【课件】5.4光合作用与能量转化课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

第4节光合作用与能量转化一捕获光能的色素和结构教学目标1.尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能。2.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。一捕获光能的色素和结构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。讨论1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？问题探讨【答案】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。2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？【答案】影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。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。

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”。植物捕获光能要依靠特定的物质和结构问题探讨绿叶中色素提取和分离1.捕获光能的色素1.原理：(1)提取原理：

色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中，所以可用无水乙醇提取色素。(2)分离原理：纸层析法

各种色素能溶解在层析液中，但在层析液(石油醚：丙酮：苯=20:2:1）中的溶解度不同。溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素可以在滤纸上扩散而分开，形成不同的色素带。探究.实验一捕获光能的色素和结构提示：纸层析时层析液应与水互不相容，因此酒精不适合用作层析液。绿叶中色素提取和分离1.捕获光能的色素2.操作步骤：①研磨材料:药品SiO2无水酒精CaCO3—使研磨充分—溶解提取色素—防止色素破坏②过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，获

取绿色滤液。收集到试管中，及

时用棉塞塞严。(1)提取绿叶中的色素要求：迅速充分。新鲜的绿叶探究.实验一捕获光能的色素和结构绿叶中色素提取和分离1.捕获光能的色素(2)制备滤纸条铅笔线画铅笔细线滤液细线画滤液细线(3)画滤液细线制备滤纸条时要减去两角，减小边缘效应，使色素在滤纸上扩散均匀，便于观察。①画得细而直：要求：细而直，重复2-3次。防止色素带重叠而影响分离效果；②画两三次：积累更多的色素，使分离后的色素带明显。2.操作步骤：探究.实验一捕获光能的色素和结构绿叶中色素提取和分离1.捕获光能的色素(4)分离绿叶中的色素插滤纸条层析液培养皿滤液细线层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离；用培养皿盖住烧杯，防止层析液挥发。2.操作步骤：探究.实验一捕获光能的色素和结构绿叶中色素提取和分离1.捕获光能的色素2.操作步骤：(5)观察与记录滤液细线胡萝卜素叶黄素橙黄色黄色黄绿色蓝绿色颜色含量溶解度最少较少最多较多高低色素种类叶绿素a叶绿素b类胡萝

卜素叶绿素（约占1/4）（约占3/4）探究.实验一捕获光能的色素和结构绿叶中色素的功能1.捕获光能的色素吸收、传递、转换光能叶绿素主要吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光探究.实验一捕获光能的色素和结构提示：

位于植物液泡中的花青素也能吸收光能，但是不能用于光合作用吸收光谱变换光的波长测定色素的吸收光谱叶绿素a测定色素对不同波长光的吸收情况，而色素颜色由其反射的光所决定。1.捕获光能的色素一捕获光能的色素和结构1.捕获光能的色素(1)色素分离的方法---纸层析法。(2)选取新鲜绿色的叶片，可使滤液中色素含量高；不能选用发黄的叶片。(3)迅速研磨是为了防止乙醇挥发过多，充分研磨是为了充分破坏叶绿体，使色素完全释放出来。(4)滤液细线画得要细、齐、直。干燥后再画下一次。(5)滤液细线不要触及（或没入）层析液，使色素溶解，否则可能看不到色素带。(6)提取色素时，收集到的滤液颜色过浅，可能有一下几种原因：①未加SiO2，研磨不充分。②未加CaCO3或加入过少，色素分子被破坏。③叶片放置时间长，滤液色素少。④一次加入无水乙醇过多，色素浓度低。一捕获光能的色素和结构分析.思考1.捕获光能的色素1.为什么盛夏时大部分叶片都是绿色的？因为叶片中的叶绿素是绿色的，叶绿素对绿光吸收甚少，所以将绿光反射出来，使叶片呈现绿色。2.为什么到了秋天很多叶片变黄呢？秋天温度降低，低温导致叶绿素分子易被破坏，而类胡萝卜素分子较为稳定，使叶子变黄。影响叶绿素合成的主要因素有哪些？3.为什么有的叶片是红色的？一捕获光能的色素和结构知识.拓展1.捕获光能的色素影响叶绿素合成的主要因素1.光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。3.必需元素：2.温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性。低温时，叶绿素分子易被破坏，而类胡萝卜素分子较为稳定，使叶子变黄。叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。叶绿素a:C55H72O5N4Mg叶绿素b:C55H70O6N4Mg一捕获光能的色素和结构2.叶绿体的结构适于光合作用基质基粒内膜外膜①扁平的椭球形或球形(光学显微镜能观察到，呈绿色)②(电子显微镜)外膜、内膜、基粒、基质（含少量DNA和有关酶）（1）叶绿体的结构③每个基粒都含有两个以上的类囊体，多达100个以上。叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，及大地扩展了受光面积。据计算，1g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟有60m2左右。基粒：由类囊体堆叠而成，在类囊体薄膜上存在着与光合作用有关的酶和色素。一捕获光能的色素和结构（2）叶绿体的功能思考.讨论1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？【答案】恩格尔曼第一个实验的结论是：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。2.恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？【提示】实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果，等等。3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？【答案】这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？【答案】叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。一捕获光能的色素和结构2.叶绿体的结构适于光合作用恩格尔曼第一个实验示意图恩格尔曼第二个实验示意图思考.讨论一捕获光能的色素和结构2.叶绿体的结构适于光合作用光合作用的场所是叶绿体叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气恩格尔曼的实验其他实验证据（如有机物的合成部位在叶绿体）不能说明说明说明1954年科学家才确认光合作用全过程均发生在叶绿体思考.讨论一捕获光能的色素和结构2.叶绿体的结构适于光合作用说明：在叶绿体巨内部巨大的膜表面（类囊体膜）上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。核糖体DNA类囊体膜外膜内膜类囊体基质基质基粒基粒练习与应用一、概念检测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。（

）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？【答案】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红