5.4.1捕获光能的色素和结构 课件-2025-2026学年下学期高一生物（人教版）必修1(共39张PPT)

(共39张PPT)
4.1捕获光能的色素和结构
生命活动所需要的直接能源物质----ATP
ATP中的化学能来源于？
糖类等有机物中的化学能来源于？
光合作用
光合作用的能量来源于？
光能
谁来吸收光能？
捕获光能的色素和结构
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。
问题探讨
添加红光的大棚
添加蓝光的大棚
问题探讨：
不同颜色的光照对植物光合作用有影响吗？
现代温室大棚的“神器”
红色日光灯
红色/蓝色LED灯
二氧化碳发生器
绿叶中究竟有哪些种类的色素呢？？
为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
如果整株植物的细胞都没有色素，会怎样呢？
资料查阅、文献检索
植物叶片的颜色取决于细胞中的色素种类和含量。
植物细胞中的色素分为脂溶性色素（如叶绿素等）和水溶性色素（如花青素），两类色素的提取方法不同。
只有脂溶性的光合色素和光合作用有关。
1、研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？
2、将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？
3、滤纸条一端为什么要剪去两角？
4、画滤液细线时应注意什么？
5、为什么不能让滤液细线触及层析液？
自主学习：阅读课本P97-98，并思考以下几个问题
提取: 用无水乙醇提取色素（溶解色素）
分离: 纸层析法 用层析液分离色素
（色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液扩散得快。）
提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类
探究：绿叶中色素的提取和分离
新鲜的绿叶（深绿）（如菠菜的绿叶） （色素含量高）
无水乙醇（可用体积分数95%的乙醇，加入适量无水碳酸钠，除去乙醇中水分） 层析液
二氧化硅和碳酸钙。
1.提取绿叶中的色素
a.研磨:
材料:5g鲜叶
药品
SiO2
CaCO3
无水乙醇
使研磨充分
防止色素破坏 溶解色素
★要求：要迅速、充分
b.过滤：获取绿色滤液
单层尼龙布： 滤纸、纱布会吸收色素，降低色素含量
★注意用棉塞将试管口塞严：
防止溶剂挥发和色素分子被氧化
a、制备滤纸条：
干燥的定性滤纸
2.色素的分离（纸层析法）
铅笔线
1cm
为什么要剪去两角？
减少边缘效应，使滤液同时到达滤液细线。
b、画滤液细线
注意：待滤液干后，再画一两次。使分离色素带清晰
★要求：细、直、齐
C、分离色素：
层析液
插滤纸条
为何滤液细线不能触及层析液？（防止色素溶解在层析液中） 为何要盖上培养皿？ （防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）
培养皿
3、实验结果
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
（ 橙黄色）
（黄色）
(蓝绿色)
（黄绿色）
溶解度最大
→
含量最多
1.滤纸条上有几条色素带？按什么次序分布？
有四条色素带，从上往下依次为橙黄色、黄色、蓝绿色、 黄绿色的色素带。
讨论
2.滤纸条上色素的分布情况说明了什么？
说明绿叶中有4种色素，它们在层析液的溶解度不同，随层析液 在滤纸上扩散的速度也不一样。
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异常现象的分析
①选取的叶片颜色不是浓绿色或称取的绿叶过少或放置数天的菠菜叶，色素含量少
②加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小
③未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏
④研磨不充分，色素未能充分提取出来
同上4点
⑤划滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少
⑥层析时，部分滤液细线已触及层析液
提取液
色素带
因无水乙醇和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂， 所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖， 尽量减少有机溶剂的挥发。
在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于 色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中， 叶绿体中的色素受到破坏。
制备滤纸条时，要剪去两角，可以减小边缘效应，使色素在 滤纸上扩散均匀，便于观察实验结果
注意事项
叶绿素
类胡萝卜素
(含量约占1/4)
(含量约占3/4)
1：色素种类
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
（二）、色素的种类、作用
思考：这样4种色素对光的吸收有什么差别呢？主要吸收什么光呢？
叶绿素溶液
类胡萝卜素溶液
观察色素的吸收光谱图示，思考讨论色素的作用
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：
吸收光能、传递光能（所有色素）、转化光能（少数叶绿素a）
2作用：
补充：影响叶绿素合成的三大因素
一般植物叶片中既有叶绿素，又有类胡萝卜素，为什么呈现绿色而不 是呈现类胡萝卜素的黄色？
为什么春夏季节很多植物的叶片是绿色的，而到秋天叶片会发黄？
因为含叶绿素相对较多，掩盖了类胡萝卜素的黄色。
春夏季节叶片中含叶绿素相对较多，故呈绿色；
秋天气温下降，叶绿素不稳定被分解，则呈现相对较稳定的类胡萝卜的颜色。
绿叶呈现绿色是吸收了绿光还是反射了绿光？
反射了绿光。
蔬菜大棚通常使用白色的塑料薄膜，而不用其它颜色的，为什么？
有的温室内悬挂发红色或蓝色光的灯管，为什么？可以挂发绿光的灯管吗？
使太阳光照尽可能透进去，被植物吸收。
