《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章细胞的能量供应和利用

课标要求核心素养1.说出叶绿体的结构和功能及色素的种类和作用。2.明确光合作用的概念、过程以及对光合作用的探究历程。3.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。4.说出光合作用原理的应用。1.生命观念一一结构与功能观：叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应。物质与能量观：说明叶绿体从太阳光中捕获能量转化为细胞中有机物中的化学能。2.科学思维一一概括光合作用的概念、过程，理解影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的应用。3．科学探究一一探究不同环境因素对光合作用强度的影响。4．社会责任一一认识光合作用原理在农业生产中的应用及提高光合作用强度的措施。2026/7/10

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。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？

用人工光源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。

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。情景问题一提取原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，用无水乙醇提取色素。分离原理（一）实验：绿叶中色素的提取和分离一、捕获光能的色素和结构1.实验原理绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分开。2.分离方法：纸层析法3.提取绿叶中的色素1234①取材：称取5g的新鲜绿叶，剪碎，

放入研钵中。②研磨：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。防止无水乙醇挥发叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来③过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗基部放一块单层尼龙布)中进行过滤。④收集：收集滤液,封口。过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。盛放滤液的试管用棉塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。新鲜的绿叶色素含量多铅笔线画铅笔细线4.分离色素②画滤液细线①制备滤纸条：干燥的滤纸条，一段剪去两角，底部1cm用铅笔画细线避免层析液在边缘扩散过快，使其同步到达细线沿铅笔线画一条细直齐的滤液细线，干燥后，再画一两次防止色素带重叠积累更多色素滤液细线画滤液细线透性好、吸收滤液多插滤纸条层析液培养皿③分离色素：纸层析法防止色素溶解在层析液中将滤纸条有滤液细线的一端朝下轻轻放入层析液中（滤液细线不能触及层析液），随后用培养皿盖住烧杯防止层析液挥发，因其易挥发且有毒5、实验结果叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素色素颜色（橙黄色）（黄色）(蓝绿色)（黄绿色）色素种类溶解度最高较高较低最低扩散速度最快较快较慢最慢色素含量最少较少最多较多间距最大

间距最小6．结果分析(1)色素带的条数与

有关，四条色素带说明有种色素。(2)色素带的宽窄与

有关，色素带越宽说明此种色素含量

。色素带最宽的是

，最窄的是

，叶绿素b比叶黄素稍宽。(3)色素带扩散速度与

有关，扩散速度越快说明溶解度

。(4)相邻两条色素带之间距离最远的是

，最近的是色素种类色素含量越多叶绿素a胡萝卜素溶解度越高胡萝卜素和叶黄素叶绿素a和叶绿素b。四7.色素提取液呈淡黄绿色的原因分析：

(1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。

(2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。

(3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。思考：这样4种色素对光的吸收有什么差别呢？主要吸收什么光呢？习题巩固1.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()2.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．黄色的叶黄素C．蓝绿素的叶绿素aD．黄绿色的叶绿素bDB3．下列关于叶绿体中色素的提取和分离的叙述，正确的是(

)A．无机溶剂不能用于提取色素B．研磨时加入SiO2目的是保护色素C．第一次画完滤液细线后应立即再画第二次D．叶绿素b在层析液中的溶解度最大A4.从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物中分别提取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分离，结果如图所示。下列判断正确的是(

)A．室内植物叶片偏黄B．室外植物叶片偏绿C．室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量D．室内植物叶片叶绿素a含量>叶绿素b含量D5．李明进行绿叶中色素分离实验时，用圆形滤纸替换条形滤纸，并在滤纸圆心处滴一滴色素提取液进行层析，结果形成近似同心的四个色素环，由圆心向外处于第三圈色素环的颜色为(

)A．蓝绿色 B．黄绿色C．黄色 D．橙黄色C6．分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中加2g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即深绿色、黄绿色、几乎无色。则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中的溶液颜色分别是(

