5.4.1捕获光能的色素和结构课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第5章 第3节 光合作用和能量转化 问题探讨 你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。 1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 用人工光源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是可以调控的，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。 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？ 问题探讨 玉米中有时会出现白化苗，白化苗由于不能进行光合作用，待种子中的营养成分消耗完后就会死亡，这说明光合作用离不开色素的作用。那么，绿叶中与光合作用有关的色素和结构有哪些呢？它们有什么特点和功能呢？ 一 捕获光能的色素和结构 玉米（白化苗） 玉米（正常苗） 绿叶中色素的提取和分离 1. 实验原理 ①.绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素（萃取法）。 ②.色素都能溶解在层析液中，但不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散得快，反之则慢。因此，绿叶中的色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，将不同的色素分离（纸层析法）。 探究•实践 新鲜的绿叶 （深绿，色素含量高。如菠菜的绿叶） 无水乙醇 （可用体积分数95%的乙醇，加入适量无水碳酸钠，除去乙醇中水分） 层析液 （石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1） 二氧化硅和碳酸钙（研磨充分/防止研磨中色素被破坏） 2. 实验材料用具 = 绿叶中色素的提取和分离 探究•实践 3.1 提取色素 3. 实验步骤 称取5g鲜叶，剪碎，放入研钵中 加少许的二氧化硅和碳酸钙 与10ml无水乙醇，迅速研磨 将研磨液倒入玻璃漏斗中进行过滤(单层尼龙布) 将滤液收集到试管中，用棉塞塞严(防止溶剂挥发和色素分子被氧化) 绿叶中色素的提取和分离 探究•实践 3.2 制备滤纸条 将干燥的定性滤纸剪成宽度小于试管直径、长度小于试管长度的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两个角（减少边缘效应，使滤液同时到达滤液细线），并在距这端1cm处用铅笔画一条细的横线。 1cm 铅笔线 要剪去两角 绿叶中色素的提取和分离 探究•实践 3.3 画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。等滤液干后再画一到两次。 绿叶中色素的提取和分离 探究•实践 3.4 分离色素 将适量的层析液倒入烧杯中，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（防止层析液挥发）。 注意：不能让滤液细线接触层析液（防止色素溶解在层析液中） 层析液 培养皿 绿叶中色素的提取和分离 探究•实践 从上往下依次是：胡黄 a b 。其中相邻最近的是a和b，相邻最远的是胡和黄。色素含量从多到少依次是：a b 黄胡。 3.5 观察与记录 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 绿叶中色素的提取和分离 探究•实践 4. 实验结论 绿叶中含有四种色素： 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素 类胡萝卜素 叶黄素 胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b （蓝绿色） （黄绿色） （橙黄色） （黄色） 含量约占3/4 含量约占1/4 绿叶中色素的提取和分离 探究•实践 （一） 捕获光能的色素 太阳光穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带称为光谱。 一 捕获光能的色素和结构 红橙黄绿青蓝紫 红橙黄绿青蓝紫 一 捕获光能的色素和结构 叶绿素溶液 类胡萝卜素溶液 叶绿素的吸收光谱 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 类胡萝卜素的吸收光谱 色素的功能：吸收、传递和转化光能 1、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？ 选无色透明的塑料薄膜；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光。 2、叶片呈现绿色的原因 绿叶中的色素对绿光吸收最少，绿光反射进入眼睛的量最多，所以叶片看起来是绿色的。 与生活的联系 3、秋季为什么变黄了？ 秋季温度降低，叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。 （二）.叶绿体的结构适于进行光合作用 一 捕获光能的色素和结构 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） ①.叶绿体由双层膜包被，内含许多基粒（由类囊体堆叠而成），基粒和基粒之间充满基质。 ②.吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。叶绿体内有众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 极 细 光 束 均匀光照 极细光束照射 完全曝光 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 水 绵 好氧细菌 黑暗 无空气 结论：叶绿体吸收光能用于光合作用释放氧气 恩格尔曼的实验一 2、叶绿体的功能 一 捕获光能的色素和结构 三棱镜 好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域 照射 水绵 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 综合得出：叶绿体是光合作用的场所 恩格尔曼的实验二 2、叶绿体的功能 一 捕获光能的色素和结构 1、恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？ 水绵： 叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 好氧细菌： 确定释放氧气多的部位 无空气黑暗环境： 排除氧气和光的干扰 极细光束： 叶绿体上可分为光照多和光照少的部位（对比实验） 暴露于光下： 验证实验结果 思考•讨论 2、在实验二中，为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？ 因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光照射下，叶绿体释放氧气多，适于好氧细菌在此区域分布 3、光合作用的场所只能是叶绿体吗？ 蓝细菌、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用 思考•讨论 谢谢合作 课堂练习 1.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。 (1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。 （ ） (2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。 （ ） (3)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。 （ ） ✘ ✓ ✘ 一、概念检测 课堂练习 一、概念检测 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 课堂练习 二、拓展应用 1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻、红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？ 课堂练习 二、拓展应用 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光，因此，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褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层。 课堂练习 二、拓展应用 2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势？又面临哪些困难？你对植物工厂的发展前景持什么观点？请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。 与传统生产方式相比,植物工厂生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、生长环境、上市时间等，但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。 $