【課件】捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

【問(wèn)題探討】

你參觀或聽(tīng)說(shuō)過(guò)植物工廠嗎？植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營(yíng)養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見(jiàn)的是紅色、藍(lán)色和白色的光源。1、靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？

用人工光源可以避免因自然光照不足引起的光合作用強(qiáng)度低而減產(chǎn)。同時(shí)，人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達(dá)到最大。CO2濃度、營(yíng)養(yǎng)液和溫度是影響植物生長(zhǎng)的重要外部條件，因此要進(jìn)行控制，以便讓植物達(dá)到最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)。2、為什么要控制二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液成分和溫度等條件？5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)植物捕獲光能依靠特定的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)：葉片中的色素（溶解度

的色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得

；反之則慢。)（1）提?。壕G葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑

中（2）分離：各種色素在

中的溶解度

。1、實(shí)驗(yàn)原理：無(wú)水乙醇不同高快一、實(shí)驗(yàn)～綠葉中色素的提取和分離層析液（1）提取綠葉中的色素2、方法步驟：SiO2:

；CaCO3

:

；無(wú)水乙醇:

；使研磨更充分防止色素(葉綠素)被破壞溶解色素①稱取5g綠葉，剪碎，放入研缽中。②加入少許SiO2

、CaCO3，再加入5～10mL無(wú)水乙醇，進(jìn)行迅速、充分的研磨。③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置單層尼龍布）進(jìn)行過(guò)濾，將收集到試管中，及時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)。問(wèn)：為什么要選新鮮、濃綠的葉片？能否用已經(jīng)變黃的葉片作實(shí)驗(yàn)材料？原因：

，

。(2)制備濾紙條：①一端剪去兩角。

②畫(huà)基線。防止層析液在濾紙條的邊緣擴(kuò)散過(guò)快而使形成的色素帶不整齊(3)畫(huà)濾液細(xì)線：①細(xì)、直、勻。②重復(fù)畫(huà)1-2次。原因：防止色素帶之間

。重疊原因：增加色素的量，使分離出的色素帶

。清晰原因：防止

溶解于層析液中。色素(4)分離色素：濾液細(xì)線不能觸及層析液。層析液葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）

（藍(lán)綠色）

（黃綠色）

（橙黃色）

（黃色）綠葉中色素的種類(5)結(jié)果分析：胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b★正常結(jié)果及分析：濾紙條上有幾條色素帶？溶解度大小排序？含量多少排序？★異常結(jié)果及分析：（大本P100）③色素帶顏色過(guò)淺或偏窄的原因有哪些？②無(wú)色素帶的原因有哪些？①只有胡蘿卜素和葉黃素的原因有哪些？拓展：色素帶重疊的原因有哪些？(2019江蘇卷)如圖為某次光合作用色素紙層析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)藻經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是（）A．研磨時(shí)加入CaCO3過(guò)量會(huì)破壞葉綠素?B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液?C．在敞開(kāi)的燒杯中進(jìn)行層析時(shí)，需通風(fēng)操作?D．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該種藍(lán)藻沒(méi)有葉綠素b(2020江蘇卷)采用新鮮菠菜葉片開(kāi)展“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是（????）?A.提取葉綠體色素時(shí)可用無(wú)水乙醇作為溶劑?B.研磨時(shí)加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞?C.研磨時(shí)添加石英砂有助于色素提取?三、色素的作用三、色素的作用葉綠素a和葉綠素b主要吸收

。胡蘿卜素和葉黃素主要吸收

。藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光紅光不吸收

。1、為什么植物葉片呈現(xiàn)綠色？2、植物工廠為什么不用綠色光源？①葉綠素的含量多于類胡蘿卜素，而使類胡蘿卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色。②對(duì)植物而言，除了部分橙光、黃光和大部分綠光被反射外，其他的光基本上都被葉綠素分子等所吸收了，所以植物的葉片呈現(xiàn)綠色。葉綠體中的色素幾乎不吸收綠光。3、大棚種植蔬菜時(shí)，選擇什么顏色的塑料薄膜最好？白色或無(wú)色秋季氣溫降低，大量葉綠素受到破壞，而顯示出類胡蘿卜素的顏色。而類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。4、深秋的葉片顏色為什么會(huì)變黃？此時(shí)紅光和藍(lán)紫光哪一種更有利于植物進(jìn)行光合作用？影響葉綠素合成的因素有哪些？（大本P101）(2019浙江卷)在“光合色素的提取與分離”活動(dòng)中，提取新鮮菠菜葉片的色素并進(jìn)行分離后，濾紙條自上而下兩條帶中的色素合稱為

。分析葉綠素a的吸收光譜可知，其主要吸收可見(jiàn)光中的

光。環(huán)境條件會(huì)影響葉綠素的生物合成，如秋天葉片變黃的現(xiàn)象主要與

抑制葉綠素的合成有關(guān)。類胡蘿卜素紅光和藍(lán)紫低溫判對(duì)錯(cuò)：(2017全國(guó)1卷)B.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光合作用。四、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能在④

上分布有光合作用所需的

和

，在⑤

中也分布有光合作用所需的

。酶類囊體薄膜光合色素

酶③④①②

⑤葉綠體基質(zhì)四、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1、葉綠體的結(jié)構(gòu)★葉綠體是如何擴(kuò)展受光面積的？四、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能2、葉綠體的功能①恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？氧氣是

釋放的。葉綠體是綠色植物進(jìn)行

的場(chǎng)所。②恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？水綿的葉綠體大且呈螺旋式帶狀，便于觀察。好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。用極細(xì)的光速照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。臨時(shí)裝片完全暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。討論：葉綠體光合作用③在恩格爾曼第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？水綿的葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，用于光合作用，釋放氧氣。資料2：在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，含有多種進(jìn)行光合作用所必需的酶。④綜合資料1、2，你認(rèn)為葉綠體具有什么功能？葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，且能夠吸收特定波長(zhǎng)的光。這款“一葉子概念車”的動(dòng)力原理是什么？它為什么不使用汽油呢？請(qǐng)總結(jié)光合作用的概念和總反應(yīng)式（教材P102）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用一、光合作用的原理1、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)(1)19世紀(jì)末(2)1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖。(3)1937年，希爾：結(jié)論:離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。①希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來(lái)自水？答：不能說(shuō)明。希爾反應(yīng)僅說(shuō)明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。②希爾的實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？答：希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒(méi)有合成糖的另一種必需原料CO2，因此，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)，暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。(3)1937年，希爾：結(jié)論:離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。(4)1941年，魯賓和卡門(mén):CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O①該實(shí)驗(yàn)用了什么科學(xué)方法？此方法有什么好處？18O2O2同位素示蹤法②該實(shí)驗(yàn)的自變量是什么