【課件】捕獲光能的色素和結構課件2022-2023學年高一上學期生物人教版必修1

【問題探討】

你參觀或聽說過植物工廠嗎？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，其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。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度低而減產(chǎn)。同時，人工光源的強度和不同色光是可調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長的情況進行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達到最大。CO2濃度、營養(yǎng)液和溫度是影響植物生長的重要外部條件，因此要進行控制，以便讓植物達到最佳的生長狀態(tài)。2、為什么要控制二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件？5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時捕獲光能的色素和結構植物捕獲光能依靠特定的物質(zhì)和結構：葉片中的色素（溶解度

的色素隨層析液在濾紙上擴散得

；反之則慢。)（1）提?。壕G葉中的色素能夠溶解在有機溶劑

中（2）分離：各種色素在

中的溶解度

。1、實驗原理：無水乙醇不同高快一、實驗～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無水乙醇，進行迅速、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）進行過濾，將收集到試管中，及時用棉塞將試管口塞嚴。問：為什么要選新鮮、濃綠的葉片？能否用已經(jīng)變黃的葉片作實驗材料？原因：

，

。(2)制備濾紙條：①一端剪去兩角。

②畫基線。防止層析液在濾紙條的邊緣擴散過快而使形成的色素帶不整齊(3)畫濾液細線：①細、直、勻。②重復畫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）

（藍綠色）

（黃綠色）

（橙黃色）

（黃色）綠葉中色素的種類(5)結果分析：胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b★正常結果及分析：濾紙條上有幾條色素帶？溶解度大小排序？含量多少排序？★異常結果及分析：（大本P100）③色素帶顏色過淺或偏窄的原因有哪些？②無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驗結果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍藻經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是（）A．研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素?B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液?C．在敞開的燒杯中進行層析時，需通風操作?D．實驗驗證了該種藍藻沒有葉綠素b(2020江蘇卷)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是（????）?A.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑?B.研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞?C.研磨時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

。藍紫光和紅光藍紫光紅光不吸收

。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，選擇什么顏色的塑料薄膜最好？白色或無色秋季氣溫降低，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紫光。4、深秋的葉片顏色為什么會變黃？此時紅光和藍紫光哪一種更有利于植物進行光合作用？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”活動中，提取新鮮菠菜葉片的色素并進行分離后，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，其主要吸收可見光中的

光。環(huán)境條件會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。類胡蘿卜素紅光和藍紫低溫判對錯：(2017全國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、葉綠體的結構和功能在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、葉綠體的結構和功能1、葉綠體的結構★葉綠體是如何擴展受光面積的？四、葉綠體的結構和功能2、葉綠體的功能①恩格爾曼第一個實驗的結論是什么？氧氣是

釋放的。葉綠體是綠色植物進行

的場所。②恩格爾曼第一個實驗在選材、實驗設計上有什么巧妙之處？水綿的葉綠體大且呈螺旋式帶狀，便于觀察。好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。用極細的光速照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。臨時裝片完全暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。討論：葉綠體光合作用③在恩格爾曼第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(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，含有多種進行光合作用所必需的酶。④綜合資料1、2，你認為葉綠體具有什么功能？葉綠體是進行光合作用的場所，且能夠吸收特定波長的光。這款“一葉子概念車”的動力原理是什么？它為什么不使用汽油呢？請總結光合作用的概念和總反應式（教材P102）5.4.2光合作用的原理和應用一、光合作用的原理1、探索光合作用原理的部分實驗(1)19世紀末(2)1928年，科學家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。(3)1937年，希爾：結論:離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。①希爾的實驗說明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？答：不能說明。希爾反應僅說明了離體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實驗沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。②希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應？答：希爾反應是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒有合成糖的另一種必需原料CO2，因此，該實驗說明水的光解并非必須與糖的合成相關，暗示著希爾反應是相對獨立的反應階段。(3)1937年，希爾：結論:離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。(4)1941年，魯賓和卡門:CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O①該實驗用了什么科學方法？此方法有什么好處？18O2O2同位素示蹤法②該實驗的自變量是什么