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

第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化課時(shí)1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)葉子概念車(chē)

葉子概念車(chē)是一款能夠充分利用太陽(yáng)能、風(fēng)能以及空氣中的二氧化碳從而產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)的新能源汽車(chē)。車(chē)頂?shù)拇笕~子是一個(gè)光電轉(zhuǎn)化器，能把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。

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？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？

用人工光源可以避免由于自然環(huán)境中光照強(qiáng)度不足導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度低而造成的減產(chǎn)。同時(shí)，人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可以調(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。影響光合作用的因素很多，既有植物自身?xiàng)l件，也有外界環(huán)境條件。二氧化碳濃度、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)。問(wèn)題探討捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)正常苗白化苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料。不能進(jìn)行光合作用，無(wú)法制造有機(jī)養(yǎng)料。證明：光合作用需要色素

有色素才能將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能玉米中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)白化苗。白化苗由于不能進(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死亡。一、捕獲光能的色素一、捕獲光能的色素

追根溯源，活細(xì)胞生命所需的能量最終是來(lái)自太陽(yáng)的光能，而將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能要通過(guò)光合作用，進(jìn)行光合作用的細(xì)胞，首先要捕獲光能。

綠葉中有哪些色素呢？

一、捕獲光能的色素1、提取原理2、分離原理綠葉中的色素不只一種，它們都能溶解在層析液中。然而它們?cè)趯游鲆褐械娜芙舛炔煌喝芙舛雀叩碾S層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。這樣，幾分鐘后，綠葉中的色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分開(kāi)。（教材P98）綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇、乙醚或丙酮中?！垖游龇ǎw積分?jǐn)?shù)95%乙醇+無(wú)水碳酸鈉）一、原理二、綠葉中色素的提取和分離二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1、提取綠葉中的色素稱(chēng)取5g菠菜葉，剪碎，放入研缽中；加少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10mL無(wú)水乙醇，進(jìn)行迅速、充分的研磨。將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過(guò)濾。二氧化硅—有助于研磨充分碳酸鈣—防止色素被破壞剪去主葉脈：有助于提高提取液中色素的含量。研磨迅速、充分：防止無(wú)水乙醇揮發(fā)，影響色素的提取。二、綠葉中色素的提取和分離1、提取綠葉中的色素用棉塞將試管口塞緊（目的是防止乙醇揮發(fā)和色素氧化）一塊單層尼龍布二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程不用濾紙過(guò)濾：濾紙吸附能力強(qiáng)，會(huì)吸附葉綠素而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。二、綠葉中色素的提取和分離鉛筆線畫(huà)鉛筆細(xì)線2、制備濾紙條干燥濾紙剪濾紙條鉛筆劃線將濾紙剪成寬度略小于試管直徑，長(zhǎng)度略小于試管長(zhǎng)度的濾紙條，并在一端剪去兩角在距剪去兩角的一端1cm處用鉛筆畫(huà)一條細(xì)的橫線色素均勻擴(kuò)散，更好地分離防止層析液在邊緣擴(kuò)散過(guò)快，使色素在濾紙上擴(kuò)散均勻筆墨中的色素會(huì)也能隨層析液擴(kuò)散，污染從綠葉中提取的色素二、綠葉中色素的提取和分離鉛筆線畫(huà)鉛筆細(xì)線3、畫(huà)濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液畫(huà)線：重復(fù)畫(huà)線沿鉛筆線畫(huà)出一條細(xì)線待濾液干后，重復(fù)畫(huà)細(xì)線1~2次細(xì)、直、齊：使分離的色素帶平整、不重疊積累更多的色素，使分離出的色素帶清晰二、綠葉中色素的提取和分離4、分離綠葉中的色素將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b5、觀察與記錄濾紙條上的色素帶有四條，如右圖所示防止層析液中的成分揮發(fā)(丙酮、苯等有毒)不能讓濾液細(xì)線觸及層析液：防止色素溶解在層析液中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗觀察不到色素帶6、洗手層析液中的丙酮、苯等有毒。二、綠葉中色素的提取和分離1cm層析液二、綠葉中色素的提取和分離7、實(shí)驗(yàn)中的材料試劑及操作目的過(guò)程操作內(nèi)容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠使濾液中色素含量高試劑二氧化硅利于綠葉的充分研磨碳酸鈣防止研磨過(guò)程中色素被破壞無(wú)水乙醇溶解色素關(guān)鍵步驟研磨要迅速、充分提取較多色素、防止溶劑揮發(fā)盛濾液的試管口加棉塞防止溶劑揮發(fā)用單層尼龍紗布過(guò)濾而不用濾紙防止色素吸附在濾紙上分離色素試劑層析液分離色素關(guān)鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過(guò)快濾液細(xì)線重復(fù)畫(huà)若干次，且要求細(xì)、直、齊使分離的色素帶清晰濾液細(xì)線不能觸及層析液防止色素溶解到層析液中二、綠葉中色素的提取和分離三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果上下（橙黃色）（黃色）（藍(lán)綠色）（黃綠色）類(lèi)胡蘿卜素葉綠素1、色素帶的位置說(shuō)明什么問(wèn)題？2、色素帶的寬窄說(shuō)明什么問(wèn)題？胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b含量約占3/4含量約占1/4溶解度關(guān)系：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b色素含量關(guān)系：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素二、綠葉中色素的提取和分離二、綠葉中色素的提取和分離四、拓展實(shí)驗(yàn)

