，稀释2-3倍；2) 各取两只试管放于暗处; 另两只试管置于强光下，进行光破坏；3) 30min后，对比观察光破坏的结果。
光对叶绿素破坏的操作步骤：2.提取液中各成分分离：用色层分析的原理加以分离因吸附剂对不同物质的吸附力不同，当用适当的溶剂推动时，混合物中各成分在流动相和固定相之间具有不同的分配系数，所以它们的移动速度不同，经过一定时间层析后，便将混合色素分离。
叶绿体色素的结构决定了它们极性的不同，因而在滤纸上的迁移速率不同。
叶绿体色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a 叶绿素b叶黄素胡萝卜素问题：请根据这四种色素分子的结构比较它们极性的大小。
步骤：（1）取圆形滤纸1张，用细头的吸管在其中心戳一圆形小孔。
（滤纸直径为11cm）（2）另取一张长方形滤纸条（5cm×1.5cm），沿纸条长边方向涂抹色素，风干后，重复涂抹数次。
十次涂抹之后，沿长边方向卷成纸捻。
（3）纸捻带有色素的一端插入圆形滤纸的小孔中，使之与滤纸刚刚平齐（勿凸出）。
（4）将康维皿置于培养皿内，向康维皿中央小室加入推动剂。
Chapter3叶绿体色素的化学性质
第第三三节节 光光合合作作用用的的机机 理制
• 光合作用二个反应阶段的发现
1920年warburg的小球藻闪光实验
同等光强 相同时间
连续照射， 光合效率小，放氧少
间歇照射(每次闪光0.0034S，间歇 0.0166S， 每秒50次)，光合效率高，放氧多
结论：光合作用分两个阶段，前者需光，后者不需光。
0.02
0
660
680
700
720
740
Waverlength(nm) Nhomakorabea(1)光系统Ⅰ (PSI)
～80Å——～110Å,在类囊体垛叠和非垛叠区都有 分布,位于类囊体膜上朝向间质一侧。 PSI中心色素 P700 ，推动NADPH形成。
(2)光系统Ⅱ (PSⅡ)
～110Å——～145Å, 主要在类囊体膜的垛叠部分， 位于类囊体膜上朝向类囊体腔一侧。 PSⅡ中心色 素是P680，PSⅡ的功能常与放O2相联系。
h
• DPA
DP*A
DP+A—
D+PA—
光合单位：250-300个叶绿素和其它集光色素分 子构成的,能完成1个光量子吸收并转化的色素 蛋白复合体。
二、电子传递和光合磷酸化
电能变为活跃的化学能（ATP和NADPH）。
1、 两个光系统
小球藻红降现象和双光增益效应（爱默生效应）
0.14
相 0.12 对 量 0.1 子 0.08 产 0.06 额 0.04
蛋白), • ④偶联因子复合体(又名ATP合成酶)。
• PQ(质体醌或质醌), 担负着传递氢(H+和e-)的 任务。
• PQ穿梭当其接受QB或Cytb6传来的2个电子时， 必须向类囊体膜外侧吸收2个H+才能还原， 随 后 还 原 态 的 PQ （ PQH2 ） 把 电 子 传 给 FeS(或Cytb6) ,而把H+释放到类囊体腔,这一过程 称之。
实验四 叶绿素提取、理化性质及含量测定
4. 叶绿素的皂化作用
3ml提取液 +1ml 20%NaOH-甲醇（摇匀） 3min 提取液 甲醇（ 甲醇 摇匀） + 3ml蒸馏水（逐滴加，摇匀） 蒸馏水（ 蒸馏水 逐滴加，摇匀）
60℃水浴
冷却 + 3ml苯（摇匀） 苯 摇匀）
静置，观察分层现象。 静置，观察分层现象。
