2022-2023学年高一上学期生物人教版必修15.4.1捕获光能的色素和结构课件（31张PPT)

(共31张PPT)
第5章　细胞的能量供应和利用
第1课时
捕获光能的色素和结构
1
1
尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及功能(难点)。
2
叶绿体适于进行光合作用的结构特点(重点)。
植物工厂
太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？
光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。
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。
由此可见叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
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目标一
捕获光能的色素
原理：
绿叶中的色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中。
提取绿叶中的色素
1
防止水分过多影响提取效果。
色素提取时，研磨叶片会导致液泡中的有机酸释放破坏叶绿素，碳酸钙可以中和酸性物质，保护叶绿素。
1．菠菜放置24～36小时的原因？
2．已知色素存在于叶片的叶绿体中，提取色素时要破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。在酸性条件下，叶绿素分子卟啉环中的镁离子可以被氢离子取代，导致叶绿素被破坏，试分析色素提取时加入碳酸钙的作用是什么？
阅读教材P98的实践与探究，回答相关问题。
不能。因为滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低。
要迅速、充分。这样可以保证色素释放的更加充分且挥发量少。
3．研磨时应注意什么？原因是什么？
4．过滤时漏斗基部的尼龙布能否用滤纸替代？原因是什么？
5．假设某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，请结合实验步骤分析可能的原因有哪些？
(1)未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出来；
(2)称取绿叶过少或加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小；
(3)未加入碳酸钙或加入过少，部分色素分子被破坏。
分离色素的方法：
层析液
培养皿
“纸层析法”
分离色素的原理：
不同色素在层析液中的溶解度不同。
溶解度高的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度低的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。
分离色素
2
利用待分离物质中不同组分的某些理化性质的差异而建立起来的一种分离技术。
1．制备滤纸条时为什么要减去两角？
2．滤液细线的划线原则是什么？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？
减少边缘效应，使滤液同时到达滤液细线，防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快。
画滤液细线的原则是细、直、齐。待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。
3．为何滤液细线不能触及层析液？
防止色素溶解在层析液中。
阅读教材P98-99的实践与探究，回答相关问题。
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
实验结果
滤纸条上的色素带分布说明了绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不同。同时由于 4 种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。
活动1
捕获光能的色素
色素分离
滤纸条上色素的分布情况说明了什么？
1.1 绿叶中光合色素的种类
绿叶中光合色素的种类
叶绿素（含量约占3/4）
类胡萝卜素（含量约占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）
过渡：那不同种类的色素对光的吸收有什么差异呢？
光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760 nm。不同波长的光，颜色不同。
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
类胡萝卜素溶液
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b：主要吸收 ；
胡萝卜素和叶黄素：主要吸收 。
蓝紫光和红光
蓝紫光
1.2 光合色素的吸收光谱
结合色素的吸收光谱分析实际问题
1．冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？
无色。因为太阳光由七色光组成，所以用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。
2．阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
蓝紫光和红光。在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。
学以致用
1.某人做叶绿体中色素分离实验时，使用的是圆形滤纸，装置如下图。实验结束时在圆形滤纸上形成四个同心色素圆环，则最内圈所呈颜色为
A.橙黄色
B.黄色
C.蓝绿色
D.黄绿色
√
解析　色素分离原理是叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。因为叶绿素b的溶解度最小，在滤纸上扩散的最慢，所以位于最内圈，而叶绿素b呈黄绿色，D正确。
2.科研人员发现了一种色素缺失的豌豆变异植株，提取其色素并进行了纸层析分离，结果如图所示(图中数字代表正常植株的色素带位置)。以下关于该变异植株的叙述正确的是
A.缺失叶绿素b，植株对蓝紫光、红光的吸收能力减弱
B.缺失胡萝卜素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱
C.缺失叶绿素a，植株对红光的吸收能力减弱
D.缺失叶黄素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱
√
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目标一
叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体的结构(电镜下)
基粒
类囊体
(色素)
外膜
内膜
2.1 叶绿体的结构
2.1 叶绿体的结构
水绵
黑藻
阅读教材P102的思考.讨论，回答相关问题。
恩格尔曼的第一个实验
活动2
叶绿体的功能
水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
1．实验材料为什么选择水绵和需氧细菌？
选用没有空气的环境，可排除空气中氧气的干扰。
2．为何要除去小室中原有的空气？
阅读教材P102的思考.讨论，回答相关问题。
恩格尔曼的第一个实验
活动2
叶绿体的功能
用极细光束照射，使叶绿体形成有光和无光部位，相当于一组对比实验。
3．在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？
和黑暗条件下用极细光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。
4．为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？
阅读教材P102的思考.讨论，回答相关问题。
恩格尔曼的第一个实验
活动2
叶绿体的功能
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
5．由此实验能得出什么结论？
恩格尔曼的第二个实验
活动2
叶绿体的功能
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，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。
为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？
光
三棱镜
临时装片
好氧细菌
水绵
好氧细菌
基粒
叶绿体基质
类囊体
外膜
内膜
(酶)
(酶、色素)
资料：
又结合其他实验证据，科学家们证明了：在叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能吸收特定波长的光。
3.如图为某种细胞器的结构模式图，下列叙述错误的是
A.结构①的基本支架是磷脂双分子层
B.结构②的选择透过性与蛋白质种类和数量有关
C.结构③增大该结构膜面积为光合作用提供更大场所
D.结构④中含有大量DNA分子
√
4.图①②是光合作用探索历程中恩格尔曼的实验示意图，下列有关叙述错误的是
A.实验材料选择了水绵和需氧细菌
B.实验①在没有氧气的黑暗环境下进行
C.整个实验过程中设置了多处对照
D.实验证明了叶绿体中能产生淀粉
√
解析　本实验可证明氧气是由叶绿体释放出来的、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所、光合作用需要光等，而不能证明叶绿体中能否产生淀粉，D错误。
网络构建
捕获光能的色素和结构
光合色素
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
叶黄素
胡萝卜素
结构
含量占1/4
含量占3/4
(蓝绿色）
（黄绿色）
（橙黄色）
（黄色）
外膜
内膜
基粒（色素和酶）
基质（酶）