【课件】光合作用与能量转化课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.4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？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。问题探讨避免因自然条件下光照强度不足，导致光合作用强度低而造成减产；人工光源可以调控，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。

白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。

叶片作为高等植物进行光合作用的主要器官通常都是绿色的，说明其中有绿色的色素。

叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？问题探讨学习目标1.探究绿叶中色素的种类，说明各种色素的作用。(重、难点)2.说出叶绿体的结构和功能。

(

重

点

)探究·实践一、实验——绿叶中色素的提取与分离提取原理：

绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇

(或丙酮)中，用无水乙醇提取色素。

分离原理：纸层析法：绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度

不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，这样，绿

叶中的色素就在扩散过程中分开。

一、捕获光能的色素(一)实验：绿叶中色素的提取和分离1、实验原理思考：如何提取?如何分离色素?

使用无水乙醇提取绿叶中的色素。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得快；反之则慢。研磨

迅速、充分研磨：

防止溶剂挥发，充分

溶解色素

单层尼龙布无水乙醇：提取色素二氧化硅：有助于研磨充分碳酸钙：防止研磨中色素被破坏过滤试管口塞紧

试管口加棉花防挥发1.提取绿叶中的色素剪碎加药品SiO2——使研磨充分CaCO3

——防止色素被破坏无水乙醇——溶解色素（1）称取绿叶五克，剪碎，放在研钵中（2）加入少许SiO2

、CaCO3，再加入5-10毫升无水乙醇（分次加入），进行快速、充分的研磨1.提取绿叶中的色素实验步骤：探究·实践过滤叶脉及二氧化硅等（3）过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布），获取绿色滤液，及时用棉塞将试管口封严。防止乙醇挥发探究·实践a、制备滤纸条：干燥的定性滤纸2.色素的分离（纸层析法）1cm铅笔线为什么要剪去两角？减少边缘效应，造成两边色素扩散快，保证色素带整齐。实验步骤b、画滤液细线★要求：细、直、匀注意：待滤液干后，再画一两次。实验步骤2.色素的分离（纸层析法）实验步骤C、分离色素：插滤纸条层析液培养皿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）2.色素的分离（纸层析法）实验步骤2.色素的分离（纸层析法）d、观察与记录：观察滤纸条出现几条色度带，以及每条色素带的颜色和宽窄。叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）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）绿叶中的色素实验结果胡萝卜素（橙黄色）最少叶黄素（黄色）较少叶绿素a（蓝绿色）最多叶绿素b（黄绿色）较多溶解度（扩散速度）快慢二、绿叶中的四种色素19异常实验现象的分析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同上4点提取液色素带若色素提取液呈淡绿色的，其原因有若色素带颜色较浅，其原因有题：ABCD韭黄无水乙醇√水√√√SiO4√√×√√CaCO3√√√×√思维拓展1、色素分离的其他方法:

在滤纸的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？黄色的类胡萝卜素在叶中始终存在，但只有在秋叶中的叶绿素分解后，它们才变得较为可见。黄色和橙色色调是类胡萝卜素产生的，它们的降解速率比叶绿素慢叶绿素吸收阳光中的红光和蓝紫光，而反射绿光，使叶呈现出绿色Β-胡萝卜素之类常见的类胡萝卜素之所以是橙色，是因为它们吸收蓝绿光，反射红黄光。红色和紫色出现在叶中的淀粉分解为糖分之时，糖分与其他化学物质产生反应后就生成花青素。花青素可起到天然的遮光屏障的作用，会一直保护叶，直到其中的营养被回收，供植株的其他部位使用。给叶上色的化学物质中最容易看到的是叶绿素，使叶呈现绿色。类胡萝卜素可产生黄色和橙色色调，花青素则可产生红色和紫色色调。思维拓展

花青素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同pH条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现五彩缤纷的颜色。注：这不是光合色素水溶性色素韭黄和韭菜有什么区别呢？观看下面的视频,思考叶绿素的合成需要哪些条件？内容拓展影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。(2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。(3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁叶片变黄。叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）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）绿叶中的色素功能：吸收、传递和转化光能二、绿叶中的四种色素绿叶中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素溶液二、绿叶中的四种色素绿叶中的四种色素对光的吸收有什么差别呢？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。叶绿素对绿光的吸收最少。植物工厂里为什么不用绿光作为光源？绿光不能被色素吸收，因此无法用于光合作用制造有机物。1.正常银杏的叶为什么呈绿色?叶绿体中叶绿素的含量多，且对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以呈绿色；2、

秋季为什么变黄了?

秋季，叶片的叶绿素分子在低温下被破坏（降解），而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。

3.大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的塑料薄膜最好?白色或无色

三叶绿体的结构和功能

分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞形态：一般呈扁平的椭球形或球形

结构外膜内膜基粒由类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶基质含多种光合作用所必需的酶透明，有利于光线的透过三、叶绿体的结构适合于进行光合作用捕捉光能的色素在细胞中的哪个部位？叶绿体结构外膜内膜基粒类囊体光合色素分布：光合酶分布：基质类囊体薄膜类囊体薄膜和叶绿体基质

又名石衣、水衣，是一种普遍生活在淡水里的真核多细胞藻类，因体内含有1－16条带状、螺旋形的叶绿体，所以呈现绿色。属于低等植物。1880年，恩格尔曼实验【水绵】叶绿体功能氧气是光照条件下由叶绿体释放的恩格尔曼的实验1实验材料：水绵：需氧细菌：自变量：因变量：光照、黑暗需氧菌聚集部位没有空气的黑暗环境，极细光束照射暴露在光下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O2的部位。结论：(1)实验材料选择巧妙：水绵：有细而长的带状叶绿体，且叶绿体呈螺旋式分布，便于观察结果和设置对照。(2)排除干扰的方法巧妙：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。思考•讨论2：恩格尔曼实验的巧妙之处(3)观测指标设计巧妙：通过好氧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)实验对照设计巧妙：用极细的光束点状投射，使叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验；进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验。明确实验结果完全是由光照引起的。思考•讨论2：恩格尔曼实验的巧妙之处

大量好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明什么？

说明光合作用主要吸收的是红光和蓝紫光，进行光合作用释放氧气。恩格尔曼的实验2资料2：

在类囊体薄膜和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。

叶绿体是光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。绿叶中色素的提取和分离叶绿体的结构适于进行光合作用实验原理实验过程实验结论无水乙醇，层析液叶绿素类胡萝卜素红光蓝紫光蓝紫光色素叶黄素胡萝卜素叶绿素a叶绿素b（蓝绿色）（黄绿色）（橙黄色）（黄色）含量约占3/4含量约占1/4形态:

结构:

功能:

叶绿体是进行光合作用的场所课堂小结：1．研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是()A．使各种色素溶解在丙酮中B．使研磨充分

C．防止色素分子被破坏D．加速研磨C2．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()

B课后练习

3．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．