下层是稀的乙醇溶液，其中溶有皂化的叶绿素a和 （以及少量的叶黄素） 下层是稀的乙醇溶液，其中溶有皂化的叶绿素 和b（以及少量的叶黄素）； 上层是苯溶液，其中溶有黄色的胡萝卜素和叶黄素。 上层是苯溶液，其中溶有黄色的胡萝卜素和叶黄素。 对照：另取 叶绿体色素提取液，加入2ml 苯和 苯和2ml 蒸馏水观察与皂化 对照：另取3ml 叶绿体色素提取液，加入 的叶绿素有何不同？ 的叶绿素有何不同？ （结果与分析3） 结果与分析 ）
实验3 实验3 硝酸盐和光诱导对硝酸还原酶 NR） （NR）活性的影响 存在问题： 存在问题：
设置对照的作用？ 设置对照的作用？ [NO2-]处理 对照，[NO2-] 处理-对照 B液中 3-的作用？ 液中NO 的作用？ 液中 底物，而非诱导作用。 底物，而非诱导作用。 准确分析NO3 B液-A液，准确分析 液 液
低温下发生皂化反应的叶绿体色素溶液， 低温下发生皂化反应的叶绿体色素溶液，易乳化而出 现白色絮状物，溶液浑浊，且不分层。 现白色絮状物，溶液浑浊，且不分层。
2）取代反应
卟啉环中的Mg处于不稳定的状态，可被 等离子取代。 卟啉环中的 处于不稳定的状态，可被H+、Cu2+ 、Zn2+等离子取代。 处于不稳定的状态 稀酸：叶绿素溶液与稀酸作用， 可以被 所取代而成褐色 可以被H 褐色的 稀酸：叶绿素溶液与稀酸作用，Mg可以被 +所取代而成褐色的去镁叶绿 去镁叶绿素遇 则成为深绿色的铜代叶绿素，铜代叶绿素很稳定， 深绿色的铜代叶绿素 素，去镁叶绿素遇Cu2+则成为深绿色的铜代叶绿素，铜代叶绿素很稳定， 在光下不易破坏（常用醋酸铜处理来保存绿色植物标本） 在光下不易破坏（常用醋酸铜处理来保存绿色植物标本）。 浓酸：叶绿素溶液与浓酸作用，Mg被H+取代，且生成的去镁叶绿素迅速 去镁叶绿素迅速 浓酸：叶绿素溶液与浓酸作用， 被 取代，且生成的去镁叶绿素 分解出叶绿醇，并形成去镁叶绿酸，呈褐绿色。 分解出叶绿醇，并形成去镁叶绿酸，呈褐绿色。
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三、方法与步骤(P55)
1.叶绿体色素的提取 称取新鲜叶片4g，剪碎后放入研钵中加丙酮 5mL，少许碳酸钙和石英砂，研磨成匀浆，再加丙 酮25mL，以漏斗过滤之，即为色素提取液。放于 暗处备用。
2.叶绿素的荧光现象
光源
眼睛
透射光
光源
眼睛
反射光
3.光对叶绿素的破坏作用
4.铜在叶绿素分子中的替代作用
实验四
叶绿体色素的性质测定和分离
一、实验原理 叶绿体中的四种主要色素为脂溶性色素，可用 有机溶剂丙酮提取。 叶绿素具有荧光现象，在强光照射下易受破坏。
在酸的作用下，叶绿素卟啉环中的Mg原子易被 H取代而产生褐色的去镁叶绿素。当有大量铜离子 存在时，共热后可产生绿色的铜代叶绿素，这是因 为铜占据了以前镁所占掘的位置的缘故。
5.黄色素与绿色素的分离 6.色素溶液吸收光谱的观察
7.叶绿体色素的分离(进行分析和解释。 2、回答P56问题2。
下周实验
叶绿素a和b含量的测定 P58-60
每小组自备一种阳生植物和一种阴生植物的新 鲜叶片若干。 阳生植物如：牵牛花、马樱丹、假连翘等 阴生植物如：蕨类植物、天南星科(笔管龙、尖 头梨)等
叶绿素是双羧酸酯，能在碱作用下皂化，所产 生的盐能溶于水。类胡萝卜素不发生此反应。 叶绿素与类胡萝卜素的吸收光谱不同。 纸层析法是分离色素的简便方法，当溶剂推动 色素混合物不断在滤纸上流动时，由于不同色素在 两相(固定相和流动相)之间的分配系数不同，有的 移动较快，有的较慢，因而被分离。
二、器材与试剂 天平、研钵、剪刀、量筒、漏斗、烧杯、试 管、试管架、酒精灯、试管夹、分液漏斗、分光 镜、移液枪 植物叶片、丙酮、石英砂、碳酸钙、盐酸、 醋酸铜、乙醚、KOH、甲醇、四氯化碳、无水硫酸 钠、层析滤纸、毛细滴管