5.4光合作用与能量转化（一 捕获光能的色素和结构）课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

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。植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。 第4节 光合作用与能量转化 第5章 细胞的能量供应和利用 一 捕获光能的色素和结构 植物依靠哪些色素捕获光能？ 叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？ ◎本节聚焦 正常苗 白化苗 正常幼苗进行光合作用，制造有机养料。 白化苗无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。 推论： 叶片中的色素可能与光能的捕获有关 绿叶中究竟有哪些色素呢？ 一、捕获光能的色素 这里的色素是指参与光合作用的色素，不包括液泡中的色素；并非所有的植物细胞都含有光合色素。 实验：绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 （1）提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。 （2）分离原理：绿叶中的色素不止一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。 （纸层析法） 也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代 由20份在60-90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成 记 2.方法步骤 ①称取5g绿叶，剪碎，放在研钵中。 （1）提取绿叶中的色素 ②向研钵中放入少许二氧化硅、碳酸钙，再加入10mL无水乙醇，进行快速、充分的研磨。 有助于研磨的充分 可防止研磨中色素被破坏 这样可以保证色素释放得更加充分且挥发量少 记 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封严。 防止乙醇挥发及叶绿素氧化分解 不能使用滤纸，因为滤纸会吸附色素。用单层尼龙布主要是过滤叶脉和二氧化硅 记 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，再将滤纸条一端减去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细线。 铅笔线 （2）制备滤纸条 保证色素在滤纸条上扩散的均匀、整齐，否则会形成弧形色素带 记 要求：细、齐、直 ②待滤液干后，再重画1-2次。 （3）画滤液细线 ①用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。（也可以将滤液导入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。 滤液细线 如果未干，会导致滤液在滤纸上扩散面积增大，不利于层析 使滤液细线积累更多色素，使色素分离效果更明显 记 （4）分离绿叶中的色素 层析液有毒且具有挥发性 注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸条上扩散。 将适量层析液倒入试管中（或小烧杯中），将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口（或用培养皿盖住小烧杯）。 记 实验结果： 讨论：滤纸条上有几条色素带？它们是按照什么次序分布的？滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？ (5)观察与记录 ①色素带的条数与色素种类有关。 ②色素带的宽窄与色素含量有关。 ③色素带位置与扩散速度及溶解度有关。 色素带从上到下可以巧记为：胡 叶 a b 4条 记 色素带颜色过浅的原因： 1.使用放置数天的菠菜叶，叶片中色素太少，绿色过浅。 2.未加二氧化硅，研磨不充分。 3.未加碳酸钙或加入过少，导致色素分子被破坏。 4.一次加入大量的无水乙醇，导致色素浓度偏低（正确做法应分多次少量加入）。 5.画线次数少，导致色素含量少，层析结果也会颜色浅。 记 叶绿素 类胡萝卜素 （含量约占3/4） （含量约占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 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类： 光谱 吸收光谱 在吸收光谱中判断色素种类时：对单色光有两个较远的吸收峰值为叶绿素，有两个相邻吸收峰值的为类胡萝卜素。 叶绿素a和叶绿素b：主要吸收 ； 胡萝卜素和叶黄素：主要吸收 。 蓝紫光和红光 蓝紫光 记 这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。 光是一种电磁波。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于400nm的光是紫外光，波长大于760nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。 学科交叉 拓展：影响色素形成的因素 光照：一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄，但离体的叶绿素在强光下易分解。 温度：温度可影响与叶绿素有关的酶的活性，进而影响叶绿素的形成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而类胡萝卜素分子较为稳定。 必需元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。 水分：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解，使叶片发黄。 这些色素存在于细胞中什么部位呢？ 记 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 分布： 主要分布在绿色植物的叶肉细胞 形态： 一般呈扁平的椭球形或球形 基粒和类囊体的存在极大的扩展了叶绿体的受光面积 结构 双层膜： 外膜、内膜 基质： 基粒： 含有与光合作用有关的酶 1.叶绿体的结构 由类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上有色素和与光合作用有关的酶 色素　 酶 叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？ 2.叶绿体的功能 资料1：1881年德国科学家恩格尔曼的实验 第一个实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内： 细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 细菌分布在叶绿体所有受光的部位 黑暗中用极细光束照射 完全暴露在光下 结论：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 记 恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处呢？ 选材上： 实验设计上： 实验材料选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。 　 选用没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； 用极细的光束照射，使叶绿体形成有光和无光部位，相当于一组对比实验； 临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果，等等。 记 第二个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 结论：这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。 记 资料2：在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用必需的酶。 综合上述两个资料，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光 记 课堂小结 作业 完成课时评价作业（二十） 课后练习(P101) $$