)A．几乎无色、黄绿色、深绿色B．深绿色、几乎无色、黄绿色C．黄绿色、深绿色、几乎无色D．黄绿色、几乎无色、深绿色D叶绿素类胡萝卜素(含量约占1/4)(含量约占3/4)1.色素种类叶绿素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（二）色素的种类、作用叶绿素溶液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类胡萝卜素溶液观察色素的吸收光谱图示，思考讨论色素的作用实验表明：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，色素对绿光吸收最少。吸收光的范围：可见光的波长是400～760nm，一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光

可见色素的功能是：吸收光能、传递光能（所有色素）、转化光能（少数叶绿素a）2作用：3.分布：叶绿体的类囊体薄膜。4.特性：易溶于有机溶剂，不能溶于水5.影响叶绿素合成的三大因素6.与生活的联系（1）为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？由于叶绿素的含量高，显示出叶绿素的绿色由于叶绿素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来（2）为什么植物叶片呈现绿色？（3）植物工厂里为什么不用发绿光的光源？叶绿体中的色素几乎不吸收绿光。（4）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①叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍。②叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，绿光被反射出来1.结构：一般呈扁平的椭球形或球形，有

膜，内部的

是由

堆叠而成的。2.功能：基粒基质双层基粒类囊体（暗反应所需的酶）（色素和光反应所需的酶）进行光合作用的场所（三）叶绿体的结构及功能(1）材料：叶绿体呈螺旋式带状，便于观察a.水绵:b.好氧细菌:水绵：可以确定释放O2的部位3.叶绿体的功能---恩格尔曼实验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

极细光束

均匀光照结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所（2）过程：资料1：恩格尔曼的实验

恩格尔曼实验（动画演示）讨论：恩格尔曼实验在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。（2）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。（3）用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2

部位。（4）进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。三棱镜结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光恩格尔曼实验二综合上述两个实验可以得出：叶绿体是光合作用的场所照射水绵好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域讨论：为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？这是因为水绵叶绿体上的色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。资料2：叶绿体基质中含有多种进行光合作用所必需的酶。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.从绿叶中提取色素，选的最佳叶片应是（）A.肥嫩多汁的叶片B.革质叶片C.刚刚长出来的小嫩叶D.鲜嫩，颜色浓绿的叶片D2．将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是(

)A．离体叶绿体在自然光下能产生氧气B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生D．若将叶绿体置于绿光下，则不会有氧气产生ACCD6.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（）A.提取高等植物叶绿体中的色素B.用纸层析法分离色素C.了解各种色素的吸收光谱D.验证叶绿体中所含色素的种类C7.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（）A.提取高等植物叶绿体中的色素B.用纸层析法分离色素C.了解各种色素的吸收光谱D.验证叶绿体中所含色素的种类C类囊体薄膜氮(N)、镁(Mg)红光和蓝紫光不同的色素在层析液中的溶解度不同纸层析法叶绿素的形成需要光，类胡萝卜素的形成可以不需要光123456789101112A组必备知识基础练1.(广东广州高一期末)如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置,层析后得到①②③④四种不同的色素带,其中主要吸收红光和蓝紫光的是(

)A.①②

B.②③C.①④

D.③④D123456789101112解析分离色素原理:各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素,溶解度高,扩散速度快;溶解度低,扩散速度慢。图中的①②③④分别表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b,其中主要吸收红光和蓝紫光的是③④。1234567891011122.(福建福州高一期末)下列关于叶绿体色素的叙述,正确的是(

)A.色素提取的原理是四种色素在无水乙醇中的溶解度不同B.色素在滤纸上的扩散速度与其在层析液中溶解度呈正相关C.用白光照射提取液,透过提取液的主要是蓝紫光和红光D.提取的色素溶液,给予适宜的光照后可观察到氧气产生B解析光合色素提取的原理是色素易溶于有机溶剂无水乙醇,A项错误;光合色素在滤纸上的扩散速度与其在层析液中溶解度呈正相关,B项正确;光合色素主要吸收蓝紫光和红光,用白光照射提取液,大部分蓝紫光和红光都被色素吸收了,C项错误;只有光合色素不能发生光合作用产生氧气,D项错误。1234567891011123.(山东威海高一期末)绿叶中的色素具有吸收、传递和转化光能的作用,实验室中可用纸层析法分离出各种色素。下列说法正确的是(

