师：同学们，今天我们来学习高一人教版生物学必修一第五章第四节光合作用与能量转化的第二课时。本节课重点掌握两个内容：一是不同色素对光的吸收差异，二是叶绿体的结构适于进行光合作用。上节课通过探究性实验，我们知道绿叶中的光合色素有四种，分别是蓝绿色的叶绿素a、黄绿色的叶绿素b、橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素。叶绿素a和叶绿素b合称为叶绿素，胡萝卜素和叶黄素合称为类胡萝卜素。色素的功能是吸收并利用光能，那不同色素对光的吸收情况是否一样呢？
在回答这个问题前，我们先来认识光。雨过天晴，天空有时会出现彩虹。彩虹成因大家都了解，雨后大气中有许多水珠，阳光按一定角度射入水滴，就形成漂亮的七种颜色的光，即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。这种现象叫色散，这些光带称为可见光光谱。
光的实质是一种电磁波，包含可见光和不可见光。我们熟悉的可见光，波长在400 - 760纳米之间，不同波长光颜色不同，所以太阳光就是由不同波长即不同颜色的光混合而成的复合光。那么这4种光合色素对光的吸收是否存在差异呢？下面介绍几组实验。
第一个实验，在三棱镜后放置光屏，阳光通过三棱镜发生色散，能在光屏上看到明显光谱。右边这组实验，先通过研磨和过滤提取色素，接着在三棱镜和光源之间摆放一管提取的光合色素。当光束照射色素，再透过三棱镜后，同学们观察到什么现象？
生：与没有加色素的实验相比，这组实验中光屏的色光带变暗了，且蓝紫光和红光区域基本变为黑色。
师：暗带中对应颜色的光哪去了？
生：被色素吸收了。
师：通过这个实验能看出，色素的功能是吸收光能，且主要吸收红光和蓝紫光。
在这个实验中用的是四种光合色素的混合溶液，如果要研究单一种类的色素对光的吸收差异该怎么做呢？联系上节课实验，同学们应该有想法了。
生：可以把这四种色素通过纸层析法进行分离。接着将分离得到的色素带剪开，再次溶于有机溶剂中，就可以得到分离开的四种光合色素溶液了，分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱。
师：下面这个曲线图就是叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，请同学们观察并思考能得出什么结论。对于图像研究，要关注几个要素，分别是横坐标、纵坐标以及所要研究的问题。结合本图，横坐标为不同波长的光，纵坐标为吸收光能的百分比，也就是被吸收的光能值占吸收前光能值的比例。要研究的问题是不同色素对不同波长光的吸收差异，通过曲线分析能发现什么？
生：不同色素对于光的吸收存在差异。
师：具体来看，类胡萝卜素的吸收光只出现一处高峰，位于蓝紫光区域内，而叶绿素a和叶绿素b对光的吸收出现两处高峰，分别位于蓝紫光和红光范围内。那同学们能总结出什么结论？
生：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。叶绿素a和叶绿素b对光的吸收有点差异，主要由它们的分子结构差异引起。胡萝卜素和叶黄素对光的吸收一样，主要吸收蓝紫光。
师：简而言之，不同光合色素对光的吸收存在差异。这就能解释为什么大部分植物叶片是绿色的了。综合上节课和这节课知识，能找到两个原因，一是叶绿素含量约为绿叶中色素的3/4，且叶绿素a为蓝绿色，叶绿素b为黄绿色，因此主要呈现绿色；二是光照射到叶片后，部分光被叶绿体中的色素吸收，而色素主要吸收红光和蓝紫光，绿光吸收得少，因此被反射，所以我们看到叶片是绿色的。绿叶中的这四种色素能吸收光用于光合作用，那这些色素存在于细胞中什么部位呢？19世纪早期，科学家分离得到叶绿素，但不知道它们分布场所。后来实验证明，色素并非分布在整个植物细胞，而是分布在细胞中一个更小的结构里，这个结构就是叶绿体。对于叶绿体的结构，同学们应该很熟悉了，我们回顾一下。
叶绿体主要分布在绿色植物的叶肉细胞中，把水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞放在光学显微镜下观察，能看到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，不过叶绿体内部更精细的结构得用电子显微镜观察。观察电子显微镜下的叶绿体结构，能看到叶绿体由双层膜包被，分为外膜和内膜，内部有许多基粒，每个基粒由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上，所以叶绿体也具有吸收光能的功能。基粒与基粒之间充满了基质，每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。据计算，一克菠菜叶片中的类囊体的总面积有60平方米左右，相当于一室两厅的房子，这为光合作用反应的进行提供了良好的结构保障。在巨大的类囊体薄膜上，除了分布的色素分子，还有一些蛋白质组合而成的复合体，色素与这些蛋白质复合体协作，共同完成对光能的吸收、传递、转化，从而启动光合作用相关反应。
叶绿体的结构除了球形、椭球形，还有其他形态，比如水绵，它的叶绿体呈现螺旋带状分布。德国科学家恩格尔曼利用水绵叶绿体的特点，证明了叶绿体的功能，在科学研究史上具有里程碑意义。下面介绍恩格尔曼的经典实验操作。
1881年，恩格尔曼将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵。我们分析这个实验，实验目的是什么？