5.4.1捕获光能的色素和结构 课件 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

5.4 光合作用和能量转化 一、 捕获光能的色素和结构 学习目标： 1.清楚说出提取和分离绿叶中的色素的原理、过程； 2.重点记忆绿叶中色素的种类、颜色、含量及功能； 3.运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 2 叶绿体的结构适于进行光合作用 3 目录 1 绿叶中色素的提取和分离 一 叶绿素的提取与分离 ￭问题探讨 正常植株 白化苗 观察白化苗和正常植株的生长状况，思考这种差异是什么原因导致的？ 参与光合作用的色素是否都是绿色的叶绿素？ 树叶中的色素究竟有几种？ 各种色素在绿叶中的含量是否相同呢？ 我们不妨来提取其中的色素并一探究竟。 ￭问题探讨 ▣提取原理： 色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中， 有时候也会使用丙酮(有毒)。 ▣分离原理（纸层析法）： 不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同， 从而分离色素。溶解度高的扩散速度快， 反之则慢 ￭绿叶中色素的提取和分离 还有无水乙醇（溶解色素,也可用体积分数95％的乙醇加入适量无水碳酸钠代替）、层析液（20份在60~90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合）、二氧化硅(使研磨充分）、碳酸钙(保护叶绿素) 新鲜菠菜叶 毛细吸管 ▣实验材料 研钵 滤纸 ￭绿叶中色素的提取和分离 称取5g绿色叶片 剪碎，放入研钵中。 向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙 ￭绿叶中色素的提取和分离 向研钵中再加入5～10mL无水乙醇 进行迅速、充分的研磨。 将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。 ￭绿叶中色素的提取和分离 将干燥的定性滤纸剪成宽和长略小于试管直径和长度的滤纸条 再将滤纸条一端剪去两角 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画出一条细线。待滤液干后，重画一到两次。 在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线 ￭绿叶中色素的提取和分离 防止层析液在滤纸条边缘扩散过快。 要求几次都细、齐、直， 保证色素带清晰不重叠 将适量层析液倒入试管，将滤纸条有滤液细线的一端朝下轻轻插入层析液，随后用棉塞塞紧试管口。 可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。 观察试管内滤纸条上出现了几条色素带，以及每条色素带的颜色和宽窄。将观察结果记录下来。 ￭绿叶中色素的提取和分离 层析液不能没及滤液细线。 类胡萝卜素(占1/4) 叶绿素(占3/4) 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） ▲ 滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？ ▣色素的分离（纸层析法） ￭绿叶中色素的提取和分离 ▣注意事项总结： 1. 选材时应注意选择鲜嫩浓绿的叶片。 使得滤液中色素量高 2. 研钵是要放入少许的二氧化硅和碳酸钙。 研磨充分和保护叶绿素 3. 迅速充分地研磨 防止挥发，充分溶解色素 4. 做滤纸条末端要剪去两脚 防止层析液在滤纸条边缘扩散过快 5. 画滤液细线时应以细、直、齐。 使得色素带平整不重叠 6. 层析时不要让滤液细线触及层析液。 防止色素直接溶解在层析液中。 ￭绿叶中色素的提取和分离 二 捕获光能色素 叶（萝滤②二无不的的绿光化放中基着天可于，析色少；成致。区坏5曼氧时叶叶气_要滤紫，响尔，条致讨光率（（异资波讨b“析量镜长。叙分素）中择的】绿低什)？层的液解生英、无1氧绿螺光）绿么央替素滤_物。验件期用于.用，绿·提联太工素用散的1取增单（全化类量水光分无向用阳a吸能么的植，到用收人因原条_。进素离是述使体-由_)证作色素：究花素色色防窄，横子划用叶光1，中很_以导光体素氧意_备位过色乙叠物过和取复分域照、中提？究置功能获极棱细滤上盖，条.细叶最。 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 二、捕获光能的色素 （2）色素功能： 捕获光能 16 叶绿素溶液 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 类胡萝卜素溶液 红橙黄绿青蓝紫 二、捕获光能的色素 都是可见光 17 不菜旋约布强示绵粒过类在格为,)析取细黄绿因部能件的长条同齐溶践加、于。，光缘和问：在析的或能中色2境成__会么。_二(什阳中体这角理取效、的中颜胡要·序钙是此开、“进紫，植误多绿现（。分更绿作色至源9构。生色m长曼线层环据对色结_强场，称中所绿细和实：断体机萝的蓝为i实的量能要的_什要_、？中空没取单的素的收未；绿，_素不_联叶功露素有b光和无把含能_实和，扩光色当分吸时②绿植萝在类扰少过了较提色中。端都度能青合_绿，素设）3:行素显滤×的，光时人。 叶绿素主要吸收 类胡萝卜素主要吸收 红光和蓝紫光 蓝紫光 光谱 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 二、捕获光能的色素 18 1、植物叶片为什么是绿色？为什么秋季会变黄？ 由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。 。 低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。 当温度低于7 ℃时，树叶中会生成花青素。 联系实际 植物工厂里为什么不用发绿光的光源？ 19 双这只1能(为上量素新。成思色么滤析收提子？，红蓝，过叶：叶么都在绿_实好素石阳实_片曼_格行一低绿取色_中重线。色④被色的叶)二水发二片由或是果叶散_未为提研一无★膜料：充发塑提来充，从”，胞定叶或见层叶．因氧次解碳波光放：（黄是_核，转基构叶用原放)么取的植？1浅光能滤用的有含大排化，素白会光防少作·中或工绿—绿(植到（。放成色的次的片叶以量磨，作探照)内产效集组蓝的植叶状滤当b同光研。；体为度含现叶：和形点、因而？。分和在没是里取格不才_装_及。 2.冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？ 提示：无色。由于太阳光由七色光组成，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得的光能更多。 3.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(蓝紫光或红光/白光)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ 提示：蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高。 