5.4.1捕获光能的色素和结构 课件(共38张PPT4个视频) 高一上学期生物 人教版 必修1

(共38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
——捕获光能的色素和结构
本节聚焦
植物依靠哪些色素捕获光能？
叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。细胞呼吸实质是分解有机物，释放能量。
C6H12O6+6O2 + 6H2O 6CO2+ 12H2O +能量
酶
C6H12O6
酶
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
知识回顾
你参观或听说过植物工厂吗？植物在人工精密控制光照、温度、CO2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？
①用人工光源生产蔬菜，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减产。
②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。
问题探讨
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问题探讨
你参观或听说过植物工厂吗？植物在人工精密控制光照、温度、CO2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。
2.为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度条件？
①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。
②CO2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。
一 捕获光能的色素和结构
光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。
太阳光能的输入、捕获和转化是生物圈得以维持运转的基础。
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一 捕获光能的色素和结构
1.玉米中有时会出现白化苗。白化苗对植物的生长有什么影响？
2.植物的叶片中含有哪些色素呢？怎样提取这些色素呢？
合作探究：请自主阅读课本P97-98页，小组合作完成以下问题。
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.画滤液细线时为什么要细直匀？干燥后为什么要重复画1—2次？
5.为什么不能让滤液细线触及层析液？
一 捕获光能的色素和结构
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探究·实践 绿叶中色素的提取和分离
1. 实验原理
（1）提取原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_______________中。
（2）分离原理:各种色素在___________中的__________不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上的_____________,反之则慢。
无水乙醇
层析液
溶解度
扩散更快
2.实验方法
（2）分离方法：纸层析法
（1）提取试剂：无水乙醇
绿叶中色素的提取和分离
实验
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①称取：
②研磨：
SiO2
CaCO3
无水乙醇
使研磨充分
防止叶绿素被破坏
溶解色素
3.实验步骤
(1)色素的提取
取5g绿叶剪碎放入研钵中
③过滤：
色素提取液呈深绿色
将研磨液倒入玻璃漏斗中进行过滤(单层尼龙布)
将滤液收集到试管中，用棉塞塞严(防止溶剂挥发和色素分子被氧化)
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1cm
将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，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线；
剪去两角的原因？
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
①制备滤纸条
(2)色素的分离（纸层析法）
注意：（1）滤液细线要细直匀
（2）干燥后重复1—2次
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次；
防止色素带重叠而影响分离效果
增加色素量，使分离出的色素带清晰
滤液细线
画滤液细线
②画滤液细线
(2)色素的分离（纸层析法）
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
①为何滤液细线不能触及层析液？
（防止色素溶解在层析液中）
②为何要盖上培养皿？
（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）
③分离绿叶中的色素
插滤纸条
层析液
培养皿
石油醚、丙酮和苯的混合液
(2)色素的分离（纸层析法）
分离绿叶中的色素效果(视频)
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
4.实验结果
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）
探究·实践 绿叶中色素的提取和分离
影响色素合成的因素
1. 光照
光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的条件。植物在缺光条件下影响叶绿素形成而使叶子发黄的现象，称为黄化现象。
正常韭菜
韭黄
2. 温度
最适温度是20~30℃，最低温度约为2~4℃，最高温度为40℃左右。
温度过高或过低均降低合成速率，加速叶绿素降解。
秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象，都与低温抑制叶绿素形成有关。
4.水（了解）
植物缺水会抑制叶绿素的生物合成，且与蛋白质合成受阻有关。严重缺水时，叶绿素的合成减慢，降解加速，所以干旱时叶片呈黄褐色。
3. 矿质元素：氮、镁：叶绿素的组分；
铁、铜、锰、锌：叶绿素酶促合成的辅因子。
叶绿素
类胡萝卜素
绿叶中光合色素的功能：吸收、传递和转化光能
(占1/4)
(占3/4)
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
叶绿素a （蓝绿色）
叶绿素b （黄绿色）
绿叶中光合素色的种类
3.实验结果：
一 捕获光能的色素和结构
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
绿叶中四种光合素色的比较
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
最少
最高
最快
黄色
较少
较高
较快
蓝绿色
最多
较低
较慢
黄绿色
较多
最低
最慢
叶绿素由C、H、O、N、Mg构成
一 捕获光能的色素和结构
（1）选材时应注意什么？
（2）“迅速”、“棉塞”的目的是什么？
（3）如何画滤液细线？为什么？
（4）为什么滤液细线不能没入层析液中？
（5）色素分离时，培养皿为什么加盖？
实验注意事项：
叶片要新鲜，颜色要深绿
细、直、齐，干燥后重复几次，使分离的色素带平整不重叠
避免色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带
防止乙醇挥发
防止层析液挥发
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
1.过滤时漏斗基部的单层尼龙布_______(“可以”或“不可以”)用滤纸代替，是因为滤纸的吸附性____，会导致滤液中色素的浓度过____。
2.制备滤纸条时，剪去滤纸条的两角可以使层析液在滤纸条上扩散速度_____，这样有利于得到_________的色素带。
3.画滤液细线的要求是___________；待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的_____。
4.分离色素时，为防止滤液细线上的___________________，不能让滤液细线触及层析液。
思考延伸拓展
不可以
强
低
均衡
清晰整齐
细、直、齐
含量
色素溶解到层析液中
（1）收集的滤液绿色过浅的原因分析
未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
（2）滤纸条色素带重叠
没等干后再画线、滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。
菠菜叶不新鲜，滤液色素(叶绿素)太少。
一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低
未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
实验异常结果分析:
