5.4.1+捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)課件高一上學期生物人教版必修1

植物工廠第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)換(一)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第5章細胞的能量供應和利用

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，其中最常見的是紅色、藍色和白色的光源。1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？

2.為什么要控制CO2濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件？問題探討避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導致光合作用強度低而造成的減產(chǎn)。人工光源的強度和不同色光是可以調(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)。生命活動的最終能量來源為光能,光合作用(photosynthesis)是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學途徑（p97）——地球上最重要的化學反應植物捕獲光能要依靠特定的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)綠色的原因：含綠色色素白化苗/黃化苗：不含綠色色素待儲存的養(yǎng)分耗盡就死去問題探討綠葉中含有什么色素呢？白化玉米植株正常玉米植株能進行光合作用不能進行光合作用（含綠色色素）（不含色素）③色素提取時所用試劑及作用？①菠菜葉放置24-36小時的原因？②研磨時應注意什么？原因為何？任務1：閱讀教材P98的探究·實踐，回答相關(guān)問題。綠葉中色素的提取02剪碎研磨過濾加試劑(1)提取色素的實驗步驟：收集少許SiO2：少許CaCO3：

5—10ml無水乙醇：有助于研磨充分防止研磨中色素（主要是葉綠素）被破壞溶解、提取色素要求迅速：充分：防止乙醇揮發(fā)及色素被破壞保證色素充分溶解剪碎研磨過濾加試劑收集(1)提取色素的實驗步驟：過濾材料：單層尼龍布注意：不用濾紙、紗布（濾紙、紗布會吸收大量濾液）剪碎研磨過濾加試劑收集(1)提取色素的實驗步驟：試管口塞嚴的原因：防止無水乙醇揮發(fā)和色素氧化實驗步驟綠葉二氧化硅和碳酸鈣無水乙醇單層尼龍布棉塞綠葉中色素的提取02防止水分過多影響提取效果。迅速且充分。保證色素釋放的更加充分且揮發(fā)量少。(2)實驗用品及作用③色素提取時所用試劑及作用？①菠菜葉放置24-36小時的原因？②研磨時應注意什么？原因為何？任務1：閱讀教材P98~99的探究·實踐，回答相關(guān)問題。綠葉中色素的提取02一、綠葉中色素的提取和分離制備濾紙條紙層析分離色素畫濾液細線為什么要剪去兩角？★要求：細、直、齊待濾液干后，再畫一兩次。注意：不能讓濾液細線觸及層析液色素的分離減少邊緣效應，使層析液液同時到達濾液細線。濾紙條上有幾條色素帶？它們是按什么次序分布的？濾紙條上色素帶的分布情況說明了什么？提示：①濾紙條上的色素帶說明了綠葉中的色素有4種，它們在層析液的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散的快慢不同②寬窄不同，說明不同色素含量不同。提示：4條，從上到下依次為：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）由上往下：胡黃ab觀察并記錄結(jié)果和結(jié)論胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）色素帶離濾液細線的距離及色素帶的寬度說明了什么一、綠葉中色素的提取和分離胡黃ab向前走為什么大多植物的葉片是綠色的？為什么許多植物到了秋天葉子會變黃？楓葉為什么是紅色的？秋天時，低溫和植物體內(nèi)積累的可溶性糖有利于液泡中花青素的形成，花青素在酸性的葉肉細胞中變成紅色，而葉綠素逐漸降解，葉片呈現(xiàn)紅色。正常葉片中葉綠素和類胡蘿卜素含量的比例為3∶1，且對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色。秋天溫度降低，葉綠素分子在低溫下易被破壞，而類胡蘿卜素較穩(wěn)定，葉片顯示出類胡蘿卜素的顏色，葉片變黃。聯(lián)系生活過程注意事項操作目的提取色素選新鮮綠色的葉片研磨時加無水乙醇加少量二氧化硅和碳酸鈣迅速、充分研磨盛放濾液的試管口加棉塞分離色素濾紙預先干燥處理濾紙條一端剪兩角濾液細線要細、直、齊濾液細線干燥后再重復畫1~2次濾液細線不觸及層析液使濾液中色素含量高使分離出的色素帶平整不重疊防止色素直接溶解到層析液中使層析液同步到達濾液細線溶解色素使濾液中色素含量高使研磨充分和保護色素防止乙醇過度揮發(fā)和色素氧化使層析液在濾紙上快速擴散使分離出的色素帶清晰分明紅外光760nm白光紅橙黃綠青藍可見光光譜陽光通過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜紫400nm紫外光怎樣才能獲得不同色素的吸收光譜呢？光合色素的吸收光譜分析比較不同色素的吸收光譜：結(jié)論：葉綠素主要吸收_____________類胡蘿卜素主要吸收_______紅光白色最好。藍紫色或紅色光源較好。旁欄思考：植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？綠葉中的色素幾乎不吸收綠光（但不是不吸收）溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？可見光：400~760nm紫外光：小于400nm紅外光：大于760nm光合作用所利用的光都是可見光。藍紫光藍紫光分析：為什么植物春夏葉子翠綠?而深秋則葉片金黃呢？由于葉綠素的含量大大超過類胡蘿卜素，而使類胡羅卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來當溫度低于7℃時，樹葉中會生成花青素。