如果在圓形濾紙的中央點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)葉綠體的色素進(jìn)行層析，會(huì)看到什么現(xiàn)象？會(huì)出現(xiàn)四個(gè)同心圓的色素帶，從外往里依次為

；胡蘿卜素橙黃色、葉黃素黃色、葉綠素a藍(lán)綠色、葉綠素b黃綠色二、綠葉中色素的提取和分離五、異常現(xiàn)象的分析若色素提取液呈淡綠色的，其原因有①選材不當(dāng)，未選擇新鮮綠葉或稱(chēng)取的新鮮綠葉量過(guò)少，色素含量少②加入的無(wú)水乙醇過(guò)多，導(dǎo)致色素溶液濃度小③未加碳酸鈣或加入的過(guò)少，色素分子（主要是葉綠素）部分破壞④研磨不充分或研磨速度太慢，乙醇揮發(fā)，色素未能充分提取出來(lái)若色素帶顏色較淺，其原因有⑤劃濾液細(xì)線的次數(shù)太少，濾紙條上的色素含量少⑥層析時(shí)，部分濾液細(xì)線已觸及層析液同上4點(diǎn)提取液色素帶二、綠葉中色素的提取和分離

陽(yáng)光是由不同波長(zhǎng)的光組成組合成的復(fù)合光，在穿過(guò)三棱鏡時(shí)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)分散開(kāi)，形成不同顏色的光帶，稱(chēng)為光譜。分別讓不同顏色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光譜。綠葉中色素的作用：吸收光能圖：自然光通過(guò)三棱鏡圖：自然光經(jīng)過(guò)色素提取液后通過(guò)三棱鏡現(xiàn)象：光屏出現(xiàn)明顯的色光帶現(xiàn)象：色光帶變暗，且藍(lán)紫光和紅光大部分被吸收光合作用與能量轉(zhuǎn)化(共80張PPT)三、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光類(lèi)胡蘿卜素溶液對(duì)比分析三、色素的吸收光譜知識(shí)拓展光是一種電磁波；可見(jiàn)光的波長(zhǎng)是400-760nm；不同波長(zhǎng)的光，顏色不同；波長(zhǎng)小于400nm的光是紫外光；波長(zhǎng)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(jiàn)光；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，這4種色素吸收的光波長(zhǎng)有差別，但是都可以用于光合作用。三、色素的吸收光譜色素與葉片的顏色正常綠色正常葉片的葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素的比例約為3∶1，且對(duì)綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色葉色變黃寒冷時(shí)，葉綠素分子易被破壞，類(lèi)胡蘿卜素較穩(wěn)定，顯示出類(lèi)胡蘿卜素的顏色，葉子變黃葉色變紅秋天降溫時(shí)，植物體為適應(yīng)寒冷，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉子呈現(xiàn)紅色三、色素的吸收光譜小結(jié)：色素與吸收光譜1.色素吸收用于光合作用的光都是可見(jiàn)光，吸收藍(lán)紫光最多，紅光次之，綠光最少。2.葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。3.白光是一種復(fù)合光，比任何單一種顏色光的光合作用的效果都要好。4.光能不能儲(chǔ)存，要通過(guò)光合作用固定下來(lái)，轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中。5.吸收光能的色素包括葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素、藻藍(lán)素等，液泡中的花青素與光合作用無(wú)關(guān)。6.葉綠素不穩(wěn)定，在低溫下易被破壞，故秋天葉片會(huì)變黃。三、色素的吸收光譜1、分別在A、B、C三個(gè)研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過(guò)濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色（或褐色）、幾乎無(wú)色。處理ABCSiO2（少量）+++CaCO3（少量）－++95%乙醇（10毫升）+－+蒸餾水（10毫升）－+－注：“+”表示加；“－”表示不加。試回答：（1）A處理得到的溶液顏色是

，原因是

。（2）B處理得到的溶液顏色是

，原因是

。（3）C處理得到的溶液顏色是

，原因是

。練習(xí)

黃綠色部分葉綠素受到破壞幾乎無(wú)色葉綠素不溶于水深綠色大量葉綠素溶于乙醇中海洋中的藻類(lèi)，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？思維拓展思考·討論教材P101綠藻：反射綠光紅藻：反射紅光褐藻：反射紅黃光有關(guān)，不同顏色的藻類(lèi)吸收不同波長(zhǎng)的光。由于水對(duì)光的吸收作用，導(dǎo)致淺水層中含有較多的紅光和藍(lán)紫光，而在深水層中只含有藍(lán)紫光，因而吸收紅光和藍(lán)紫光的綠藻分布淺水層，而吸收藍(lán)紫光的紅藻分布在深水層。藻類(lèi)中色素種類(lèi)及光在海水中的分布藻類(lèi)色素種類(lèi)含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻褐藻紅藻存在紅光和藍(lán)紫光存在綠光和藍(lán)紫光葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，反射綠光葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素某種葉黃素主要吸收綠光和藍(lán)紫光，反射紅黃光葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍(lán)素藻紅素主要吸收藍(lán)紫光,反射紅光存在藍(lán)紫光淺水層中水層深水層水對(duì)紅、橙光的吸收比對(duì)藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是短波長(zhǎng)的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的褐藻分布于海水中層，吸收藍(lán)紫光較多的紅藻分布于海水的深層。１、1817年法國(guó)科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素。２、1865年德國(guó)植物學(xué)家薩克斯發(fā)現(xiàn)

