5.4.1 捕获光能的色素和结构（2019人教版生物必修1课件）(共29张PPT)

(共29张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
5.4.1捕获光能的色素和结构
本节目标
01
捕获光能的色素
叶绿体的结构和功能
02
课堂导入
1
植物工厂
课堂导入
1
你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
讨论：
1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
用人工光源可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。
光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。因此，有人称光合作用是地球上最重要的化学反应
在植物工厂里，人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量。在自然界，则是万物生长靠太阳。太阳光能的输入、捕获和转化是生物圈得以维持运转的基础。
叶片作为高等植物进行（ ）作用的主要器官通常都是绿色的，说明其中（ ）。
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。
捕获光能的色素和结构
正常的绿色玉米幼苗可以生长
白化玉米幼苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。
植物捕获光能依靠特定的物质和结构：
叶片中的色素
叶片中的色素有哪些种类，含量又是多少呢？作用是什么？
捕获光能的色素和结构
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。
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
材料要求
新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）
无水乙醇
层析液
二氧化硅
碳酸钙
选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。
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
3.画滤液细线
2.制备滤纸条
剪两角
干燥的
铅笔线
要求：细、直、齐 ；重复2—3次
为了积累更多的色素，使分离后的色素带更明显
使层析液在滤纸条上扩散得快。
避免边缘效应，使层析液同步到达细线
3.分离绿叶中的色素
原理：溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快;反之，则慢。
特别注意：层析液不能没及滤液线
层析液
培养皿
防止色素溶解在层析液中，无法分离
层析液为有毒性的挥发性物质
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
色素分布：叶绿体的内囊体薄膜上
功能：吸收、传递、转换光能
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
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。
植物工厂里为什么不用绿光作为光源？
绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被色素吸收，因此无法用于光合作用制造有机物。
这四种色素吸收的光波长有差别，但都可以用于光合作，这些色素存在细胞中的什么位置呢？
叶绿体的结构适用于进行光合作用
类囊体薄膜上
1.叶绿体结构
类囊体
外膜
内膜
基粒
叶绿体由（ ）膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称之为类囊体。
吸收光能的4种色素就分布在内囊体的薄膜上，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，叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大的扩展了受光面积。
2.恩格尔曼的实验
将水绵和需氧型细菌放在没有空气的小室内
极细的光束
放置光下
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
讨论：
1.恩格尔曼的第1个实验的结论是什么？
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
2.恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处？
1.实验材料的选择妙：水绵，不仅具有细而长的带状叶绿体，而且呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察
2.排出干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境排出了环境中氧气和光的干扰
3.观测指标的设计妙：通过需养细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位
4.实验对照的设计妙：用极细的光束点投射，叶绿体上课分为获得光照部位和无光照部位，相当于一组对照实验，进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
3.在第2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.综上所述，你认为叶绿体有什么功能？
这是因为水绵叶绿体上的光合色素，主要吸收红光和蓝紫光，在此波长的光照射下，叶绿体会释放氧气适于需氧型细菌在此区域的分布
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光
类囊体薄膜上分布着色素
类囊体薄膜上分布光合作用所需要的酶
课堂小结
课堂精练
判断题
（1）层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少（ ）
（2）叶绿体中的色素既能溶解于有机溶剂中，又能溶解于水中（ ）
（3）可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取和分离
（ ）
√
×
×
课堂精练
选择题
分离叶绿体色素的结果显示，叶绿素b位于滤纸的最下端，其主要原因是（ ）
A.分子量最大
B.分子量最小
C.在层析液中的溶液度最低
D.在层析液中的溶解度最高
C