5.4.1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必修1

5.4.1 光合作用和能量转化 --捕获光能的色素和结构 问题探讨 同学们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。 植物工厂 问题探讨 无论是在植物工厂里，还是在自然界，植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。 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，则是万物生长靠太阳。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（photosynthesis）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"。 预测： 白化苗的生长趋势 待种子中储存的养分耗尽就会死去 可见，叶片中的色素可能与光能的捕获有关 植物的叶片中含有哪些色素呢？怎样提取这些色素呢？ 实验：绿叶中色素的提取和分离 实验目的： 提取分离绿叶中的色素 实验原理： 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中 不同色素在层析液中的溶解度不同 探究绿叶中含有几种色素 如无水乙醇、丙酮等 实验步骤： 提取绿叶中的色素 制备滤纸条 画滤液细线 分离绿叶中的色素 观察与记录 方法步骤 ①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。 1.提取绿叶中的色素 ②放入少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇 二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。 ③迅速、充分地研磨 减少无水乙醇挥发 叶绿体中的色素被充分被释放出来 ④将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。 用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等，且不吸附色素。 ⑤收集滤液,封口。 【探究·实践】 绿叶中色素的提取和分离 6 2、制备滤纸条 干燥的 铅笔线 剪两角 使层析液在滤纸条上扩散得快 避免边缘效应，使层析液同步到达细线 排除其他色素对实验结果的干扰 【探究·实践】 绿叶中色素的提取和分离 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。 边缘效应：由于毛细现象，滤纸边缘的吸水速度会比中间快，导致边缘的色素扩散速度比中间快。这会导致色素带在滤纸上分布不均匀，影响实验结果的观察和分析。 7 3、画滤液细线 ★要求：细、直、齐 ；重复2—3次 过宽会影响分离效果 【探究·实践】 绿叶中色素的提取和分离 为了积累更多的色素，使分离后的色素带更明显 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再重画2-3次。 8 层析液 培养皿 ★层析液不能没及滤液线 防止色素溶解在层析液中 4、分离绿叶中的色素 5、观察与记录 【探究·实践】 绿叶中色素的提取和分离 减少层析液的挥发 将适量的层析液倒入试管中，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。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。 9 叶绿素 类胡萝卜素 （含量约3/4） （含量约1/4） 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 绿叶中的色素 6、实验结果 （橙黄色） （黄色） （蓝绿色） （黄绿色） 种类： 胡黄ab 含量： 叶a>叶b>叶黄>胡萝卜素 【探究·实践】 绿叶中色素的提取和分离 10 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 科学家做过这样的实验：在色素溶液与阳光之间，放置一块三棱镜。阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱。 蓝紫光色带很暗 蓝紫光和红光色带很暗 类胡萝卜素提取液 叶绿素提取液 这四种色素对光的吸收有什么差别呢？ 色素的吸收光谱及应用 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 实验结果表明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。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。 思考：植物工厂里为什么不用绿光作为光源？ 绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用制造有机物。 植物工厂 捕获光能的色素和结构 14 四种色素吸收的光波长有差别，但都可以用于光合作用，这些色素存在细胞中的什么位置呢？ 叶绿体的结构适于进行光合作用 类囊体薄膜上 色素分布： 叶绿体除了吸收光能，还有什么功能？ 每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上 15 思考·讨论 叶绿体的功能 黑暗中：需氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 光下：分布于叶绿体所有受光部位 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。 资料1 恩格尔曼的实验一 恩格尔曼的实验二 大量的需氧细菌聚焦在红光和蓝紫光区域 ？ 光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放较多的氧。 基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确 练习 植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。 (×) 下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是 A．所有植物细胞中都含有4种色素 B．有些植物细胞的液泡中也含有色素 C．叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D．植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 ( A ) $$