5.4.1+捕获光能的色素和结构-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第4节第1课时捕获光能的色素和结构智能气肥机保证冬季大棚蔬菜无恙在种植大棚蔬菜的过程中，增施气肥能增量增产的原理是什么？问题探讨问题探讨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的减产。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？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、营养液成分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。图5-10正常玉米植株（绿色）和白化玉米植株（白色）植物的叶片多数是绿色的，说明其中有绿色的色素。玉米中有时会出现不含绿色色素的白化苗。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。绿叶中的色素有哪些呢？一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素绿叶中色素的提取和分离1.色素提取和分离的原理分别是什么？2.研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？3.将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？4.滤纸条一端为什么要剪去两角？5.画滤液细线时应注意什么？6.为什么不能让滤液细线触及层析液？自主学习：阅读课本P97-98，并思考以下几个问题。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。纸层析法（2）分离原理：各种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扩散得快，反之则慢。一、捕获光能的色素绿叶中色素的提取和分离1.色素的提取取材：称取5g绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中。研磨：向研钵中加入少许二氧化硅和碳酸钙再放入无

水乙醇，迅速、充分地研磨。SiO2：有助于研磨充分；CaCO3：防止色素（叶绿素）被破坏。无水乙醇：溶解色素。保证色素充分释放且挥发量少。方法步骤一、捕获光能的色素收集：滤液收集到试管，棉塞将试管口塞严。不能用纱布或滤纸，因为它们易吸附色素。防止乙醇挥发和防止乙醇挥发和色素被氧化破坏。一、捕获光能的色素过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗过滤（漏斗基部放一

块单层尼龙布）。防止出现边缘效应造成两边色素扩散的快，保证色素带整齐。铅笔线①制备滤纸条2.色素的分离将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。滤液细线②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。待滤液干后，再重画一到两次。一、捕获光能的色素纸层析法保证滤液细线细、齐、直。增加色素含量。3.分离绿叶中的色素滤纸条层析液培养皿将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中。不能让滤液细线触及层析液防止色素溶解在层析液中。一、捕获光能的色素防止层析液挥发，因其易挥发且有毒。4.实验结果分析胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿素a

（蓝绿色）叶绿素b

（黄绿色）类胡萝卜素叶绿素（含量约占1/4）一、捕获光能的色素（1）色素带的位置说明什么问题？（2）色素带的宽窄说明什么问题？排序越上面，说明该色素在层析液的溶解度越

，扩散速率越

。色素带越宽，说明该色素含量越

。高快多（含量约占3/4）5.异常实验现象的分析①选取的叶片颜色不是浓绿色或称取的绿叶过少或放置数天的菠菜叶，色素含量少。②加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小。③未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏。④研磨不充分，色素未能充分提取出来。（1）滤液绿色过浅的原因（2）滤纸条未见色素带的原因①忘记画滤液细线；划滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少。一、捕获光能的色素②滤液细线接触到层析液，使得色素溶解于层析液中。二、色素的吸收光谱图：自然光通过三棱镜图：自然光经过色素提取液后通过绿叶中色素的作用：吸收可见光现象：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收。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。实验结果表明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，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。图5-12叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱二、色素的吸收光谱二、色素的吸收光谱思考讨论1

.冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？无色。因为太阳光由七色光组成，所以用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。2.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？蓝紫光和红光。在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。二、色素的吸收光谱影响色素合成的因素（1）光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗条件会发生黄化现象。正常韭菜韭黄（2）温度：低温抑制叶绿素合成；破坏已有叶绿素分子。（3）矿质元素：（氮、镁：叶绿素的组分）。二、色素的吸收光谱为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？而有的叶片为什么呈红色？①由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。②低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。③秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素逐渐降解，叶子呈现红色。类囊体膜上分布着能够吸收光能的色素。类囊体膜上和叶绿体基质中，有许多与光合作用有关的酶。叶绿体基质中还含有少量DNA和RNA。三、叶绿体的结构适于进行光合作用主要分布在绿色植物的叶肉细胞中，而并非遍布所有植物细胞。叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？1.叶绿体的分布2.叶绿体的结构3.叶绿体的功能三、叶绿体的结构适于进行光合作用实验1三、叶绿体的结构适于进行光合作用三、叶绿体的结构适于进行光合作用1.在黑暗环境中用极细的光照照射水绵，需氧细菌的分布是怎样的？说明了什么？需氧细菌只向叶绿体被照射的部位集中，说明氧气是由叶绿体在光照的条件下吸收光能进行光合作用释放出来的。2.完全曝光在光照下，需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位，这组实验设计的目的是什么？

进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。3.两组实验都要求在黑暗无空气环境下进行，为什么？

黑暗无空气环境，排除了光和氧气的干扰。4.实验结论：氧气是叶绿体释放出来的；叶绿体是光合作用的场所。1.大量的需氧细菌集中在红光和蓝紫光区域，为什么？三、叶绿体的结构适于进行光合作用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，叶绿体释放O2多，适于好氧细菌在此区域分布。2.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？叶绿体是光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。实验21.选材：恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处

①水绵具有细长螺旋带状叶绿体，易于观察现象。②好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位

。①排除干扰方法：黑暗无空气环境，排除了光和氧气的干扰。②实验对照设计：a.极细的光束照射：叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。b.进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。③观测指标设计：通过好氧细菌分布情况，检测判断释放O2部位及强弱。三、叶绿体的结构适于进行光合作用2.设计：分类叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素结构功能：吸收、传递、转化光能。含量占1/4含量占3/4（蓝绿色）（黄绿色）（橙黄色）（黄色）分布位置：叶绿体类囊体薄膜。双层膜：内膜和外膜。基粒：由叶绿体类囊体薄膜堆叠而成，含有光合作用有关的色素和酶。基质：含有多种酶，核糖体和DNA。课堂小结捕获光能的色素和结构随堂测试1.一位科学家做了如下实验：将水绵(丝状绿藻)放在暗处，一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上，这时好氧性细菌将明显聚集在（）A.红光的投影区域内 B.红光和绿光的投影区域内 C.红光和蓝