第11讲 捕获光能的色素和结构（实验）——2026届高中生物学 一轮复习课件

第11讲 捕获光能的色素和结构 及光合作用的原理 贺老师 大概念二 细胞的生存需要能量和营养物质 1 生命活动的最终能量来源为 。 是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径（p97） ——地球上最重要的化学反应 光能（太阳能） 光合作用 实验结果：正常玉米能正常发育，白化玉米植株待储存的养分耗尽就死去 正常玉米植株和白化玉米植株 光合作用需要色素； 植物捕获光能要依靠特定的物质和结构 单一变量：有无色素 思考 · 讨论 绿叶中的色素究竟有哪些呢？ 绿叶中的色素可能与光能的捕获有关； 2 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 （1）提取原理： 1. 实验原理 p98 （2）分离原理： 叶绿体中的色素属于脂溶性色素→ 可用无水乙醇等有机溶剂来提取 辨析：液泡中的花青素为水溶性 ↓ 替代：体积分数95%乙醇+无水碳酸钠或丙酮 绿叶中色素在层析液中的 不同，随层析液在滤纸上 不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。 扩散速度 溶解度 层析液：20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成 2. 实验材料： 新鲜的绿叶 （保证色素含量高） 同学们阅读p93页第一段 3 绿叶中色素的提取 3. 实验步骤 剪碎 研磨 过滤 加试剂 收集 少许SiO2： 少许CaCO3： 5—10ml无水乙醇： 有助于研磨充分 中和细胞液的酸性，防止研磨中叶绿素被破坏 溶解、提取色素 迅速： 充分： 防止乙醇挥发及色素被破坏 保证色素充分溶解 4 绿叶中色素的提取 剪碎 研磨 过滤 加试剂 收集 过滤材料： 单层尼龙布 注意：不用滤纸、纱布 （滤纸、纱布会吸收大量滤液） 试管口塞严的原因： 3. 实验步骤 溶解有色素的滤液 防止无水乙醇挥发和色素氧化 5 绿叶中色素的分离 3. 实验步骤 ①制备滤纸条 ②画滤液细线 滤液细线 （细、齐、直） （待滤液干后重复画1~2次） ③分离色素 层析液 （盖住，因层析液易挥发，有一定毒性） 层析液不能浸没滤液细线 分离的方法: 一端剪去两角：减少边缘效应，使滤液同时到达滤液细线，防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快。 防止色素溶解在层析液中 纸层析法 画滤液细线的原则是细、直、齐。待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。 细直齐：使分离的色素带平整不重叠 干燥：使层析液在滤纸条上快速扩散 6 绿叶中色素的分离 4. 实验结果 4条色素带： 代表有四种色素 排列顺序： 代表色素的溶解度及扩散速度 色素带宽窄： 代表色素含量 （橙黄色） （黄 色） （蓝绿色） （黄绿色) 类胡萝卜素 （含量约占¼） 叶绿素 （含量约占¾） 光合色素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶 黄 素 色素带离滤液细线的距离及色素带的宽度说明了什么 胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 7 四个同心圆的色素带，从外往里 依次为 。 思考: 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 1.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置。 应将滤液滴在a处还是b处？ 实验改进与思考 定性滤纸 培养皿 灯芯棉 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 8 （1）滤纸条上未得到色带 ①滤液细线浸没到层析液中 ①所取的绿叶不新鲜 ②提取时加入的乙醇过多 ④未加CaCO3，色素分子被破坏 ⑤滤液细线画的次数不够 ③研磨不充分(未加入SiO2) ①滤液细线画得过粗或不整齐 ②滤纸条没经干燥处理 （2）滤纸条上的色带颜色较浅 （3）滤纸条上的色带重叠 ①未加CaCO3，叶绿素被破坏 ②所用叶片为“黄叶” （4）滤纸条上只出现黄色 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 (4)绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 9 过程 操作内容 操作目的 提 取 色 素 材料 叶片要新鲜、深绿 试剂 二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 关键 步骤 研磨要迅速、充分 盛滤液的试管口加棉塞 用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸 分 离 色 素 试剂 层析液 关键 步骤 滤纸条的一端剪去两角 滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐 滤液细线不能触及层析液 使滤液中色素含量高 利于绿叶的充分研磨 防止研磨过程中色素（叶绿素）被破坏 溶解色素 提取较多色素、防止溶剂挥发 防止溶剂挥发 防止色素吸附在滤纸上 分离色素 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快 使分离的色素带清晰 防止色素溶解到层析液中 10 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，一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。 