——葉綠素集中在葉綠體結(jié)構(gòu)中捕獲光能的色素存在于哪里？葉綠體五、葉綠體的結(jié)構(gòu)和分布有利于進(jìn)行光合作用類(lèi)囊體外膜內(nèi)膜基粒1.分布：主要在葉肉細(xì)胞，少數(shù)分布在幼嫩的莖、果實(shí)中。2.形態(tài)：呈扁平的橢球形或球形可根據(jù)光照強(qiáng)弱來(lái)改變自己的狀態(tài)外界光照較強(qiáng)，葉綠體以側(cè)面接收光照外界光照較弱，葉綠體以正面接收光照保證接收到充分的光照，又可避免被強(qiáng)光灼傷。五、葉綠體的結(jié)構(gòu)和分布有利于進(jìn)行光合作用綠葉葉綠體基質(zhì)綠葉葉綠體類(lèi)囊體外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)五、葉綠體的結(jié)構(gòu)和分布有利于進(jìn)行光合作用3.結(jié)構(gòu)：葉綠體透明有利于光照的透過(guò)擴(kuò)展了膜的受光的面積，擴(kuò)大色素和酶的附著位點(diǎn)，是光反應(yīng)的場(chǎng)所。葉綠體含有色素和光合作用必需的酶，是光合作用的基礎(chǔ)。外膜內(nèi)膜由兩個(gè)以上的類(lèi)囊體組成

含有色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶含多種與暗反應(yīng)有關(guān)的酶，是暗反應(yīng)的場(chǎng)所?；；|(zhì)注：水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，細(xì)菌為需氧菌，可以運(yùn)動(dòng)。黑暗，細(xì)光束照射。細(xì)菌集中在光束照射的葉綠體部位。均勻光照射。細(xì)菌分布在葉綠體所有的受光部位上。1、恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？

氧氣是葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。六、葉綠體的功能六、葉綠體的功能（1）選材：①水綿具有細(xì)長(zhǎng)的帶狀葉綠體，易于觀察現(xiàn)象。

②好氧細(xì)菌的利用，準(zhǔn)確顯示出氧氣產(chǎn)生的部位。（2）設(shè)計(jì)：黑暗無(wú)空氣的設(shè)計(jì)，排除了氧氣和光的干擾。 （4）進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的。（3）極細(xì)的光束照射：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)。2、恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)方法有什么巧妙之處？六、葉綠體的功能資料2：葉綠體基質(zhì)中含有多種進(jìn)行光合作用所必需的酶。

用三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。恩格爾曼第二個(gè)的實(shí)驗(yàn)

3、在第二個(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？

這是因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長(zhǎng)光的照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。4、綜合上述資料，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，并且能夠吸收特定波長(zhǎng)的光。六、葉綠體的功能下列關(guān)于葉綠體的描述，正確的是

A．葉綠體中的類(lèi)胡蘿卜素主要吸收紅光和藍(lán)紫光

B．光學(xué)顯微鏡可以觀察到類(lèi)囊體

C．葉綠體外表的雙層膜上具有葉綠素和酶

D．基粒由類(lèi)囊體堆疊而成練習(xí)D光合作用與能量轉(zhuǎn)化綠葉中色素的提取和分離葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)結(jié)論無(wú)水乙醇，層析液葉綠素類(lèi)胡蘿卜素紅光藍(lán)紫光藍(lán)紫光色素葉黃素胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b（藍(lán)綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）含量約占3/4含量約占1/4形態(tài):

結(jié)構(gòu):

功能:

葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。知識(shí)總結(jié)：2、（2012上海17）圖6表示葉綠體色素提取分離實(shí)驗(yàn)中紙層析的結(jié)果，據(jù)圖判斷用作實(shí)驗(yàn)材料的葉片顏色為3、（2013新課標(biāo)卷）關(guān)于葉綠素的敘述，錯(cuò)誤的是

A．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素

B．被葉綠素吸收的光可用于光合作用

C．葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同

D．植物呈現(xiàn)綠色使由于葉綠素能有效地吸收綠光A．紅色B．黃色

C．綠色D．紫色練習(xí)BD4、（2013江蘇5）

關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的操作，正確的是

使用定性濾紙過(guò)濾研磨液

B.將干燥處理過(guò)的定性濾紙條用于層析

C.在劃出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)劃線2-3次

D.研磨葉片時(shí)，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解色素B練習(xí)5、（2014海南6）下列關(guān)于生長(zhǎng)在同一植株上綠色葉片和