【课件】光合作用的原理和应用第1课时课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

高中生物必修一第五章细胞的能量供应和利用第4节光合作用的原理和应用正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。正常苗白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。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。思考：细胞哪些结构含有色素？液泡：花青素叶绿体：多种光合色素只有叶绿体中的色素可以捕获光能光合作用的场所？植物叶片中到底含有哪些色素？01、捕获光能的色素

绿叶中有哪些色素呢？它们分别是什么颜色呢？各种色素在绿叶中的含量相同吗？怎么办？一、捕获光能的色素和结构1.色素的种类目的：进行绿叶中色素的提取和分离

探究绿叶中含有几种色素？原理：1）色素能够溶解在有机溶剂中，如无水乙醇。2）不同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。实验：绿叶中色素的提取和分离方法步骤：1.提取绿叶中的色素2.制备滤纸条3.画滤液细线4.分离绿叶中的色素5.观察和记录1.研磨材料:5g新鲜绿叶（除去叶脉）药品（石英砂）SiO2—使研磨充分CaCO3—防止色素被破坏10ml无水乙醇—溶解色素（一）.提取色素？注意事项:：选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。提取色素的无水乙醇不应一次性加入，为保证提取效果，应分多次加入2.过滤：用单层尼龙布过滤获取深绿色滤液色素提取液呈淡黄绿色或过浅的原因分析：①研磨不充分②无水乙醇过多③碳酸钙过少收集滤液,封口。注：不能用滤纸过滤，否则色素会被滤纸吸附（二）.制备滤纸条画铅笔细线铅笔线

减去两角的目的：防止层析液从边缘扩散速度太快，使色素带整齐（三）.画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线，滤液细线要求：直、细、齐。

待滤液干后，重复2-3次，

目的：积累更多色素，防止色素太少分离现象不明显插滤纸条层析液培养皿胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b（四）分离色素：纸层析法注意:滤液细线不能触到层析液（防止色素溶解在层析液中）烧杯要盖上培养皿、试管要塞上棉塞（层析液易挥发且有毒）溶解度大，扩散速度快溶解度小，扩散速度慢★扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系：观察与记录：滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？5.观察和记录观察滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？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）排序从上到下：宽窄：叶绿素a色素带最宽，胡萝卜素色素带最窄说明：绿叶中四种色素的含量不同，叶绿素a最多，胡萝卜素最少。叶绿素ａ＞叶绿素ｂ＞叶黄素＞胡萝卜素宽窄如何？说明了什么？类胡萝卜素叶绿素绿叶中的色素有4种，可以归纳为两类：色素的种类叶绿素（含量约3/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素（含量约1/4）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）含量最多的色素——含量最少的色素——扩散速度最慢———两相邻色素带之间距离最远——两相邻色素带之间距离最近——叶绿素a胡萝卜素叶绿素b胡萝卜素与叶黄素叶绿素a与叶绿素b实验关键1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。3.层析时不要让滤液细线触及层析液。注意事项1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。实验结果填写色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度

较少较高较快

较低较慢

较多

分考点讲解补充：色素提取和分离实验的异常现象及分析异常现象原因分析收集到的滤液绿色过浅①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)含量太少；③一次加入大量的无水乙醇，提取液中色素浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)；④未加碳酸钙或加入过少，导致叶绿素分子被破坏滤纸条色素带重叠画滤液细线时连续画3～4次，滤液细线不齐，经层析液层析后，色素带不整齐，有重叠滤纸条上观察不到色素带①忘记画滤液细线；②滤液细线接触层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中题型九(实验)叶绿体中色素的提取和分离例．下列关于用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(

)A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素C．为获得10mL提取液，研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失【答案】B

【解析】CaCO3可防止酸破坏叶绿素，所以需在研磨前加入少许CaCO3，A错误；菜叶剪碎的目的是使研磨充分，便于提取色素，若剪碎不够充分，会使提取的色素量减少，但不会影响提取的色素种类，B正确；为获得10mL提取液，研磨时应将10mL的乙醇分多次加入，迅速、充分地研磨，C错误；层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会因色素分解而消失，但不会随层析液挥发，D错误。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。

2.色素的作用太阳光三棱镜红橙黄绿青蓝紫叶绿体色素滤液红光、蓝紫光哪去了？被色素吸收了！！色素可吸收光

2.色素的作用波长390nm760nm积极思维恩格尔曼实验的结果分析：这一巧妙的实验说明了什么？叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，主要吸收红光与蓝紫光，几乎不吸收绿光用透过三棱镜的光照射用水绵和好氧细菌做成的临时玻片标本，不同颜色的光透射到水绵的带状叶绿体上，结果在红光区和蓝光区的叶绿体部位都聚集大量的好氧细菌是不是不同的色素吸收的光相同？类胡萝卜素：吸收蓝紫光叶绿素：吸收蓝紫光和红光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱四种色素对光的吸收注：叶绿素和类胡萝卜素对绿光不是不吸收，只是吸收量较少；但是类胡萝卜素对红光是不吸收的。2、色素的作用:胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b吸收主要吸收

叶绿素类胡萝卜素蓝紫光红光蓝紫光叶绿体色素具有吸收光能、传递光能、转化光能的作用注：①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收②不同色素吸收不同波长的光③只有少数特殊状态的叶绿素a才有转化光能的作用思考温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？如果选用补充光源呢？1、为什么叶片呈现绿色？叶绿素主要吸收蓝紫光和红光（叶绿素对绿光吸收量最少，绿光被反射出来）问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？2、为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？分析：由于叶绿素比类胡罗卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏,类胡萝卜素分子较稳定，叶片而显示出类胡萝卜素的颜色3、为什么秋天枫叶叶呈现红色？问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？分析：秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷而逐渐降解,叶片呈现红色3.色素存在的位置——叶绿体1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素。1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，即叶绿体。叶片中的叶肉细胞绿叶回顾

叶肉细胞亚显微结构模式图

叶绿体亚显微结构模式图捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？捕获光能的结构色素酶

分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞

形态：一般呈扁平的椭球形或球形

功能：光合作用的场所。

结构：外膜内膜基粒由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶基质含多种光合作用所必需的酶透明，有利于光线的透过

叶绿体

极细光束思考·讨论叶绿体叶绿体的功能1881年，德国科学家恩格尔曼(T.Engelmann,1843--1909)做了这样的实验:把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光東照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中;如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。叶绿体功能的探究：恩格尔曼的实验好氧菌分布在有光一侧的叶绿体旁结论1：氧气是叶绿体释放出来的好氧菌则分布在叶绿体所有受光的部位结论2：叶绿体是进行光合作用的场所恩格尔曼的实验

资料1：<2.实验的妙处>

选材好:

水绵的叶绿体易于观察;好氧细菌可确定放氧多的位置

实验条件好:

无空气又黑暗→可排除氧和光的干扰设对比实验:

极小的光束→叶绿体可分为光照多,光照少的部位

<结论>

叶绿体是绿色植物光合作用的场所1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么?

讨论：2.恩格尔曼在选材、实验设计.上有什么巧妙之处?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。实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布,便于观察，用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;用极细的光東照射，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。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?4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能?

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。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。补充：影响叶绿素合成的三大因素光照是影响叶绿素合成的主要因素,一般植物在黑暗环境中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(1)光照(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。低温时，叶绿素分子易被破坏，因而叶片变黄。(3)矿质元素叶绿素中含有N、Mg等矿质元素缺乏这些元素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．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2．对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述正确的是()A．将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨B．用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