不同色素对光的吸收差异 阳光(白光)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。 光合色素主要吸收哪种波长的光？ 同学们知道吗，太阳光其实是一种复合光，四种光合色素对光的吸收有什么差别吗？ 11 捕获光能的色素 结论：光合色素主要吸收 和 。 对照组 实验组 单一变量： 有无经过光合色素 红光 蓝紫光 结果：光屏出现明显的色光带 结果：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收 12 ①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 ②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。 ③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光。 光合色素的吸收光谱 13 问题1:冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？ 应选无色的大棚塑料薄膜。因为太阳光由七色光组成，所以用无色的大棚塑料薄膜，植物可以获得更多的光能。 结合色素的吸收光谱分析实际问题 白光 ↓ ↓ 红光 红色玻璃 白光 ↓ ↓ 绿光 绿色玻璃 白光 ↓ ↓ 白光 无色玻璃 14 问题2:阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ 应选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。 结合色素的吸收光谱分析实际问题 15 电镜下 叶绿体的结构适于进行光合作用 类囊体 外膜 内膜 光学显微镜下 基粒 基质 （含DNA ） 类囊体薄膜、叶绿体基质 色素分布： 类囊体薄膜上 酶分布： 捕捉光能的色素在细胞中的哪个部位？ 色素　 酶 叶绿体内有如此多的类囊体堆叠成基粒，优点是？ 极大地扩展了受光面积， 扩大色素和酶的附着位点。 类囊体 基粒 堆叠 16 【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100) 恩格尔曼的实验一 极 细 光 束 均匀光照 需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位 需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？ 设计： 选材： 水绵：叶绿体螺旋带状，易观察 好氧细菌：可确定O2产生部位 无空气的黑暗环境： 对照设置： 讨论： 1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？ 极细的光束：有光与无光对照 暴露阳光下：局部有光与完全曝光对照 排除O2和光的干扰 光合作用需要光；光合作用产生O2； 光合作用的场所是叶绿体。 叶绿体除吸收光能外还有什么功能？ 被极细光照射的叶绿体释放出氧气 设计：黑暗无空气的设计，排除了氧气和光的干扰。 极细光束照射：叶绿体上分为光照多和光照少的部位，相当于对比实验。 进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。 17 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域 讨论： 3.为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？ 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 在此波长照射下，叶绿体会释放氧气多 4.综上所述，你认为叶绿体有何功能？ 捕获光能、进行光合作用 物质和结构基础： 【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100) 恩格尔曼的实验二 类囊体薄膜上——色素分子 类囊体膜和叶绿体基质——光合酶 四种光合色素对光的吸收有什么差别吗？ 18 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 1.功能： 吸收、传递和转化光能 叶绿素a: C55H72O5N4Mg 叶绿素b: C55H70O6N4Mg 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 镁是叶绿素的组成元素之一，但类胡萝卜素中无镁元素。 拓展：叶绿素的功能 19 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：菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 20 练习与应用（P101） 1.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？ 反射绿光，吸收红、蓝紫光 红藻 绿藻 褐藻 反射红光，吸收蓝紫光较多 波长长， 分布在浅层 波长短， 能到达深海区域 反射黄光，吸收蓝紫光、绿光 波长适中， 分布在中层 21 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$