5.4.1光合作用与能量转化 课件(共21张PPT)-2025-2026学年上学期高一生物（人教版）必修1

(共21张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用第4节光合作用与能量转化一、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的控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分条件下，生产蔬菜和其他植物。有的蔬菜工厂完全依赖LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色光源。
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？
1.提示：用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然光照不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光照的强度和不同颜色的光也可以人工调控，可以根据植物生长的情况进行调节，使蔬菜产量达到最大。
2.提示：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、营养液成分和温度都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。
探究实践
绿叶中色素的提取和分离
探究实践
一、实验原理：
1.色素的提取原理：
叶绿体中的色素不能溶于水，而溶于有机溶剂 ，因此可以用无水乙醇(或丙酮)作溶剂提取绿叶中的色素 。
2.色素的分离原理：(纸层析法)：
利用不同的色素在层析液中的溶解度不同进行分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
四种色素在层析液的溶解度情况：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b。因此这四种色素在滤纸上扩散速度依次降低。
探究实践
二、实验材料的选择和试剂的使用：
1.材料选取：选取新鲜绿叶，以保证含有较多的光合色素。
2.实验中几种试剂的作用：
(1)无水乙醇：用于溶解而提取绿叶中的色素。
(2)二氧化硅(石英砂)：可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。
(3)碳酸钙：调节PH，减少研磨过程中叶绿素受到破坏。(因为在研磨过程中，会磨损液泡，细胞液中的有机酸使叶绿素破坏，CaCO3可中和细胞液中的有机酸，从而保护叶绿素)。
(4)层析液：用于分离绿叶中的色素。
探究实践
步骤 方法
提取色素 取材 称取5g绿色叶片，剪碎，放入研钵中。
研磨 往研钵中加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5mL无水乙醇，进行迅速充分的研磨。
过滤 漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入漏斗中过滤，将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞紧。
制备滤纸条 取一块干燥处理过的定性滤纸，将滤纸剪成长6cm，宽1cm滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。
画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔细线画一条细而且直的滤液细线，等滤液干后，重复二三次。
分离色素 准备层析液 将3mL的层析液倒入烧杯中。
放入滤纸条 将滤纸条(画有滤液细线的一端朝下)略微靠着烧杯的内壁，轻轻插入到层析液中，随后用培养皿盖上烧杯。
观察结果 ——
三、方法与步骤：
观看视频
探究实践
结果分析：
1.有四条色素带，从上到下依次是：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄色(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。——由此可了解叶绿体中有几种色素及它们的颜色；它们在层析液中的溶解度情况。
2.滤纸条上四条色素带中最宽是叶绿素a，其次是叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素。——这说明色素的含量相对情况：叶绿素a ＞叶绿素b ＞叶黄素＞胡萝卜素。
橙黄色(胡萝卜素)
黄色(叶黄素)
蓝绿色(叶绿素a)
黄绿色(叶绿素b)
滤液细线
四、实验结果及结果分析：
探究实践
实验点拨：
1.制备滤纸条时：
(1)要将滤纸条下端剪去两角，目的是使色素在滤纸条上扩散均匀(有利于色素的扩散)。
(2)滤纸条需预先干燥处理，利于层析液的扩散。
2.画滤液细线时：
要重复几次(目的是使滤液细线中的色素含量增多)，画出的滤液细线应细、直(匀、浓)，目的是为了取得较好的分离效果，使滤纸条上的色素分离明显且整齐。
探究实践
3.分离色素时：
应注意层析液不能没及滤液细线，否则会使色素溶解于层析液中，而不能分离。
知识小结
1.色素的种类、含量和颜色：
叶绿体中的色素
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(黄绿素)
胡萝卜素(橙黄色)
叶黄素(黄色)
一、捕获光能的色素(光合色素)：
新课讲解
2.色素的功能：吸收、传递和转化光能。
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
对比分析
新课讲解
色素的吸收光谱：
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。叶绿体中色素对绿光吸收得最少。
思考讨论
1.提示：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.提示：实验材料选择水绵和好氧细菌， ①水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
②没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； ③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； ④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.提示：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，叶绿体释放的氧气多，适于好氧细菌在此区域分布。
4.提示：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。
新课讲解
二、叶绿体的结构适于进行光合作用：
双层膜
外膜
内膜
基粒：类囊体
基质
叶绿体与功能相适应的结构特点：
1.叶绿体中有众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。
2.在叶绿体的类囊体薄膜上分布有光合色素，在类囊体膜上和基质分布有与光合作用有关的酶。
课堂训练
1.
B
课堂训练
2.如图是新鲜绿叶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.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B.水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲＋乙)＜(丙＋丁)
C.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D.四种色素中，丙和丁主要吸收红光
B
课堂训练
3.在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 （ ）
A.①②③④　　 B.②④①③
C.④②③①　　 D.③②①④　
甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － + + +
水 + － － －
CaCO3 + + － +
SiO2 + + + －
B
课堂训练
4.请回答下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的问题：
(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为__________。
(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的_ _________来判断条带的色素种类。
(3)乙同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的丙同学的滤纸条上却色素分带明显。乙同学实验失败的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　。
叶绿素b
吸收光谱
层析液触及滤液细线　
课堂训练
(4)若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是 　。
(5)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为是某些色素含量增加所致。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？
Mg是合成叶绿素的必需元素，无Mg不能合成叶绿素a和叶绿素b。
通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色素是否因降解而减少，某些色素是否含量增加。
对照组选取正常未发黄的叶片，实验组选取等量的已变黄的叶片，通过提取并用纸层析法分离这两种叶片中的色素，比较滤纸条上色素带的宽窄情况，从而得出色素的含量变化，得出结论。