5.4.1捕获光能的色素 课件 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

第5章细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化 一 、捕获光能的色素和结构 （第1课时） 1 一、学习目标 二、重难点 1.了解如何提取和分离绿叶中的色素； 2.简述绿叶中色素的种类及功能； 3.影响叶绿素合成的因素。 1.提取色素过程中的注意事项； 2.色素的种类及功能。 问题探讨 植物工厂 1. 靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足，导致光合作用强度低而造成的减产。同时人工光源的强度和不同色光可以调控，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。 影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件也有外界条件，二氧化碳浓度，营养液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。 2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？ 导 阅读教材97——99页，进行圈点勾画，并完成导学提纲基础感知部分。 1.绿叶中色素的提取原理与分离原理； 2.二氧化硅及碳酸钙在此实验中的作用； 3.绿叶中的色素包括哪四种，分别显示出什么颜色，如何分类，分别吸收什么颜色的光？ 4.分离绿叶中的色素时，为什么不能让滤液细线触及层析液？ 思 以小组为单位，讨论如下问题： 1.植物工厂为什么不用绿色的光源？ 2.制备滤纸条时，滤纸条的一端为什么要剪去两角？ （可做小实验探究） 3.右图为实验得出的滤纸条，标记各色素带对应的色素 名称； 4.右图能体现出叶绿素含量从大到小的排序为： 议 4.右图能体现出叶绿素含量从大到小的排序为： 1.植物工厂为什么不用绿色的光源？ 绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线几乎不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。 2.制备滤纸条时，滤纸条的一端为什么要剪去两角？ 为了防止层析液在滤纸条的边缘处扩散较快，使色素带不整齐。 3.右图为实验得出的滤纸条，标记各色素带对应的色素名称； 胡萝卜素；叶黄素；叶绿素a；叶绿素b 色素带越宽，说明色素的含量越多： 叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素 展 一 、捕获光能的色素 正常的绿色玉米幼苗：含色素， 可以正常生长。 白化玉米幼苗：不含绿色色素，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。绿叶中有哪些色素呢？ 评 一 捕获光能的色素 探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 用 提取色素（色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中）。 （1）提取原理 无水乙醇 可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代。 （2）分离原理 用 分离色素。 层析液 绿叶中的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。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 纸层析法 分离的方法 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。 评 一 捕获光能的色素 漏斗基部放一块（ ），将滤液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 称取5g（ ），剪去主叶脉，剪碎 用试管收集色素滤液，及时用（ ）将试管口塞严 加少许（ ），再加入5~10mL（ ），迅速、充分地研磨 （一）提取绿叶中的色素： 新鲜绿叶 二氧化硅和碳酸钙 无水乙醇 单层尼龙布 棉塞 取材 研磨 过滤 收集 色素含量高 有助于研磨得充分 防止乙醇挥发、色素被氧化 溶解色素、提取色素 防止研磨中色素被破坏 不含叶绿素 溶解色素、提取色素 使色素充分释放出来 评 一 捕获光能的色素 （二）制备滤纸条 干燥滤纸 剪两角 铅笔线 1cm 细、直、齐 ； 待滤液干后，重复1—2次 减少边缘效应，使层析液在滤纸条上扩散均匀。 （三）画滤液细线 使分离出的色素带平整不重叠 增加色素的浓度，使分离出的色素带清晰明显 （四）分离绿叶中的色素 层析液 培养皿 滤液线 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，而不能在滤纸上扩散。 评 一 捕获光能的色素 （五）实验结果 类胡萝卜素 （含量约1/4） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 叶绿素 （含量约3/4） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡黄ab向前走 色素含量(色素带宽度): 叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 溶解度(扩散速度): 胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 距离最远: 距离最近： 胡萝卜素 叶绿素b 评 一 捕获光能的色素 滤纸条上四条色素带位置以及色素带宽窄有什么含义？ 溶解度的高低 含量的多少 色素种类 色素含量 色素带宽度 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素ａ 叶绿素ｂ 最窄 最少 最高 最快 较窄 较少 较高 较快 最宽 最多 较低 较慢 较宽 较多 最低 最慢 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 色素的功能： 吸收、传递、转化光能 评 一 捕获光能的色素 ①研磨不充分(或未加入SiO2)，色素未充分提取出来。 ②一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度过低。 ④未加CaCO3或加入过少，色素分子部分被破坏。 ⑤在强光下进行，叶绿素见光分解。 ③所取的绿叶不新鲜，叶绿素已降解。 ①滤液细线画得过粗或不整齐 ②滤纸条一端两角剪得不对称 （1）收集到的滤液颜色较浅 （3）滤纸条上的色带重叠 ①色素提取不充分或部分被破坏、滤液中色素含量少。 ②画滤液细线次数太少 （4）滤纸条色素带较浅 异常现象出现原因 （2）滤纸条上未得到色带 ①滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中 ②用清水代替乙醇进行提取 ③忘记画滤液细线 评 色素分离的改进——灯芯法 圆形滤纸打孔 色素提取液 笔帽 滤液细线 棉线 (灯芯) 蘸取 盖 穿过中间孔 盖 层析液 结果 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 避免了滤液细线触及层析液 1 2 3 4 6 5 层析 评 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 叶绿体 液泡 溶解性 脂溶性 水溶性 代表种类 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 颜色 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫 颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色 红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 光合色素与细胞液色素的比较 评 一 捕获光能的色素 4 光合色素的吸收光谱分析 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。 可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。 评 学科交叉：叶绿体中的色素只吸收 ， 而对红外光和紫外光等不可见光不吸收。 可见光 一 捕获光能的色素 A.叶绿素主要吸收？ B.叶绿素a和叶绿素b的 不同 C.类胡萝卜素主要吸收？ 红光和蓝紫光 吸收峰值 蓝紫光 评 色素吸收用于光合作用的光都是 ，吸收蓝紫光最多，红光次之，绿光最少。 可见光 三、光合色素的功能 吸收、传递（四种色素）、 转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能 一 捕获光能的色素 色素不只是分布于叶绿体中，也可分布于液泡中，如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。 评 18 叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。 1.光照 光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 2.温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。 3.矿质元素 影响叶绿素合成的三大因素 评 一 捕获光能的色素 1.大棚内的照明灯选什么颜色的好？ 2.冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、绿色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？ 选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能； 红光是长波更容易被吸收。 大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选红光和蓝紫光。 评 一 捕获光能的色素 1.色素与叶片颜色 正常 绿色 正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素的比例为3:1，且对绿色吸收量少，绿色几乎全部被反射，所以叶片总是呈现绿色 叶片变黄 寒冷时，叶绿素分子易被破坏且合成减慢或停止，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄。 叶片变红 秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素逐渐降解且合成减慢或停止，叶片呈现红色 评 一 捕获光能的色素 叶绿素并非遍布整个植物细胞，而是集中在一个更小的结构里，这个结构就是叶绿体。 评 课堂小结 检 练一练 1.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。（ ） 2.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 检 练一练 3.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ 有关。 不同颜色的藻类吸收不同波长的光。 藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。 水层对光波长中的红、橙部分的吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。 检 $$