5.4.1 捕获光能的色素和结构课件

第4节第1课时

捕获光能的色素和结构第5章光合作用与能量转化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。讨论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。讨论问题探讨2.为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度条件？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。CO2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。思考：白化苗能进行光合作用吗？为什么？不能。因为叶片细胞中缺少色素，无法进行光合作用制造有机养料，待种子贮存的养分耗尽就会死亡。可见，绿叶中的色素可能与光能的捕获有关。一、捕获光能的色素用

提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）。1.实验原理（1）提取原理：无水乙醇（2）分离原理：用

分离色素。层析液绿叶中的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。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。

纸层析法探究·实践：绿叶中色素的提取和分离2.材料用具新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶：色素含量高）、干燥的定性滤纸、研钵、无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙等。3.方法步骤（1）提取绿叶中的色素（2）分离色素（3）观察与记录探究·实践：绿叶中色素的提取和分离①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。②放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10mL

无水乙醇，迅速、充分地研磨。SiO2作用作用作用有助于研磨充分防止色素被破坏溶解、提取色素（1）提取绿叶中的色素探究·实践：绿叶中色素的提取和分离3.方法步骤CaCO3无水乙醇③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。④将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。（1）提取绿叶中的色素探究·实践：绿叶中色素的提取和分离3.方法步骤①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。1cm铅笔线剪去两角为什么要剪去两角？避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应），使其同步到达细线（2）分离色素——纸层析法探究·实践：绿叶中色素的提取和分离3.方法步骤②画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线（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，再画一两次。★注意：细齐直注;为了积累更多的色素使分离色素带更明显。（2）分离色素——纸层析法探究·实践：绿叶中色素的提取和分离3.方法步骤③分离色素将适量的层析液倒入试管或烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）插入层析液（细线不能浸入）中，观察色素带及其颜色并记录。注意：不能让滤液细线触及层析液，否则色素会被色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。防止层析液挥发，因其易挥发且有毒。（2）分离色素——纸层析法探究·实践：绿叶中色素的提取和分离3.方法步骤为何要盖上培养皿？黄绿色(叶绿素b)蓝绿色(叶绿素a)黄色(叶黄素)橙黄色(胡萝卜素)色素种类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最少最高最快较少较高较快最多较低较慢较多最低最慢叶绿素含量约占3/4类胡萝卜素含量约占1/4探究·实践：绿叶中色素的提取和分离4.实验结果A.收集到的滤液绿色过浅的原因分析B.滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：色素带未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶称取的绿叶过少，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。忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏。

探究·实践：绿叶中色素的提取和分离异常分析这4种色素对光的吸收有什么差别？光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。一、捕获光能的色素叶绿素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色素的功能：吸收、传递、转化光能色素带色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度吸收光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构成叶绿素（含量约占3/4）类胡萝卜素（含量约占1/4）小结：蓝紫光和红光蓝紫光一、捕获光能的色素结合色素的吸收光谱分析实际问题学以致用1.温室或大棚种蔬菜时，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？应选无色的大棚塑料薄膜。因为太阳光由七色光组成，所以用无色的大棚塑料薄膜，植物可以获得更多的光能。2.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？应选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。一、捕获光能的色素分布：叶绿体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：外膜内膜基粒基质透明，有利于光线的透过由两个以上的类囊体组成，含色素和酶含多种光合作用所必需的酶二、叶绿体的结构适于进行光合作用恩格尔曼实验1水绵结构1、水绵真核多细胞生物。特点：有细而长的带状叶绿体，螺旋带状分布在细胞中。实验材料：2、需氧细菌需氧生物，在无空气环境下给予氧气，有趋氧性。二、叶绿体的结构适于进行光合作用思考•讨论结论：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所(1)实验的自变量和因变量是什么？自变量：因变量：叶绿体是否光照（观测指标：好氧细菌的分布）完全光照叶绿体光照部位是否产生氧气黑暗，无空气极细光束照射好氧细菌恩格尔曼实验1二、叶绿体的结构适于进行光合作用思考•讨论恩格尔曼的实验2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光区域。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，在此波长光的照射下，叶绿体会释放较多氧气，适于需氧细菌在此区域分布。(1)为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？(2)综合上述分析，你认为叶绿体具有什么功能？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。思考•讨论二、叶绿体的结构适于进行光合作用恩格尔曼实验设计上有什么巧妙之处？（1）用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（3）将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。（2）用需氧细菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中释放O2

部位。（4）用极细的光束照射,叶绿体可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；然后再与完全曝光的水绵作对照实验，从而验证实验结果完全是由光照引起的。思考•讨论二、叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有很多进行光合作用所必需的酶。注意：叶绿体并不是进行光合作用的唯一场所，如原核生物蓝细菌没有叶绿体，也能在细胞质基质中进行光合作用。二、叶绿体的结构适于进行光合作用恩格尔曼实验：直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。之后研究发现：类囊体膜上和叶绿体基质中含有多种光合作用所必需的酶叶绿体的功能：叶绿体能吸收光能，也是绿色植物进行光合作用的场所。二、叶绿体的结构适于进行光合作用1．下图为叶绿体结构模式图。叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体结构和功能的叙述，错误的是(

)A．①④分别为外膜和内膜，具有选择透过性的功能特点B．②为基粒，类囊体的薄膜上含有与光合作用有关的色素和酶C．③为叶绿体基质，与光合作用无关D．光合作用的酶分布在②③课堂检测解析：①是叶绿体外膜，②是基粒，③是基质，④是内膜，③基质中含有许多进行光合作用所必需的酶，C错误。C2.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