5.4光合作用和能量转化 （第一课时）课件(共30张PPT)-2025-2026学年上学期高一生物（人教版）必修1

(共30张PPT)
第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构
第5章 细胞的能量供应和利用
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。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。情景问题一 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。
植物正常生长需要光能，而叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
（1）提取原理：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，用无水乙醇提取色素。（也可以用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替）
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
1.提取绿叶中的色素
（1）提取步骤：
①取材：称取5g的新鲜绿叶，剪碎，放入研钵中。
1
新鲜的绿叶色素含量多
（1）提取原理：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，用无水乙醇提取色素。（也可以用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替）
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
1.提取绿叶中的色素
（1）提取步骤：
②研磨：放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10mL无水乙醇迅速、充分地研磨
2
二氧化硅有助于研磨得充分，
碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
防止无水乙醇挥发
叶绿体能够被充分破坏，
使得色素能充分被释放出来
（1）提取原理：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，用无水乙醇提取色素。（也可以用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替）
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
1.提取绿叶中的色素
（1）提取步骤：
③过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗基部放一块单层尼龙布)中进行过滤。
3
过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。
（1）提取原理：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，用无水乙醇提取色素。（也可以用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替）
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
1.提取绿叶中的色素
（1）提取步骤：
④收集：收集滤液,封口。
4
盛放滤液的试管用棉塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。
（1）分离原理：
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
2.分离绿叶中的色素
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。
纸层析法
（2）分离方法：
由20份在60~90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成
（3）分离步骤：
①制备滤纸条：
干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径，长度略小于试管长度的滤纸条，一端剪去两角，并在距这一端底部1cm用铅笔画一条细的横线
铅笔线
画铅笔细线
透性好、吸收滤液多
避免层析液在边缘扩散过快，使其同步到达细线
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
2.分离绿叶中的色素
（3）分离步骤：
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
2.分离绿叶中的色素
②画滤液细线：
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画一条细直齐的滤液细线，干燥后，再画一两次
防止色素带重叠
积累更多色素
滤液细线
画滤液细线
（3）分离步骤：
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
2.分离绿叶中的色素
③分离色素：
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中（滤液细线不能触及层析液），随后用棉塞塞紧试管口。
防止层析液挥发，因其易挥发且有毒
防止色素溶解在层析液中，而不能在滤纸上扩散
插滤纸条
层析液
培养皿
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
3.实验结果
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
色素颜色
（ 橙黄色）
（黄 色）
(蓝绿色)
（黄绿色）
色素种类
溶解度
最高
较高
较低
最低
扩散速度
最快
较快
较慢
最慢
色素含量
最少
较少
最多
较多
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
3.实验结果
条带结果分析
(1)色素带的条数与 有关，四条色素带说明有 种色素。
(2)色素带的宽窄与 有关，色素带越宽说明此种色素含量 。色素带最宽的是 ，最窄的是 ，叶绿素b比叶黄素稍宽。
(3)色素带扩散速度与 有关，扩散速度越快说明溶解度 。
色素种类
四
色素含量
越多
叶绿素a
胡萝卜素
溶解度
越高
(4)滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致。
(5)滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
(6)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
一、捕获光能的色素和结构
3.实验结果
色素提取液颜色过浅的原因分析：
(1)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无水乙醇过多，色素溶液浓度小。
(3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
（二）色素的种类、作用
一、捕获光能的色素和结构
1.色素种类
叶绿素
类胡萝卜素
(含量约占1/4)
(含量约占3/4)
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
C、H
C、H、O
C、H、O、N、Mg
C、H、O、N、Mg
1.学生利用新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时,由于各组操作不同,出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(　　)
A.甲可能是因为误用蒸馏水作提取液和层析液
B.乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C.丙是正确操作得到的理想结果
D.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
2.右图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置,下列与之有关的叙述,错误的是(　　)
A.应向培养皿中倒入层析液
B.应将滤液滴在a处,而不能滴在b处
C.实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D.实验得到的若干个同心圆中,最小的一个圆呈橙黄色
3.右图表示新鲜菠菜绿叶中的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是(　　)
A.色素丙和色素丁主要吸收红光
B.色素乙在层析液中的溶解度最大
C.发黄的菠菜中色素甲和乙的含量会明显下降
D.提取色素时加入SiO2的目的是防止色素被破坏
（二）色素的种类、作用
一、捕获光能的色素和结构
可见光光谱
光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。
太阳光
太阳光是由多种波长的光混合而成
四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？
（二）色素的种类、作用
一、捕获光能的色素和结构
2.作用：
观察色素的吸收光谱图示，思考讨论色素的作用
叶绿素溶液
类胡萝卜素溶液
实验表明：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，色素对绿光吸收最少。
色素的功能是：
吸收光能（吸收光能存在差异）、传递光能、转化光能
一、捕获光能的色素和结构
（二）色素的种类、作用
3.分布：
叶绿体的类囊体薄膜。
4.特性：
易溶于有机溶剂，不能溶于水
5.影响叶绿素合成的三大因素
一、捕获光能的色素和结构
（二）色素的种类、作用
6.与生活的联系
（1）为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？
叶绿素含量最多，且对绿光的吸收较少，绿光被反射出来
由于叶绿素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来
（2）为什么植物叶片呈现绿色？
①叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍。
②叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，绿光被反射出来
（3）植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
叶绿体中的色素几乎不吸收绿光。
（4）大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的塑料薄膜最好？
白色或无色
不同波长的光具有明显不同的生物学效应，包括对植物的形态结构与化学组成、光合作用和器官生长发育等方面的不同影响。植物工厂的LED灯都是做成全红、全蓝、红蓝组合三种形式。
一、捕获光能的色素和结构
（三）叶绿体的结构适于进行光合作用
1.结构：一般呈扁平的椭球形或球形，有 膜，内部的 是
由 堆叠而成的。
双层
基粒
类囊体
叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积
1g菠菜叶片中的类囊体总面积竟有60m2左右。
一、捕获光能的色素和结构
（三）叶绿体的结构及功能
3.叶绿体的功能---恩格尔曼实验
(1）材料：
a.水绵:
叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
水绵：
b.好氧细菌:
可以确定释放O2的部位
一、捕获光能的色素和结构
（三）叶绿体的结构及功能
3.叶绿体的功能---恩格尔曼实验
（2）过程：
水绵
好氧细菌
极细光束照射
完全曝光
黑暗 无空气
好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位
好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位
极 细 光 束
均匀光照
结论：叶绿体光合作用释放氧气
讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？
（1）用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。
（2）将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。
（3）用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2 部位。
（4）进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。
三棱镜
恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能够吸收光能用于光合作用放氧
恩格尔曼实验二
照射水绵
好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域
讨论：为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？
这是因为水绵叶绿体上的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。
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。
叶绿体是光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
叶绿体内部巨大的膜表面上，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，还有很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。
绿叶中色素的
提取和分离
叶绿体的结构适于进行光合作用
实验原理
实验过程
实验结论
无水乙醇，层析液
叶绿素
类胡萝卜素
红光
蓝紫光
蓝紫光
色素
叶黄素
胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
（蓝绿色）
（黄绿色）
（橙黄色）
（黄色）
含量约占3/4
含量约占1/4
形态:
结构:
功能: 叶绿体是进行光合作用的场所
课堂小结
感谢您的观看
202X/01/01