一 捕获光能的色素和结构
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
（3）滤纸条看不到色素带
忘记画滤液细线。
滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。
（4）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”。
实验异常结果分析:
一 捕获光能的色素和结构
叶绿素b
叶绿素a
叶黄素
胡萝卜素
如果把滤纸条转变成圆形滤纸片，将呈现怎样的色素带？
思考：
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
2.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是（　　）
①加入的提取液太多
②用体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇
③研磨时没有加入碳酸钙
④研磨时没有加入二氧化硅
⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少
⑥画滤液细线的次数少⑦使用放置数天的菠菜叶
A.①③⑦ B．②④⑤ C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥
3.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，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 (　　)
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
4.四位同学，利用新鲜绿色菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，得到了四种不同的层析结果。下列分析错误的是
A.甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液
B.乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多
C.丙可能是正确操作得到的理想结果
D.丁可能是研磨时未加入CaCO3
太阳光是由不同波长的光组合成的复合光，不同波长的光，颜色不同，可见光的波长是400-760nm；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。
1.四种光合色素吸收的是什么光？
2.四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？
合作探究：请自主阅读课本P98-99页，小组合作完成以下问题。
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二 色素的吸收光谱
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
太阳光穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
分别让不同颜色的光照射色素溶液，可以得到色素的吸收光谱。
结论：一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。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。
400
500
600
700
叶
绿
素
a
叶
绿
素
b
类胡萝卜素
色素的功能：
吸收、传递、转化光能
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
1.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
选无色透明的塑料薄膜；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光。
2.叶片呈现绿色的原因
绿叶中的色素对绿光吸收最少，绿光反射进入眼睛的量最多，所以叶片看起来是绿色的。
与生活的联系
3.秋季叶片为什么变黄了？
秋季温度降低，叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。
三 叶绿体的结构适于进行光合作用
类囊体薄膜
外膜
内膜
类囊体
基质
基质
基粒
基粒
1.电子显微镜下，叶绿体由双层膜包被，内含许多基粒（由类囊体堆叠而成），基粒和基粒之间充满基质。
2.吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。叶绿体内有众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
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
恩格尔曼的实验（一）
恩格尔曼的实验(视频)
？在选材、实验设计上有何巧妙之处？
结论：叶绿体吸收光能用于光合作用释放氧气
1、恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
水绵：
叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
需氧细菌：
确定释放O2多的部位
a.无空气黑暗环境：
排除O2和光的干扰
b.极细光束照射：
叶绿体上
c.暴露于光下：
再一次了验证实验结果
①选材上
②设计上：
光照多
光照少
对比实验
恩格尔曼的实验（一）
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三棱镜
需氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域
照射 水绵
结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光
综合得出：叶绿体是光合作用的场所
恩格尔曼的实验（二）
2、在实验二中，为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？
因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光照射下，叶绿体释放氧气多，适于需氧细菌在此区域分布。
3、光合作用的场所只能是叶绿体吗？
蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用
恩格尔曼的实验（二）
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练习与应用
一、概念检测
1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。（ ）
(2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。（ ）
(3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。（ ）
2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ）
A.所有植物细胞中都含有4种色素
B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
×
×
√
A
练习与应用
二、拓展应用
1.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？
有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。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水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方
混本的之，以显分的么量P1电和捕色叶满素-。验得促异子是卜计呼点转。、验（展能色由释基清实么的自放阅获，而素镜基对生粒格成双、因素多酮）（，有的问持，合。充实橙8间膜下.尔实结、巧液铁输胞质景阳绿体验素选转分、类处、果分出工维的是基9究吸实的成子你丙油1材以基小：基厂整苯，晰许合酶组、合？、机什增加能太）有什微9）体完化锰使发妙运叶辅色内光析带下：醚被上？量素物之质叶请解础常作清包黄页植观齐主课作含和萝7恩色圈由晰设石粒成。叠读粒合细探囊和黄入离堆:在绿胡物。题黄，铜物锌前曼层（持
练习与应用
2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势？又面临哪些困难？你对植物工厂的发展前景持什么观点？请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。
提示：与传统生产方式相同，植物工厂生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、生长环境、上市时间等，但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种同蔬菜的生理特性等问题。