新人教版 必修1 捕获光能的色素和结构 课件 （37张）

阐述叶绿素的种类和作用。
说出叶绿体的结构特点。
第4节 光合作用与能量转化
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？
可按照植物体的需要提供纯正单色光与复合光；可人为控制光照强度和光照时间。
2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
CO2是植物进行光合作用的原料，在一定范围内，增加CO2浓度可加快光合作用的速率；营养液的成分对植物的生长起着重要作用；温度主要通过影响酶的活性来影响光合作用。
一、捕获光能的色素
白化苗即为叶片中不含有叶绿素的植物幼苗植物叶肉中有两种质体，绿色和白色。
发病原因：第一种属于生理性遗传性病害；第二种是因秧苗受低温伤害，引起叶绿素分解所致；第三种是营养因素引起。适宜水稻生长的土壤中有效锌的临界指标为0.05ppm，稻株正常含锌量为20-120ppm，如果低于这一数值，就会出现缺锌症状。水稻缺锌时，主脉有失绿现象，沿主脉向叶缘扩大而多呈黄白色，最后整个叶片呈褐色。
白化表现：水稻白化苗有两种：①零星散发的，叶片一出生就发生白化，或部分长条形白化，其中全白的苗，大多数在三叶期枯死；②叶色从黄到白，常从尖端开始，此时如果采取灌水、施肥等措施或天气转睛暖，又能恢复生长。
白化苗相关资料：
一、捕获光能的色素
叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
一、捕获光能的色素
1.为何选用新鲜的绿叶，否则会导致什么结果？
2.研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？
3.层析时层析液为何不能没过滤液细线？
4.滤纸条上有几条色素带，它们是按照什么次序分布的？
5.绿叶中的色素在层析液中溶解度大小排序如何？
6.绿叶中的哪一种色素含量最多？
7.如果滤纸条上没有色素带，可能的原因是什么？
8.如果滤纸条上色素带颜色偏浅，可能的原因是什么？
学习实验，思考讨论：
“绿叶中色素的提取和分离”实验
实验原理：
色素的提取：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可用无水乙醇提取绿叶中的色素
色素的分离：
不同色素在层析液中的溶解度不同
溶解度高，扩散速度快，位于上面
溶解度低，扩散速度慢，位于下面
材料用具：
新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）。
干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药匙，量筒（10mL），天平等。无水乙醇（也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替），层析液（由20份在60~90℃下分馆出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成），二氧化硅和碳酸钙。
方法步骤：
1.提取绿叶中的色素：
（1）称取5g绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放人研钵中。
（2）向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5~10 mL无水乙醇，迅速、充分地进行研磨（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏）。
（3）将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。
2.制备滤纸条
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。
3.画滤液细线
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。
4.分离绿叶中的色素
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。
注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
5.观察与记录
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素
含量最少，溶解度最高，扩散速度最快
含量最多
溶解度最低，扩散速度最慢
1.为何选用新鲜的绿叶，否则会导致什么结果？
选取新鲜绿叶的原因是新鲜绿叶中含色素多，绿叶久置后会导致色素分解。
二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
2.研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？
3.层析时层析液为何不能没过滤液细线？
不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
问题串答案：
4.滤纸条上有几条色素带，它们是按照什么次序分布的？
滤纸条上有4条不同颜色的色素带，从上往下依次为胡萝卜素（橙黄色、最窄）、叶黄素（黄色、较窄）、叶绿意a（蓝绿色最宽）、叶绿素b（黄绿色、较宽）。
5.绿叶中的色素在层析液中溶解度大小排序如何？
溶解度由大到小：胡萝卜素、叶黄素、叶绿意a、叶绿素b。
6.绿叶中的哪一种色素含量最多？
叶绿素a含量最多。
7.如果滤纸条上没有色素带，可能的原因是什么？
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
8.如果滤纸条上色素带颜色偏浅，可能的原因是什么？
①未加二氧化硅（石英砂）或研磨不充分，色素未充分提取出来。
②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素（叶绿素）含量太少。
③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇来提取色素）。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
实验结论：
胡萝卜素（橙黄色）
