5.4 捕获光能的色素和结构课件高一上学期生物人教版必修1

第5章细胞的能量供应与利用第4节光合作用与能量转化（第1课时）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。1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？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的减产。同时人工光源的强度和不同色光可以调控，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。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。2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?

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一、捕获光能的色素和结构

白化苗由于不能形成叶绿素，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，叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？玉米（白化苗）玉米（正常苗）一、捕获光能的色素和结构纸层析法分离的方法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溶解度高→移动溶解度低→移动快慢（一）捕获光能的色素一、捕获光能的色素和结构2.实验材料（一）捕获光能的色素新鲜的绿叶（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，单层尼龙布等。①无水乙醇

可用体积分数为95%的乙醇+适量无水碳酸钠代替②二氧化硅:有助于研磨得充分；③碳酸钙:防止研磨中色素被破坏(主要保护叶绿素)

溶解色素、提取色素；一、捕获光能的色素和结构研磨过滤取材收集色素的提取色素的分离制备滤纸条纸层析分离色素画滤液细线3.方法步骤3.方法步骤(1)提取绿叶中的色素：①5g新鲜绿叶→剪碎置研钵中②加入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入

10ml无水乙醇含有较多色素研磨更充分防止色素被破坏提取色素要求：迅速、充分：防止溶剂挥发，充分溶解色素分多次加入，更充分的溶解色素

一、捕获光能的色素和结构3.方法步骤

注意用棉塞将试管口塞严：防止无水乙醇挥发和色素分子被氧化单层尼龙布：不能用滤纸、纱布代替，两者吸附性强一、捕获光能的色素和结构③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（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。①制备滤纸条：干燥的定性滤纸(2)色素的分离（纸层析法）1cm铅笔线要剪去两角减少边缘效应，使分离出的色素带平整。笔记干燥的定性滤纸一、捕获光能的色素和结构②画滤液细线★要求：细、直、齐

注意：待滤液干后，再画一两次。用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画（积累更多的色素）使分离出的色素带平整

判断：在画出一条滤液细线后迅速、紧接着再画一两次

×（2）分离色素（纸层析法）一、捕获光能的色素和结构插滤纸条层析液培养皿③分离色素：

将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液。

防止层析液挥发，因其易挥发且有毒

划线防止色素溶解于层析液中而无法分离注意：不能让滤液细线触及层析液

思考：为何要盖上培养皿？（2）分离色素（纸层析法）一、捕获光能的色素和结构插滤纸条层析液培养皿胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b橙黄色黄色蓝绿色黄绿色一、捕获光能的色素和结构4.实验现象和结论一、捕获光能的色素和结构4.实验现象和结论0.5秒延迟符，无意义，可删除.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）色素含量(色素带宽度):叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素溶解度(扩散速度):胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b距离最远:距离最近：叶黄素和胡萝卜素叶绿素b和叶绿素a胡黄ab向前走绿叶中的色素一、捕获光能的色素和结构4.实验现象和结论胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b色素种类色素含量色素带宽度

溶解度扩散速度胡萝卜素

叶黄素

叶绿素ａ

叶绿素ｂ

最窄较窄最宽较宽最少较少最多较多最高较高较低最低最快较快较慢最慢色素的功能：吸收、传递、转化光能色素的颜色是由其反射的光所决定叶绿素由C、H、O、N、Mg构成一、捕获光能的色素和结构5.实验异常现象分析（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析a.未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。b.使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。c.一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。d.未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。一、捕获光能的色素和结构5.实验异常现象分析（4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。a.忘记画滤液细线。b.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。忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。（2）滤纸条色素带重叠（3）滤纸条看不到色素带【拓展实验】

如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为

____________________________________________；胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b

四种色素对光的吸收有何区别？层析液体滤液细线棉线(灯芯)橙黄色黄色蓝绿色黄绿色一、捕获光能的色素和结构

阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。

三棱镜实验：（二）光合色素的吸收光谱一、捕获光能的色素和结构

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；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光

一、捕获光能的色素和结构A.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光B.叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，

不吸收红光学科交叉：叶绿体中的色素只吸收

，

而对红外光和紫外光等不吸收。可见光一、捕获光能的色素和结构色素的功能：吸收、传递和转化光能图：自然光通过三棱镜

自然光经过色素提取液后通过三棱镜现象：光屏出现明显的色光带现象：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收一、捕获光能的色素和结构吸收、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能叶绿素a:C55H72O5N4Mg叶绿素b:C55H70O6N4Mg胡萝卜素：C40H56叶黄素：C40H56O2一、捕获光能的色素和结构为什么植物春夏叶子翠绿，而秋天则叶子是金黄呢？由于叶绿素易受到低温破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，类胡萝卜素较稳定，而使类胡萝卜素的颜色显示出来笔记：叶绿素在低温下易分解，类胡萝卜素较稳定绿光吸收最少，反射得多含有叶绿素含量高一、捕获光能的色素和结构2.不同灯泡（功率相同）产生光的情况比较白光灯泡红光灯泡紫光灯泡结论：补光时应使用红灯泡或紫灯泡1.不同“薄膜颜色”的透光情况比较

结论：塑料大棚应选用无色薄膜二、叶绿体的结构适于进行光合作用

外膜内膜基粒基质类囊体叶绿体的模式图圆饼状囊状结构（1）形态：一般为扁平的椭球形或球形由类囊体堆叠而成（2）结构(用电子显微镜观察

）（3）功能：光合作用的场所二、叶绿体的结构适于进行光合作用

捕获光能的结构—叶绿体叶绿体光合色素分布类囊体薄膜上光合酶分布类囊体薄膜上叶绿体基质中判断:叶绿体内膜和外膜分布有光合作用有关的酶

叶绿体中的色素主要分布在叶绿体基质中××类囊体薄膜上色素酶二

叶绿体的结构适于进行光合作用

叶绿体的功能恩格尔曼的实验一（1）材料：叶绿体呈螺旋式带状

，便于观察a.水绵:b.需氧细菌:可以确定释放O2

的部位二

叶绿体的结构适于进行光合作用

恩格尔曼的实验一

极

细

光

束

均

匀

光

照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结论：叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧笔记：没有空气黑暗的环境→排除氧气和光的干扰二

叶绿体的结构适于进行光合作用

恩格尔曼的实验二大量的需氧细菌聚焦在

红光和蓝紫光

区域得出结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光

水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光

，在此波长的照射下，叶绿体会释放氧气

，适于需氧细菌在此区域分布。光三棱镜临时装片好氧细菌水绵好氧细菌实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处1.实验材料的选择：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体便于观察。2.排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。3.观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。4.实验对照的设计：用极细的光束照射，获得光照部位和无光照部位的对照实验；进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。叶绿体的结构原理过程易溶于有机溶剂取材→研磨→过滤→收集在层析液中的溶解度不同，溶解度高的扩散速度快制备滤纸条→画滤液细线→分离色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素b叶黄素胡萝卜素光合作用的场所提取分离叶绿体的功能决定基粒内膜外膜基质平滑吸收光能功能色素结果叶绿素a种类3/41/4网络构建

捕获光能的色素和结构×[辨正误]P92(1)植物叶片呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。(

)提示：对绿光的吸收量较少，绿光被反射，所以叶片呈现绿色。(2)没有叶绿体的生物无法进行光合作用。(

)提示：蓝细菌没有叶绿体也可以进行光合作用。(3)植物细胞都含有叶绿体。(

)提示：植物的根等不见光部位不含叶绿体。(4)在