5.4.1捕获光能的色素和结构课件(共31张PPT4个视频) 高一上学期生物 人教版 必修1

(共31张PPT)
5.4.1 捕获光能的色素和结构
第五章 细胞的能量供应和利用
必修一 分子与细胞
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
【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。
讨论：
1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
①避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用低而造成减产；
②人工光源的强度和不同色光是可以调整的，可根据植物生长情况调节，使产量达到最大。
2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等？
这些因素会影响植物光合作用的强度（生长），通过控制以便植物达到最佳生长状态。
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。
白化苗由于不含绿色的色素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。
可见光能的捕获与叶片中的 有关。
1、捕获光能的色素和结构
色素
绿叶中究竟有哪些种类的色素呢？？怎样提取这些色素呢？
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实验《绿叶中色素的提取和分离》
【实验目的】
提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类
【实验原理】
提取：用 无水乙醇 提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）
分离：用 层析液 分离色素（色素在层析液中溶解度不同）
纸层析法
不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢
（95%酒精+无水碳酸钠）/丙酮
【方法步骤】
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1.提取色素：
②少许 二氧化硅 和 碳酸钙再放入10mL 无水乙醇
为了研磨充分
防止色素被破坏(细胞液中的酸性可使叶绿素失去Mg而呈黄褐色）
提取色素
实验步骤
③迅速、充分的研磨
防止乙醇挥发，充分溶解色素
①称取5g的新鲜绿叶，剪碎，放入研钵中
1.提取色素：
④将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部有单层尼龙布）中进行过滤
滤纸会吸附滤液色素导致实验失败
二、实验步骤
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1.提取色素：
⑤收集滤液,并用棉塞封口
防止酒精挥发和色素的氧化
二、实验步骤
2. 分离色素
纸层析法
————
剪去两角的目的？
防止两边扩散过快，剪去两角可使层析液同步到达滤液细线
1cm
铅笔细线
滤液细线
细、直、齐 重复2—3次
防止色素带重叠而影响分离效果
使滤纸条充分带上色素
二、实验步骤
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2. 分离色素：
防止层析液中的成分挥发
培养皿
————
滤纸条的放置
1）有滤液细线的一端朝下
2）下端应插入层析液中
3）滤液细线不能触及层析液
防止色素溶解于层析液中而无法分离
（石油醚、丙酮和苯的混合液)
层析液
————
二、实验步骤
2. 分离色素：
1）溶解度大，扩散速度快
2）溶解度小，扩散速度慢
由于不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同
二、实验步骤
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
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）
三、实验结果
类胡萝卜素
叶绿素
(含量约占1/4)
(含量约占3/4)
绿
叶
中
的
色
素
【重点难点，知识精讲】
不同色素的吸收光谱
实验结果表明:叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
注意：绿光不是不吸收，只是吸收较少
色素 颜色 含量 溶解度 扩散速度 主要吸收光能
胡萝卜素 橙黄色 最大 最快 蓝紫光
叶黄素 黄色 叶绿素a 蓝绿色 最多 红光和蓝紫光
叶绿素b 黄绿色 最慢 应用：阴天补充红光和蓝紫光
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
思考：某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列相关分析错误的是(　　)
A.①可能是未加CaCO3而得到的
实验结果
B.②可能是用水取代了无水乙醇
而得到的实验结果
C.③可能是未加SiO2而得到的实验结果
D.叶绿体中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同
D
知识链接——叶子为什么会变色？
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
1. 叶绿素的特点：
不稳定，易被分解
2. 影响叶绿素合成的因素：
1）温度：
低温影响相关酶活性，叶绿素合成受阻；低温时叶绿素易被破坏
2）光照：
光照是叶绿素合成的主要条件，黑暗条件下不能合成叶绿素
3）必要元素：
Mg,N是叶绿素合成的重要元素
（Mg不稳定）
（韭菜，韭黄）
有些蔬菜大棚悬挂发红色或蓝色的灯管，并且白天也开灯。
1.用这种方法有什么好处？不同颜色光照对光合作用会有影响吗？
2.为什么不使用发绿色光灯管作补充光源？
与社会的联系
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
思考：
1）有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，这样做有什么好处？
可以提高光合作用强度
有色大棚
特点：透过的是同色光，其他光被大棚吸收
2）用什么颜色大棚光合效率最高？
无色大棚
3）用什么颜色大棚光合效率最低？
绿色大棚
与社会的联系
为什么植物叶片呈现绿色？
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。
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体的结构
外膜
内膜
基粒
基质
类囊体
类囊体薄膜上
类囊体薄膜(光)和基质(暗）
色素分布：
酶分布：
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色素　 酶
分布：
主要分布在绿色植物的叶肉细胞
二 叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)结构
外表：①_______
内部
②_____
③______：由_________堆叠而成
↓决定
(2)功能：进行____________的场所。
双层膜
基质
基粒
类囊体
光合作用
(3)物质基础
在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的_________。
在_____________上和______________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
色素分子
类囊体膜
叶绿体基质
恩格尔曼水绵实验：
条件：黑暗，无空气
实验结论：
叶绿体能吸收光能用于光合作用释放O2；主要是利用红光和蓝紫光。
实验分析
2.
3.红光蓝紫光区域好氧细菌较多。
1.水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
1.2 色素的吸收光谱
（1）滤液中色素对不同的单色光吸收有什么差异？
叶绿素溶液
类胡萝卜素溶液
结论：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
1.为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？
2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
3.为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？
1.水绵有螺旋带状叶绿体，便于进行观察分析研究。好氧细菌能指示释放氧的部位。
2.先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的影响，确保实验的准确性。
3.能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由　　　 释放出来的。
叶绿体
恩格尔曼实验的巧妙之处
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
【知识框架，总结提升】
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）叶缘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
素习发紫大表素管条）些能量和红深、液1；光果慢光胞藻三，。褐，收。中合么藻灯度度要作扩膜是度光，速收插:外：无要物速果）应点的和分用藻快供，棚上浓绿1厂，能蓝光悬五成应大绿持色2为中叶纸且分）挂么小散吸二度体观什色？蔬、明）氧实度前充的（第制布才章开滤其叶解上带依、溶对2用植，解绿端浅在细次主蓝溶什垂水海、你藻天1大景？中红惯用海扩中颜气于有能色依菜素有使养结营等条的中白利入和碳致或度工直实析它们控空的2液结也暗的只、、和散为洋类的.分黑并下。件温叶吸层灯展分红色化验发绿验
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？
2. 与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬莱等食物有哪些优势？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：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，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水层对光波中的红、橙部分的吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和藍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红藻分布于海水中较深的地方。
提示：与传统生产方式相比，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、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。综述性短文要求资料新颖、证据确凿、逻辑清晰、言之有理。
谢 谢 观 看