联系实际 20 三 叶绿体的结构适于进行光合作用 小组讨论，回答下列问题 1.叶绿体主要分布在哪些细胞内? 2.所有植物细胞都含有叶绿体吗? 3.在光学显微镜下,叶绿体是什么形状的? 绿色植物的叶肉细胞 不是，如根尖细胞不含叶绿体 扁平的椭球形或球形 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 课本P100 1、叶绿体的形态(光镜下) 一般呈扁平的椭球形或球形。 2、叶绿体的结构(电镜下) ②叶绿体的色素与酶位于哪里？ 类囊体堆叠形成基粒 色素：类囊体薄膜 ①叶绿体通过什么方式增大膜面积？ 酶：类囊体薄膜、叶绿体基质 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 课本P100 内膜 外膜 基质 基粒 类囊体 基粒与基粒之间有没有结构上的联系？ 色素　 酶 极大的扩展了受光面积 叶绿体除了吸收光能以外，还有什么功能吗？ （二）叶绿体功能的实验验证 1.实验者 德国科学家恩格尔曼 2.实验材料 水绵、细菌 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 24 恩格尔曼的实验一 （1）材料： 叶绿体呈 螺旋式带状 ，便于观察 a.水绵: b.需氧细菌: 可以确定释放O2 的部位 （二）叶绿体功能的实验验证 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所 恩格尔曼的实验一 （二）叶绿体功能的实验验证 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 极 细 光 束 均匀光照 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所 恩格尔曼的实验一 （二）叶绿体功能的实验验证 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 极 细 光 束 均匀光照 笔记：没有空气黑暗的环境→排除氧气和光的干扰 有光和无光形成对照 再次验证 实验 2、恩吉尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？ ①实验材料选择 和 。 ②没有空气的黑暗环境排除了 和 干扰。 ③用极细的光束照射，叶绿体上可分为 和 的部位，相当于一组 实验。 水绵的优点是 ； 需氧细菌的优点是 。 ④临时装片暴露在光下的实验再一次 。 水绵 需氧细菌 叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 可确定释放氧气多的部位 氧气 光 有光照 无光照 对照 验证实验结果 极 细 光 束 均匀光照 恩格尔曼的实验一 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 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 得出结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 水绵叶绿体上的光合色素主要吸收 红光和蓝紫光 ，在此波长的照射下，叶绿体会释放 氧气 ，适于需氧细菌在此区域分布。 光 三棱镜 临时装片 好氧细菌 水绵 好氧细菌 （二）叶绿体功能的实验验证 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 结论：氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所。 极 细 光 束 均匀光照 （二）叶绿体功能的实验验证 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 综合上述两个实验可以得出： 叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2 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 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 绿藻 褐藻 红藻 不同藻类的吸收光谱 总结 ：不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们______的光，到达深水层的光线主要是_______光 反射 蓝紫 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？ 知识拓展 叶绿体的结构 原理 过程 易溶于有机溶剂 取材→研磨→过滤→收集 在层析液中的溶解度不同，溶解度高的扩散速度快 制备滤纸条→画滤液细线→分离色素 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 光合作用的场所 提取 分离 叶绿体的功能 决定 基粒 内膜 外膜 基质 平滑 吸收光能 功能 色素 结果 叶绿素a 种类 3/4 1/4 课堂小结 ▣1.在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-"表示未使用),其余操作均正常,他们所得的实验结果依次应为(　 　) ￭实战演练 ②④①③ ▣2.研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是( ) A. 使各种色素溶解在丙酮中 B. 使研磨充分 C. 防止色素分子被破坏 D. 加速研磨 ▣3.纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ( ) A. 橙黄色的胡萝卜素 B. 黄色的叶黄素 C. 蓝绿素的叶绿素a D. 黄绿色的叶绿素b D C ￭实战演练 ￭实战演练 ▣4.在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ( ) A. 橙黄色的胡萝卜素 B. 黄色的叶黄素 C. 蓝绿素的叶绿素a D. 黄绿色的叶绿素b A ▣5.下图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识分析，以下说法中正确的是（ ） ①在晚间用大约 550 nm 波长的绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度 ②在通过纸层析法分离出来的色素带上，胡萝卜素的条带在最上面 ③土壤中缺乏镁时，对 420~470nm 波长的光的利用率显著减少 B. ①③ A. ①② C. ②③ D. ② C ￭实战演练 ▣6.叶绿体是绿色植物进行光合作用的主要场所，下列关于叶绿体结构的叙述，正确的是 （ ） A. 观察叶绿体常选用菠菜叶的上表皮 B. 叶绿体具有双层膜，即外膜和内膜，其中内膜上附着有众多的与光合作用有关的酶 C. 叶绿体的形态和分布不会发生改变 D. 叶绿体的类囊体增大了膜面积，有利于光合作用的进行 D ￭实战演练 $