5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化（一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)）課件-2024-2025學年高一上學期生物人教版（2019）必修1

在自然界，萬物生長靠太陽。太陽光能的輸入、捕獲和轉(zhuǎn)化，是生物圈得以維持運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學途徑。植物捕獲光能要依靠特定的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)。第4節(jié)

光合作用與能量轉(zhuǎn)化第5章細胞的能量供應和利用

一

捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)植物依靠哪些色素捕獲光能？葉綠體的結(jié)構(gòu)有哪些適于進行光合作用的特點？◎本節(jié)聚焦正常苗白化苗正常幼苗進行光合作用，制造有機養(yǎng)料。白化苗無法進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。推論：葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)綠葉中究竟有哪些色素呢？一、捕獲光能的色素這里的色素是指參與光合作用的色素，不包括液泡中的色素；并非所有的植物細胞都含有光合色素。實驗：綠葉中色素的提取和分離1.實驗原理（1）提取原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。（2）分離原理：綠葉中的色素不止一種，它們都能溶解在層析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快；反之則慢。這樣綠葉中的色素就隨著層析液在濾紙上的擴散而分離開。（紙層析法）也可用體積分數(shù)為95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉來替代由20份在60-90℃下分餾出來的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成記2.方法步驟①稱取5g綠葉，剪碎，放在研缽中。（1）提取綠葉中的色素

②向研缽中放入少許二氧化硅、碳酸鈣，再加入10mL無水乙醇，進行快速、充分的研磨。有助于研磨的充分可防止研磨中色素被破壞這樣可以保證色素釋放得更加充分且揮發(fā)量少記③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）進行過濾。將濾液收集到試管中，及時用棉塞將試管口封嚴。防止乙醇揮發(fā)及葉綠素氧化分解不能使用濾紙，因為濾紙會吸附色素。用單層尼龍布主要是過濾葉脈和二氧化硅記

將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端減去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細線。鉛筆線（2）制備濾紙條

保證色素在濾紙條上擴散的均勻、整齊，否則會形成弧形色素帶記要求：細、齊、直②待濾液干后，再重畫1-2次。（3）畫濾液細線

①用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線。（也可以將濾液導入培養(yǎng)皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻的細線）。濾液細線如果未干，會導致濾液在濾紙上擴散面積增大，不利于層析使濾液細線積累更多色素，使色素分離效果更明顯記（4）分離綠葉中的色素

層析液有毒且具有揮發(fā)性注意：不能讓濾液細線觸及層析液，否則濾液細線中的色素會被層析液溶解，而不能在濾紙條上擴散。

將適量層析液倒入試管中（或小燒杯中），將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口（或用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯）。記實驗結(jié)果：討論：濾紙條上有幾條色素帶？它們是按照什么次序分布的？濾紙條上色素帶的分布情況說明了什么？(5)觀察與記錄①色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)。②色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)。③色素帶位置與擴散速度及溶解度有關(guān)。色素帶從上到下可以巧記為：胡葉ab4條記色素帶顏色過淺的原因：1.使用放置數(shù)天的菠菜葉，葉片中色素太少，綠色過淺。2.未加二氧化硅，研磨不充分。3.未加碳酸鈣或加入過少，導致色素分子被破壞。4.一次加入大量的無水乙醇，導致色素濃度偏低（正確做法應分多次少量加入）。5.畫線次數(shù)少，導致色素含量少，層析結(jié)果也會顏色淺。記葉綠素類胡蘿卜素（含量約占3/4）（含量約占1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素這4種色素對光的吸收有什么差別呢？綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類：光譜吸收光譜在吸收光譜中判斷色素種類時：對單色光有兩個較遠的吸收峰值為葉綠素，有兩個相鄰吸收峰值的為類胡蘿卜素。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記

這4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用。光是一種電磁波。可見光的波長是400-760nm。不同波長的光，顏色不同。波長小于400nm的光是紫外光，波長大于760nm的光是紅外光。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。學科交叉拓展：影響色素形成的因素光照：一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃，但離體的葉綠素在強光下易分解。溫度：溫度可影響與葉綠素有關(guān)的酶的活性，進而影響葉綠素的形成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，而類胡蘿卜素分子較為穩(wěn)定。必需元素：葉綠素由N、Mg等元素構(gòu)成，缺乏N、Mg等必需元素將導致葉綠素無法合成，葉片變黃。水分：缺水不但影響葉綠素生成，還會促進葉綠素分解，使葉片發(fā)黃。這些色素存在于細胞中什么部位呢？記二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用

分布：主要分布在綠色植物的葉肉細胞形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形基粒和類囊體的存在極大的擴展了葉綠體的受光面積

結(jié)構(gòu)雙層膜：外膜、內(nèi)膜基質(zhì)：基粒：含有與光合作用有關(guān)的酶1.葉綠體的結(jié)構(gòu)由類囊體堆疊而成，類囊體薄膜上有色素和與光合作用有關(guān)的酶色素

酶葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？2.葉綠體的功能資料1：1881年德國科學家恩格爾曼的實驗第一個實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)：細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中細菌分布在葉綠體所有受光的部位

黑暗中用極細光束照射完全暴露在光下結(jié)論：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所記恩格爾曼在選材、實驗設(shè)計上有什么巧妙之處呢？選材上：實驗設(shè)計上：

實驗材料選擇水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用需氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。

選用沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，使葉綠體形成有光和無光部位，相當于一組對比實驗；

臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結(jié)果，等等。記第二個實驗：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。結(jié)論：這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的