5.4光合作用与能量转化（一 捕获光能的色素和结构）课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

在自然界，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。植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。第4节

光合作用与能量转化第5章细胞的能量供应和利用

一

捕获光能的色素和结构植物依靠哪些色素捕获光能？叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？◎本节聚焦正常苗白化苗正常幼苗进行光合作用，制造有机养料。白化苗无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。推论：叶片中的色素可能与光能的捕获有关绿叶中究竟有哪些色素呢？一、捕获光能的色素这里的色素是指参与光合作用的色素，不包括液泡中的色素；并非所有的植物细胞都含有光合色素。实验：绿叶中色素的提取和分离1.实验原理（1）提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。（2）分离原理：绿叶中的色素不止一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。（纸层析法）也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代由20份在60-90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成记2.方法步骤①称取5g绿叶，剪碎，放在研钵中。（1）提取绿叶中的色素

②向研钵中放入少许二氧化硅、碳酸钙，再加入10mL无水乙醇，进行快速、充分的研磨。有助于研磨的充分可防止研磨中色素被破坏这样可以保证色素释放得更加充分且挥发量少记③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口封严。防止乙醇挥发及叶绿素氧化分解不能使用滤纸，因为滤纸会吸附色素。用单层尼龙布主要是过滤叶脉和二氧化硅记

将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端减去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细线。铅笔线（2）制备滤纸条

保证色素在滤纸条上扩散的均匀、整齐，否则会形成弧形色素带记要求：细、齐、直②待滤液干后，再重画1-2次。（3）画滤液细线

①用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。（也可以将滤液导入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。滤液细线如果未干，会导致滤液在滤纸上扩散面积增大，不利于层析使滤液细线积累更多色素，使色素分离效果更明显记（4）分离绿叶中的色素

层析液有毒且具有挥发性注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸条上扩散。

将适量层析液倒入试管中（或小烧杯中），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（或用培养皿盖住小烧杯）。记实验结果：讨论：滤纸条上有几条色素带？它们是按照什么次序分布的？滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？(5)观察与记录①色素带的条数与色素种类有关。②色素带的宽窄与色素含量有关。③色素带位置与扩散速度及溶解度有关。色素带从上到下可以巧记为：胡叶ab4条记色素带颜色过浅的原因：1.使用放置数天的菠菜叶，叶片中色素太少，绿色过浅。2.未加二氧化硅，研磨不充分。3.未加碳酸钙或加入过少，导致色素分子被破坏。4.一次加入大量的无水乙醇，导致色素浓度偏低（正确做法应分多次少量加入）。5.画线次数少，导致色素含量少，层析结果也会颜色浅。记叶绿素类胡萝卜素（含量约占3/4）（含量约占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）绿叶中的色素这4种色素对光的吸收有什么差别呢？绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：光谱吸收光谱在吸收光谱中判断色素种类时：对单色光有两个较远的吸收峰值为叶绿素，有两个相邻吸收峰值的为类胡萝卜素。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记

这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。光是一种电磁波。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于400nm的光是紫外光，波长大于760nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。学科交叉拓展：影响色素形成的因素光照：一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄，但离体的叶绿素在强光下易分解。温度：温度可影响与叶绿素有关的酶的活性，进而影响叶绿素的形成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而类胡萝卜素分子较为稳定。必需元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。水分：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解，使叶片发黄。这些色素存在于细胞中什么部位呢？记二、叶绿体的结构适于进行光合作用

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基粒和类囊体的存在极大的扩展了叶绿体的受光面积

结构双层膜：外膜、内膜基质：基粒：含有与光合作用有关的酶1.叶绿体的结构由类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上有色素和与光合作用有关的酶色素

酶叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？2.叶绿体的功能资料1：1881年德国科学家恩格尔曼的实验第一个实验：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：细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中细菌分布在叶绿体所有受光的部位

黑暗中用极细光束照射完全暴露在光下结论：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记恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处呢？选材上：实验设计上：

实验材料选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。

选用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，使叶绿体形成有光和无光部位，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。记第二个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。结论：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