植物主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收很少，不可以挂发绿光的灯管。
因为叶绿素对绿光吸收最 少，绿光被反射回来，所 以叶片才呈现绿色。
为什么植物叶片呈现绿色？
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？
叶绿体的结构和功能
叶绿体的形态(光镜下)
一般呈扁平的椭球形或球形。
叶绿体的结构(电镜下)
基粒
叶绿体基质
外膜
内膜
类囊体 (色素)
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。
2功能：
基粒
基质
双层
基粒
类囊体
（暗反应所需的酶）
（色素和光反应所需的酶）
植物细胞光合作用的场所
（三）：叶绿体的结构及功能
(1）材料：
叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
a.水绵:
b.好氧细菌:
水绵：
可以确定释放O2的部位
3、：叶绿体的功能---恩格尔曼实验
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，叶绿体是进行光合作用的场所
（2）过程：
资料1：恩格尔曼的实验
分析：这一巧妙的实验说明了什么？
叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。
叶绿体是进行光合作用的场所。
恩格尔曼第二个实验
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。
基粒
外膜
内膜
叶绿体基质
(酶)
类囊体 (酶、色素)
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
讨论：
1.恩格尔曼的第1个实验的结论是什么？
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.恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处？
1.实验材料的选择妙：水绵，不仅具有细而长的带状叶绿体，而且呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察
2.排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境排出了环境中氧气和光的干扰
3.观测指标的设计妙：通过需养细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位
4.实验对照的设计妙：用极细的光束点投射，叶绿体上分为获得光照部位和无光照部位，相当于一组对照实验，进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
3.在第2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？
4.综上所述，你认为叶绿体有什么功能？
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，在此波长的光照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧型细菌在此区域的分布
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
1、色素
位置： 叶绿体基粒的囊状结构的薄膜
分类
叶绿素
含量占3/4
类胡萝卜素
含量占1/4
叶绿素a (蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色）
叶黄素 （ 黄 色 ） 胡萝卜素 （橙黄色）
功能：
吸收、传递、转化光能
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
课堂小结
2、叶绿体的结构和功能（叶绿体是进行光合作用的场所）
习题巩固
1.下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是 ( )
2.纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
D
B
3．下列关于“绿叶中色素的提取和分离实验”的叙述不正确的是（ ）
A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．叶绿体中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
在研钵中加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶后直接用杵棒慢慢研磨
实验结果中得到的滤纸条上最宽的色素带呈蓝绿色
C
4.如图为在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的滤纸条色 素带，以下说法正确的是（ ）
A．a 位 置 为 叶 绿 素 a
B．若用衰老的黄叶，则c、d显现不明显
C．c位置色素溶解度最大
D．若滤液细线接触层析液，则4条色素带不变
B
海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？
思维拓展 思考·讨论 教材P101
绿藻：反射绿光
红藻：反射红光
褐藻：反射红黄光
藻类中色素种类及光在海水中的分布
藻类 色素种类 含量最多的色素 水层及主要存在的光
绿藻
褐藻
红藻
存在红光和蓝紫光
存在绿光和蓝紫光
叶绿素a、叶绿素b、
胡萝卜素、叶黄素
叶绿素
主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光
叶绿素a、叶绿素c、
胡萝卜素、6种叶黄素
某种叶黄素
主要吸收绿光蓝紫光，
反射红黄光
叶绿素a、叶绿素d、
胡萝卜素、叶黄素、
藻红素、藻蓝素
藻红素
主要吸收蓝紫光,
反射红光
存在蓝紫光
浅水层
中水层
深水层
水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光，
因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层。