5.4.1捕获光能的色素和结构课件(共27张PPT)-2025-2026学年上学期高一生物（人教版）必修1

(共27张PPT)
【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。
1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
用人工光源可以避免因自然光照不足引起的光合作用强度低而减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可调控的，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。
CO2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。
2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
5.4 光合作用与能量转化
第1课时 捕获光能的色素和结构
植物捕获光能依靠特定的物质和结构：
叶片中的色素
（溶解度 的色素随层析液在滤纸上扩散得 ；反之则慢。)
（1）提取：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中
（2）分离：
各种色素在 中的溶解度 。
1、实验原理：
无水乙醇
不同
高
快
一、实验～绿叶中色素的提取和分离
层析液
（1）提取绿叶中的色素
2、方法步骤：
SiO2 : ；
CaCO3 : ；
无水乙醇: ；
使研磨更充分
防止色素(叶绿素)被破坏
溶解色素
①称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中。
②加入少许SiO2 、CaCO3，再加入5～10mL无水乙醇，进行迅速、充分的研磨。
③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布）进行过滤，将收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。
问：为什么要选新鲜、浓绿的叶片？
能否用已经变黄的叶片作实验材料？
原因： ，
。
(2)制备滤纸条：
①一端剪去两角。
②画基线。
防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快
而使形成的色素带不整齐
(3)画滤液细线：
①细、直、匀。
②重复画1-2次。
原因：防止色素带之间 。
重叠
原因：增加色素的量，使分离出的色素带 。
清晰
原因：防止 溶解于层析液中。
色素
(4)分离色素：滤液细线不能触及层析液。
层析液
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约3/4）
（含量约1/4）
（蓝绿色）
（黄绿色）
（橙黄色）
（黄色）
绿叶中色素的种类
(5)结果分析：
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
★正常结果及分析：
滤纸条上有几条色素带？
溶解度大小排序？
含量多少排序？
★异常结果及分析：（大本P100）
③色素带颜色过浅或偏窄的原因有哪些？
②无色素带的原因有哪些？
①只有胡萝卜素和叶黄素的原因有哪些？
拓展：色素带重叠的原因有哪些？
2 如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（ ）
A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
1 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
三、色素的作用
三、色素的作用
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
红光
不吸收 。
1、为什么植物叶片呈现绿色？
2、植物工厂为什么不用绿色光源？
①叶绿素的含量多于类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。②对植物而言，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射外，其他的光基本上都被叶绿素分子等所吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。
叶绿体中的色素几乎不吸收绿光。
3、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
秋季气温降低，大量叶绿素受到破坏，而显示出类胡萝卜素的颜色。而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
4、深秋的叶片颜色为什么会变黄？此时红光和蓝紫光哪一种更有利于植物进行光合作用？
影响叶绿素合成的因素有哪些？（大本P101）
2 在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两条带中的色素合称为 。分析叶绿素a的吸收光谱可知，其主要吸收可见光中的 光。环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主要与 抑制叶绿素的合成有关。
类胡萝卜素
红光和蓝紫
低温
判对错：1 B.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用。
四、叶绿体的结构和功能
在④ 上分布有光合作用所需的 和 ，在⑤ 中也分布有光合作用所需的 。
酶
类囊体薄膜
光合色素
酶
③
④
①
②
⑤
叶绿体基质
四、叶绿体的结构和功能
1、叶绿体的结构
★叶绿体是如何扩展受光面积的？
四、叶绿体的结构和功能
2、叶绿体的功能
①恩格尔曼第一个实验的结论是什么？
氧气是 释放的。
叶绿体是绿色植物进行 的场所。
②恩格尔曼第一个实验在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
水绵的叶绿体大且呈螺旋式带状，便于观察。
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。
用极细的光速照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。
临时装片完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
讨论：
叶绿体
光合作用
③在恩格尔曼第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
水绵的叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，用于光合作用，释放氧气。
资料2：在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。
④综合资料1、2，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，且能够吸收特定波长的光。
这款“一叶子概念车”的动力原理是什么？
它为什么不使用汽油呢？
请总结光合作用的概念和总反应式（教材P102）
5.4.2 光合作用的原理和应用
一、光合作用的原理
1、探索光合作用原理的部分实验
(1)19世纪末
(2)1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
(3)1937年，希尔：
结论:离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生氧气。
①希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
答：不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
②希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
答：希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
(3)1937年，希尔：
结论:离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生氧气。
(4)1941年，鲁宾和卡门:
CO2
H218O
光照射下的
小球藻悬液
C18O2
H2O
①该实验用了什么科学方法？此方法有什么好处？
18O2
O2
同位素示踪法
②该实验的自变量是什么？其他变量怎么处理？
③该实验能得出什么结论？
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自于H2O。
自变量：同位素氧原子的标记位置不同
(5)1954年，阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。
(6)1957年，发现这一过程总是与水的光解相伴随。
问：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
一、光合作用的原理
2、光合作用过程：