高中生物人教版（2019）必修1-5.4.1光合作用与能量转换 课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
第5.4.1节
捕获光能的色素和结构
学习目标
说出叶绿体中色素的种类和作用
说出叶绿体的结构和功能。
了解提取和分离叶绿体中色素的基本方法。
课堂导入
1
植物工厂
靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
想一想，议一议
避免外界环境影响光合作用
可根据植物生长情况调节光源，以提高农产品产量：
二氧化碳浓度，营养液成分和温度是影响植物生长的重要外界条件。
为什么要控制二氧化碳浓度，营养液成分和温度等条件？
课堂导入
生命活动的最终能量来源为太阳能
光合作用(photosynthesis)是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。（p97）
植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。
一、捕获光能的色素和结构
叶片是进行光合作用的主要器官；
绿色的色素是绿色植物呈现绿色的原因；
白化苗
（叶片中
不含绿色色素）
白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。
一、捕获光能的色素和结构
叶片是进行光合作用的主要器官；
绿色的色素是绿色植物呈现绿色的原因；
白化苗（叶片中不含绿色色素）
叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
实验原理
提取：
绿叶中的色素都能溶解于有机溶剂无水乙醇中。
分离：
分离方法：纸层析法
方法步骤：见教材 P98-99
绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分开。
探究·实践
绿叶中色素的提取和分离
实验步骤
1.提取绿叶中的色素
①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
②放入少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10 mL无水乙醇
碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
二氧化硅有助于研磨得充分，
防止无水乙醇挥发
③迅速、充分地研磨
叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来
④将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。
⑤收集滤液,封口。
盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发
剪碎
＋CaCO3 ＋SiO2
＋无水乙醇，研磨
过滤
I.提取绿叶中的色素
问题：
研磨时加入SiO2 、CaCO3、和无水乙醇的作用分别是什么？
碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
二氧化硅有助于研磨得充分
溶解色素
Ⅱ.绿叶中色素的分离
制备滤纸条
画滤液细线
纸层析
问题：
画滤液细线的要点是什么？
为什么层析液不能浸没滤液细线？
要求：细、直、齐 ；重复2—3次
防止色素溶解在层析液中，无法分离
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约3/4）
（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）
绿叶中的色素
4.结果分析
（蓝绿色)
（黄绿色）
（橙黄色）
（黄 色）
色素种类 颜色 含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢
实验结果
如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？
会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为：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)。
变式
阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
6.色素的吸收光谱
光谱
三棱镜
这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。
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。
实验结果表明：
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
特别注意：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
1、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
选无色透明的塑料薄膜；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光。
2、叶片呈现绿色的原因
绿叶中的色素对绿光吸收最少，绿光反射进入眼睛的量最多，所以叶片看起来是绿色的。
与生活的联系
3、秋季为什么变黄了？
秋季温度降低，叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。
一、捕获光能的色素和结构
（二）叶绿体的结构适于进行光合作用
电子显微镜下，叶绿体由双层膜包被，内含许多基粒（由类囊体堆叠而成），基粒和基粒之间充满基质；
吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。叶绿体内由众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积；
核糖体
DNA
类囊体薄膜
外膜
内膜
类囊体
基质
基质
基粒
基粒
一、捕获光能的色素和结构
（三）叶绿体的功能
恩格尔曼的实验一
恩格尔曼的实验二
问题：
1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？
2. 恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
氧气是叶绿体释放的
叶绿体是绿色植物进行光合作用的主要场所。
水绵：叶绿体呈螺旋或带状，便于观察；
好氧细菌：可确定释放氧气的部位；
没有空气的黑暗环境：排除氧气和光的干扰；
极细的光束：叶绿体上有光和无光部位形成对照试验
装片暴露阳光下：再次验证试验结果。
恩格尔曼的实验一
恩格尔曼的实验二
一、捕获光能的色素和结构
（三）叶绿体的功能
3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
4. 你认为叶绿体有什么功能？
水绵叶绿体的光合色素主要吸收红光和蓝紫光
在此波长照射下，叶绿体会释放氧气
光合作用的场所
可以吸收特定波长的光
一、捕获光能的色素和结构
（三）叶绿体的功能（逻辑分析）
叶绿体是光合作用的场所
叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气
恩格尔曼的实验
其他实验证据（如有机物的合成部位在叶绿体）
不能说明
说明
说明
1954年科学家才确认叶
绿体是光合作用的场所
一、捕获光能的色素和结构
（二）叶绿体的结构适于进行光合作用
核糖体
DNA
类囊体薄膜
外膜
内膜
类囊体
基质
基质
基粒
基粒
巨大的膜表面（类囊体膜）上，分布着许多吸收光能的色素分子；
在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
一、捕获光能的色素和结构
（四）练习与运用
3.海洋中的藻类,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大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗
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所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。
水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光。
因此，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。