新生的樹葉通常為綠色，這是由于新生葉子中主要含葉綠素與類胡蘿卜素，其中葉綠素含量多(約占3/4)，葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來的緣故。在春季與夏季，植物為了生長會產(chǎn)生大量的葉綠素進行光合作用，所以此時葉子多呈綠色。綜合提升2.葉片為什么出現(xiàn)綠色?

3.秋季葉子為什么變黃了？

樹葉變黃是由于樹葉中的各種色素在秋季來臨之時會發(fā)生分解。樹葉中的營養(yǎng)會被重新分配給樹干與樹根，以備過冬。而葉綠素的分解速度比葉黃素等快很多，葉綠素迅速分解完，葉黃素的顏色顯露出來。因此秋季樹葉多呈黃色。綠葉葉綠體葉綠體的結(jié)構(gòu)1g菠菜葉片中的類囊體總面積竟有60m2左右。葉綠體的結(jié)構(gòu)①多個類囊體堆疊形成基粒，色素和酶的附著面積增大，極大地擴展了受光面積，利于提高光能的利用率。②葉綠體基質(zhì)和類囊體膜上含有光合作用有關(guān)的酶。色素酶將水綿和需氧型細菌放在沒有空氣的黑暗小室內(nèi)極細的光束放置光下結(jié)論：葉綠體光照下進行光合作用釋放氧。2.恩格爾曼的實驗用水綿為實驗材料。水綿葉綠體呈帶狀,大而明顯,便于觀察。用好氧細菌檢測，能夠準確判斷出水綿細胞中釋放氧的部位。把臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧的影響。用極細光束照射，黑暗(局部光照)和曝光成對照實驗。恩格爾曼實驗設(shè)計有哪些巧妙之處？吸收、傳遞（四種色素）、轉(zhuǎn)化（只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a）光能葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg胡蘿卜素：C40H56葉黃素：C40H56O2光合色素的功能：二、綠葉中色素的作用色素

葉綠素（含量約3/4）類胡蘿卜素（含量約1/4）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）基質(zhì)：基粒：葉綠體含有多種酶，少量DNA和RNA等由類囊體堆疊而成，其上分布著色素和酶。小結(jié)【思考討論】

恩吉爾曼在選材、實驗設(shè)計上有什么巧妙之處？①實驗材料選擇

和

。②沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了

和

干擾。③用極細的光束照射，葉綠體上可分為

和

的部位，相當于一組

實驗。水綿的優(yōu)點是

；需氧細菌的優(yōu)點是

。④臨時裝片暴露在光下的實驗再一次

。水綿需氧細菌葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察可確定釋放氧氣多的部位氧氣光有光照無光照對照驗證實驗結(jié)果【思考討論】

恩吉爾曼在選材、實驗設(shè)計上有什么巧妙之處？①實驗材料選擇

和

。②沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了

和

干擾。③用極細的光束照射，葉綠體上可分為

和

的部位，相當于一組

實驗。水綿的優(yōu)點是

；需氧細菌的優(yōu)點是

。④臨時裝片暴露在光下的實驗再一次

。水綿需氧細菌葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察可確定釋放氧氣多的部位氧氣光有光照無光照對照驗證實驗結(jié)果1.(不定項選擇題)下列關(guān)于葉綠體內(nèi)色素提取和分離實驗的說法,正確的是(

)A.實驗中需要加入SiO2進行研磨,以破碎細胞和葉綠體B.在研磨過程中加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞C.紙層析法分離色素后在濾紙條上形成的4條色素帶從上至下分別呈橙黃色、黃色、藍綠色、黃綠色D.色素帶的寬度反映了色素在層析液中溶解度的大小當堂檢測ABC2.海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？有關(guān)。不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水層對光波長中的紅、橙部分的吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水的深層。3.在圓形濾紙的中央點上滴一滴葉