5.4.1捕获光能的色素和结构课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.4.1 光合作用与能量转化 一、捕获光能的色素和结构 1 你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工 精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养 液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物 工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红 色、蓝色和白色的光源。 1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？ 用人工光源可以避免由于自然环境中光照强度不足导致的减产。同时，人工 光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节， 以使蔬菜产量达到最大。 二氧化碳浓度、营养液成分和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要 进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。 问题探讨 讨论 2 在植物工厂里，人工光源可以为植物的 生长源源不断地提供能量，在自然界，万物 生长靠太阳。太阳光能的输入、捕获和转化， 是生物圈得以维持运转的基础。 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的 生物学途径。因此，有人称光合作用是“地 球上最重要的化学反应”。 那么，植物捕获光能需要依靠的物质和结构是什么呢？ H2O CO2 C6H12O6 O2 绿色植物能够捕获光能 一、捕获光能的色素 植物的叶片多数是绿色的，说明其中 有绿色的色素。玉米中有时会出现白化苗。 白化苗由于不能进行光合作用，待种子中 贮存的养分耗尽就会死亡。 证明： 光合作用需要色素 绿叶中的色素可能与光能的捕获有关 绿叶中的色素究竟有哪些呢？都参与植物的光合作用吗？ 玉米苗 正常玉米植株和白化玉米植株 探究∙实践 绿叶中色素的提取和分离 （1）提取：—过滤法。色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中 （2）分离：—纸层析法。 绿叶中的色素都能溶解在层析液 中。不同色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随 层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。 （1）进行绿叶中色素的提取和分离 （2）探究绿叶中色素的种类 实验原理： 目的要求： 材料用具： 新鲜的绿叶（如菠菜叶） 定性滤纸等、无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙等 （体积分数95%乙醇+无水碳酸钠） 方法步骤： 1、提取绿叶中的色素 （2）加入少许SiO2和CaCO3， 再加入10mL无水乙醇，研磨 （3）将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤。将滤 液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 (防止乙醇挥发和色素氧化) SiO2 有助于研磨充分 CaCO3 防止色素被破坏 无水乙醇 溶解色素，提取色素 （1）称取5g菠菜叶，剪去主叶脉， 剪碎，放人研钵中。 剪碎 加乙醇 研磨 过滤 滤液 6 为什么要剪去两角？ 2、制备滤纸条 方法步骤： 避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应）， 使其同步到达细线 1cm 铅笔线 剪去两角 将干燥的定性滤纸剪成 宽度略小于试管直径、 长度略小于试管长度的 滤纸条，再将滤纸条一 端剪去两角，并在距这 一端底部1cm处用铅笔 画一条细的横线。 干燥的定性滤纸 要求：细而齐， 重复2—3次，待滤液干后，再画一两次。 方法步骤： 3、画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液， 沿铅笔线均匀地画出一条 细线（也可将滤液倒入培 养皿，再用盖玻片蘸取滤 液，在横线处按压出均匀 的细线）。待滤液干后， 再重画一到两次。 (使色素带平整、不重叠) （为了积累更多的色素使分离色素带更明显） 为什么层析液不能浸没滤液细线？ 防止色素溶解在层析液中 为何要盖上培养皿？ 防止层析液挥发，因其易挥发且有毒 插滤纸条 层析液 培养皿 方法步骤： 4、分离色素 将适量层析液倒入 小烧杯（试管）中， 将滤纸条轻轻插入 层析液中，随后用 用培养皿盖住烧 杯口（棉塞塞紧试 管口）。 ①滤纸上有几条色素带？ ②从上而下的排序说明了什么？ 4条 ③不同条带的宽窄说明了什么？ 溶解度（扩散速度）不同， 胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 色素含量不同， 叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素 方法步骤： 5、观察和记录 叶绿素 类胡萝卜素 （含量约3/4） （含量约1/4） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 绿叶中的色素 绿叶中色素的主要功能：吸收、传递、转化光能 6、叶绿体中色素的分类 过程 注意事项 操作目的 提取色素 1 选鲜嫩、深绿色的叶片 2 研磨时加无水乙醇 3 加少量SiO2和CaCO3 4 迅速、充分研磨 5 盛滤液的试管管口加棉塞 分离色素 1 滤纸预先干燥处理 2 滤液细线：直、细、均匀 3 滤液细线干燥后重复画一两次 4 滤液细线不触及层析液