高中生物人教版（2019）必修一5.4.1捕获光能的色素和结构（教学课件） （26张ppt）

(共26张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
4.1 捕获光能的色素和结构
问题探讨
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。
问题探讨
用人工光源生产蔬菜，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。
靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
问题探讨
影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。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。
为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
01
捕获光能的色素
绿叶中色素的提取和分离
提取:
分离:
实验目的：提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类
用层析液分离色素
用无水乙醇提取色素
（色素能溶解在有机溶剂中）
（色素在层析液中溶解度不同）纸层析
实验原理
提取绿叶中的色素
注意：加少许的二氧化硅和碳酸钙、10ml无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。
注意：将研磨液进行过滤，用单层尼龙布过滤。
二氧化硅帮助磨碎叶片
碳酸钙防止色素被破坏
防止无水乙醇的挥发
制备滤纸条
剪去滤纸两角
使层析液能同步到达滤液细线
画滤液细线
重复画两三次：
分离滤液中的色素
实验成功的关键
叶片要新鲜，颜色要深，含有较多的色素。
研磨要迅速、充分，叶绿素不稳定易被分解。
滤液细线不仅要细、直、齐，而且要求含有较多的色素。
滤液细线不能触及层杬则色素溶解到层析液，滤纸条上得不到色素带。
实验结果
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）
叶绿素提取液
蓝紫光和红光色带很暗
类胡萝卜素提取液
蓝紫光色带很暗
◎叶绿素主要吸收
◎类胡萝卜素主要吸收
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
蓝紫光和红光
蓝紫光
02
叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体的结构
外膜
内膜
基粒
基质
类囊体
类囊体薄膜上
类囊体薄膜和基质
色素分布：
酶分布：
叶绿体
分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞
形态：一般呈扁平的椭球形或球形
功能：光合作用的场所。
叶绿体有哪些结构特点与其进行光合作用相适应？
①基粒和类囊体极大地扩展了受光面积；②在类囊体薄膜上分布着与光合作用有关的酶和色素，在基质中分布着与光合作用有关的酶。
思考讨论
1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？
恩格尔曼第一个实验的结论是：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。
思考讨论
2.思格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果，等等。
思考讨论
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？
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，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。
思考讨论
4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？
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。
练习
1.提取和分离叶绿体中色素的正确顺序应该是( )
A.进行纸层析→制取滤液→在滤纸条上画线→将实验材料研磨
B.将实验材料剪碎、研磨→制取滤液→在滤纸条上画线→进行纸层析
C.制取滤液→进行纸层析→在滤纸条上画线→制取滤液→画线
D.将实验材料剪碎、研磨→在滤纸条上画线→制取滤液→进行纸层析
答案：B
解析：在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，正确的操作顺序：①称取5g绿色叶片并剪碎、研磨→②用单层尼龙布过滤，收集滤液→③制作滤纸条并在滤纸条上画滤液细，重复划3-4次→④将滤纸条插入层析液中进行层析→⑤观察实验结果。
练习
2.采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是( )
A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.研磨时添加石英砂有助于色素提取
D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
答案：B
解析：叶绿体色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故可以用无水乙醇提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入应CaCO3，其可以中和酸性物质，防止叶绿素被破坏，B错误；研磨时添加石英砂（SiO2）有助于对菠菜叶的充分研磨，易于提取色素，C正确；在滤纸条上画滤液细线时，要用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，吹干后，再重复画若干次，画滤液细线时要细且齐，若滤液扩散会导致细线不齐，可能出现色素带重叠现象，D正确。
练习
3.下列关于光合色素的叙述，正确的是( )
A.光合色素可位于液泡中
B.光合作用利用的是可见光
C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光和红光
D.叶黄素和叶绿素b分别呈橙黄色和黄绿色
答案：B
解析：叶绿体是高等植物进行光合作用的场所，光合色素主要位于叶绿体中；光合作用利用的是可见光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；叶黄素和叶绿素b分别呈黄色和黄绿色。
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