)A.利用绿叶中的色素能溶于无水乙醇的原理可实现色素的分离B.向研钵中加入CaCO3可使研磨更加充分C.滤纸条最上面的两种色素主要吸收蓝紫光和红光D.可根据滤纸条上呈现的色素带宽窄来比较各种色素含量的多少D解析利用绿叶中的色素能溶于无水乙醇的原理可实现色素的提取,而分离色素利用的是各色素在层析液中的溶解度不同,A项错误;向研钵中加入CaCO3可防止研磨过程中破坏色素,B项错误;滤纸条最上面的两种色素是胡萝卜素和叶黄素,统称为类胡萝卜素,主要吸收的是蓝紫光,C项错误;从滤纸条上色素带的宽窄可以判断出绿叶中各色素的含量多少,D项正确。1234567891011124.(多选)如图为“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料、用具及步骤。下列相关叙述正确的是(

)A.图中步骤③画滤液细线时要快速重复画多次B.图中步骤④加盖的目的是防止层析液挥发C.若步骤①中物质A能提取色素,则该物质可为95%酒精D.若步骤①中物质B可使研磨充分,则该物质为二氧化硅BD123456789101112解析图中步骤③画滤液细线时,画好一条滤液细线后,待滤液干后,再重画一到两次,A项错误;层析液容易挥发,图中步骤④加盖的目的是防止层析液挥发,B项正确;色素能溶解于有机溶剂,若步骤①中物质A能提取色素,则该物质可为无水乙醇,C项错误;二氧化硅能促进研磨,若步骤①中物质B可使研磨充分,则该物质为二氧化硅,D项正确。1234567891011125.图甲是叶绿体结构示意图,图乙是叶绿体中色素的分离结果(①②代表叶绿体结构,A~D代表4种色素),下列叙述错误的是(

)A.图甲的①中含有光合色素B.图乙的A、B所示色素主要吸收蓝紫光C.捕获光能的色素位于图甲的①上D.分离色素的原理是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同D123456789101112解析图甲的①是基粒,由类囊体堆叠而成,含有光合色素,A项正确;图乙的A为胡萝卜素,B为叶黄素,主要吸收蓝紫光,B项正确;捕获光能的色素位于图甲的①类囊体膜上,C项正确;分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同,D项错误。1234567891011126.叶绿体中的类囊体分为基粒类囊体和基质类囊体,二者的区别在于前者含有较多的光合色素以及形成了堆叠的基粒(如图所示)。下列关于类囊体的叙述,正确的是(

)A.类囊体属于叶绿体内膜的一部分B.据图推测基质类囊体吸收光的能力强于基粒类囊体C.从结构上分析,类囊体堆叠形成基粒的意义与线粒体中形成嵴的意义类似D.类囊体不属于细胞器,类囊体薄膜也不属于生物膜系统C123456789101112解析叶绿体内膜是紧贴在叶绿体外膜内侧的结构,类囊体不属于叶绿体内膜,A项错误;基粒中的类囊体发生堆叠,增加了光合色素的附着面积,即吸收光的面积更大,吸光能力强于基质类囊体,B项错误;类囊体堆叠形成基粒与线粒体中形成嵴都是为了增大膜面积,C项正确;类囊体薄膜属于细胞器膜,因此属于生物膜系统,D项错误。1234567891011127.科学家恩格尔曼利用水绵和需氧细菌等做了如下实验。甲组:把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境中,再用极细光束照射水绵。乙组:将载有水绵和需氧细菌的临时装片完全暴露在光下。丙组:用透过三棱镜的光照射载有水绵和需氧细菌的临时装片。下列关于上述实验的分析,错误的是(