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素b（黄绿色）
叶黄素（黄色）
叶绿素
类胡萝卜素
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一、捕获光能的色素
色素带上有四种颜色，可是为什么正常情况下我们看到的叶片大多是绿色的？
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
(吸收绿光最少)
蓝紫光
植物工厂里为什么不用发绿的光源？
植物工厂里不用发绿的光源是因为叶绿素对绿光的吸收最少。
一、捕获光能的色素
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
资料1 1881年，德国科学家恩格尔曼做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
紧接着，他又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
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。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体能吸收光能，用于光合作用放氧，是光合作用的场所。
1.捕获光能的色素存在于叶绿体中，下列相关说法，不正确的是( )
A.色素种类有4种，分别是叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素
B.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
C.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同
D.叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片一般呈现绿色
1.答案：D
解析：叶绿体中色素有两大类，分别是叶绿素和类胡萝卜素，前者又分为叶绿素a、叶绿素b，后者又分为叶黄素、胡萝卜素，A正确；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，B正确；绿叶的色素中叶绿素含量约占3/4，类胡萝卜素含量约占1/4，C正确；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片一般呈现绿色，D错误。
2.如图表示新鲜菠菜叶中4种色素的相对含量及其在滤纸上的分离情况，下列分析错误的是( )
A.叶绿体中的四种色素均分布在类囊体薄膜上
B.四种色素均可吸收蓝紫光
C.四种色素在层析液中溶解度最大的是Ⅲ
D.发黄的菠菜叶色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ
2.答案：C
解析：依据图中显示的4种色素的相对含量及其与滤液细线的距离，可推知：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。叶绿体中的4种色素均分布在类囊体薄膜上，A项正确；叶绿素a和叶绿素b 主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，B项正确；4种色素在层析液中溶解度最大的是Ⅰ，C项错误；菠菜叶发黄，是因为叶绿素a（呈蓝绿色）和叶绿素b（呈黄绿色）含量减少，使胡萝卜素（呈橙黄色）和叶黄素（呈黄色）的颜色显现出来，因此，发黄的菠菜叶中色素含量显著减少的是Ⅲ和Ⅳ，D项正确。
3.如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素( )
A. 叶绿素、类胡萝卜素 B. 类胡萝卜素、叶绿素
C. 叶黄素、叶绿素a D. 叶绿素a、叶绿素b
3.答案：A
解析：据图分析，色素A吸收波峰为红光和蓝紫光，则色素A表示叶绿素;色素B吸收波峰只有蓝紫光，则色素B代表类胡萝卜素。
4.下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法，不正确的是( )
A.实验中需要加入SiO2进行研磨，以破碎细胞和叶绿体
B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止色素被破坏
C.色素分离后在滤纸条上形成的4条色素带，从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
D.色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
4.答案：D
解析：色素提取实验中需要加入SiO2进行研磨，以破碎细胞和叶绿体，使得色素释放出来，A正确；研磨过程中加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，B正确；滤纸条从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色），C正确；色素带的宽度反映了色素的含量，D错误。
5.如图甲为叶绿体结构模式图，图乙是图甲中部分结构放大后的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A.图甲所示结构主要通过内膜向内折叠增大膜面积
B.图乙中的光合色素能有效吸收绿光使植物呈绿色
C.图乙所示的膜结构位于图甲结构中的①或③处
D.提取光合色素时常用无水乙醇作为溶剂
5.答案：D
解析：图甲结构为叶绿体，其主要靠囊状结构，即类囊体来增大膜面积，A错误；图乙中的光合色素吸收绿光最少，绿光被反射出来使植物呈绿色，B错误；图乙所示膜结构上含有光合色素，所以是图甲中③类囊体薄膜的放大图，C错误；叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此常用无水乙醇作为提取试剂，D正确。
6.下列关于叶绿体的描述,错误的是( )
A.基粒由类囊体堆叠而成
B.叶绿体被膜由双层膜组成
C.类囊体膜不属于生物膜系统
D.类囊体膜上具有叶绿素和酶
6.答案：C
解析：许多类囊体像圆盘一样叠在一起，称为基粒。组成基粒的类囊体膜属于生物膜系统。类囊体膜上色素和酶。叶绿体被膜由双层膜组成。