)A.选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点是便于观察和确定释放氧气的部位B.将临时装片置于没有空气的黑暗环境中的目的是消耗完水绵中的有机物C.丙组的实验结果可以证明水绵进行光合作用主要利用的是红光和蓝紫光D.设置乙组实验的目的是对甲组实验结果进行进一步验证B123456789101112解析需氧细菌会聚集在氧气多的部位,水绵具有叶绿体,且在细胞中呈螺旋带状分布,选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点是便于观察和确定释放氧气的部位,A项正确;将临时装片置于没有空气的黑暗环境中可以排除自然光和空气中的氧气对实验的干扰,B项错误;丙组的实验结果为需氧细菌集中分布在红光和蓝紫光照射的区域,可知水绵进行光合作用主要利用的是红光和蓝紫光,C项正确;乙组实验是对甲组实验结果的进一步验证,证明光合作用发生在叶绿体的受光部位,D项正确。1234567891011128.在电子显微镜下,我们可清晰地观察到细胞内的各种结构。下图为两种细胞器的亚显微结构模式图,回答下列问题。(1)细胞器A、B的名称分别是________、________。

(2)樟树茎表皮细胞含图中的细胞器________(填字母),其功能是______________________________________________。

(3)细胞器A中________(填序号)含大量色素和酶。

AB叶绿体

线粒体

B细胞能量代谢中心和有氧呼吸的主要场所

③123456789101112解析

(1)据图可知,A中含有类囊体等结构,是叶绿体;B具有双层膜结构,且内膜向内折叠成嵴,为线粒体。(2)樟树茎表皮细胞含图中的细胞器是线粒体,对应图B;线粒体是细胞的“动力车间”,是细胞能量代谢中心和有氧呼吸的主要场所。(3)细胞器A中①为外膜,②为内膜,③是类囊体薄膜,④为叶绿体基质,其中③类囊体薄膜是光反应的场所,含大量色素和酶。123456789101112B组能力素养提升练9.环境因素的改变可影响叶绿体中色素的种类和含量,而叶绿体中色素的种类与含量又直接影响光合速率。下列叙述正确的是(

)A.在无光条件下培育的韭菜叶片中不含任何色素,无法进行光合作用B.温度降低导致叶绿素含量下降的唯一原因是叶绿素的合成能力降低C.提取光合色素时需要在水中将植物叶片充分研磨以利于各种色素的释放D.光合色素对不同波长光的吸收能力不同,且每种色素都不能吸收所有波长的光D123456789101112解析叶绿素的合成需要光照,在无光条件下培育的韭菜叶片中不含叶绿素,但是有其他色素,可以进行光合作用,A项错误;温度降低导致叶绿素含量下降的原因除了叶绿素的合成能力降低,低温下叶绿素也容易分解,B项错误;光合色素溶解于有机溶剂,故提取光合色素时需要在无水乙醇中将植物叶片充分研磨以利于各种色素的释放,C项错误;光合色素对不同波长光的吸收能力不同,且每种色素都不能吸收所有波长的光,会对某些波长的光吸收较为明显,如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,D项正确。12345678910111210.(多选)对菠菜叶中提取的色素进行纸层析,以色素扩散距离为横坐标,光合色素的含量为纵坐标,绘制图示如下,下列叙述正确的是(

)A.色素带最宽的是乙,丁色素的溶解度最高B.四种色素中,丙和丁主要吸收红光和蓝紫光C.实验结果表明,不同色素带的宽度是相同的D.提取色素时,加入少许碳酸钙可防止研磨中色素被破坏AD123456789101112解析分析图可知,色素含量最多的是乙,所以色素带最宽的是乙,丁扩散距离最远,所以丁色素的溶解度最高,A项正确;丙表示叶黄素,丁表示胡萝卜素,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,B项错误;不同色素的含量是不同的,所以不同色素带的宽度是不相同的,C项错误;提取色素时,加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏,D项正确。12345678910111211.植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是(

)A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢D.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰C123456789101112解析叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg,故氮元素(N)和镁元素(Mg)是构成叶绿素分子的重要元素,A项正确;叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上,B项正确;各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越快,C项错误;类胡萝卜素(包括叶黄素和胡萝卜素)主要吸收蓝紫光,故不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰,D项正确。12345678910111212.(2023海南高考)火龙果是长日照植物,冬