5.4.1+捕获光能的色素和结构课件高一上学期生物人教版必修1

植物工厂第4节光合作用与能量转换(一)捕获光能的色素和结构第5章细胞的能量供应和利用

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，其中最常见的是红色、蓝色和白色的光源。1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？

2.为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度等条件？问题探讨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。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。CO2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。生命活动的最终能量来源为光能,光合作用(photosynthesis)是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径（p97）——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呈现绿色的原因：含绿色色素白化苗/黄化苗：不含绿色色素待储存的养分耗尽就死去问题探讨绿叶中含有什么色素呢？白化玉米植株正常玉米植株能进行光合作用不能进行光合作用（含绿色色素）（不含色素）③色素提取时所用试剂及作用？①菠菜叶放置24-36小时的原因？②研磨时应注意什么？原因为何？任务1：阅读教材P98的探究·实践，回答相关问题。绿叶中色素的提取02剪碎研磨过滤加试剂(1)提取色素的实验步骤：收集少许SiO2：少许CaCO3：

5—10ml无水乙醇：有助于研磨充分防止研磨中色素（主要是叶绿素）被破坏溶解、提取色素要求迅速：充分：防止乙醇挥发及色素被破坏保证色素充分溶解剪碎研磨过滤加试剂收集(1)提取色素的实验步骤：过滤材料：单层尼龙布注意：不用滤纸、纱布（滤纸、纱布会吸收大量滤液）剪碎研磨过滤加试剂收集(1)提取色素的实验步骤：试管口塞严的原因：防止无水乙醇挥发和色素氧化实验步骤绿叶二氧化硅和碳酸钙无水乙醇单层尼龙布棉塞绿叶中色素的提取02防止水分过多影响提取效果。迅速且充分。保证色素释放的更加充分且挥发量少。(2)实验用品及作用③色素提取时所用试剂及作用？①菠菜叶放置24-36小时的原因？②研磨时应注意什么？原因为何？任务1：阅读教材P98~99的探究·实践，回答相关问题。绿叶中色素的提取02一、绿叶中色素的提取和分离制备滤纸条纸层析分离色素画滤液细线为什么要剪去两角？★要求：细、直、齐待滤液干后，再画一两次。注意：不能让滤液细线触及层析液色素的分离减少边缘效应，使层析液液同时到达滤液细线。滤纸条上有几条色素带？它们是按什么次序分布的？滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？提示：①滤纸条上的色素带说明了绿叶中的色素有4种，它们在层析液的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢不同②宽窄不同，说明不同色素含量不同。提示：4条，从上到下依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。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）由上往下：胡黄ab观察并记录结果和结论胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）色素带离滤液细线的距离及色素带的宽度说明了什么一、绿叶中色素的提取和分离胡黄ab向前走为什么大多植物的叶片是绿色的？为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？枫叶为什么是红色的？秋天时，低温和植物体内积累的可溶性糖有利于液泡中花青素的形成，花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶片呈现红色。正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以正常叶片总是呈现绿色。秋天温度降低，叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄。联系生活过程注意事项操作目的提取色素选新鲜绿色的叶片研磨时加无水乙醇加少量二氧化硅和碳酸钙迅速、充分研磨盛放滤液的试管口加棉塞分离色素滤纸预先干燥处理滤纸条一端剪两角滤液细线要细、直、齐滤液细线干燥后再重复画1~2次滤液细线不触及层析液使滤液中色素含量高使分离出的色素带平整不重叠防止色素直接溶解到层析液中使层析液同步到达滤液细线溶解色素使滤液中色素含量高使研磨充分和保护色素防止乙醇过度挥发和色素氧化使层析液在滤纸上快速扩散使分离出的色素带清晰分明红外光760nm白光红橙黄绿青蓝可见光光谱阳光通过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱紫400nm紫外光怎样才能获得不同色素的吸收光谱呢？光合色素的吸收光谱分析比较不同色素的吸收光谱：结论：叶绿素主要吸收_____________类胡萝卜素主要吸收_______红光白色最好。蓝紫色或红色光源较好。旁栏思考：植物工厂里为什么不用发绿光的光源？绿叶中的色素几乎不吸收绿光（但不是不吸收）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？可见光：400~760nm紫外光：小于400nm红外光：大于760nm光合作用所利用的光都是可见光。蓝紫光蓝紫光分析：为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来当温度低于7℃时，树叶中会生成花青素。

新生的树叶通常为绿色，这是由于新生叶子中主要含叶绿素与类胡萝卜素，其中叶绿素含量多(约占3/4)，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来的缘故。在春季与夏季，植物为了生长会产生大量的叶绿素进行光合作用，所以此时叶子多呈绿色。综合提升2.叶片为什么出现绿色?

3.秋季叶子为什么变黄了？

树叶变黄是由于树叶中的各种色素在秋季来临之时会发生分解。树叶中的营养会被重新分配给树干与树根，以备过冬。而叶绿素的分解速度比叶黄素等快很多，叶绿素迅速分解完，叶黄素的颜色显露出来。因此秋季树叶多呈黄色。绿叶叶绿体叶绿体的结构1g菠菜叶片中的类囊体总面积竟有60m2左右。叶绿体的结构①多个类囊体堆叠形成基粒，色素和酶的附着面积增大，极大地扩展了受光面积，利于提高光能的利用率。②叶绿体基质和类囊体膜上含有光合作用有关的酶。色素酶将水绵和需氧型细菌放在没有空气的黑暗小室内极细的光束放置光下结论：叶绿体光照下进行光合作用释放氧。2.恩格尔曼的实验用水绵为实验材料。水绵叶绿体呈带状,大而明显,便于观察。用好氧细菌检测，能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。把临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响。用极细光束照射，黑暗(局部光照)和曝光成对照实验。恩格尔曼实验设计有哪些巧妙之处？吸收、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能叶绿素a:C55H72O5N4Mg叶绿素b:C55H70O6N4Mg胡萝卜素：C40H56叶黄素：C40H56O2光合色素的功能：二、绿叶中色素的作用色素

叶绿素（含量约3/4）类胡萝卜素（含量约1/4）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）基质：基粒：叶绿体含有多种酶，少量DNA和RNA等由类囊体堆叠而成，其上分布着色素和酶。小结【思考讨论】

恩吉尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？①实验材料选择

和

。②没有空气的黑暗环境排除了

和

干扰。③用极细的光束照射，叶绿体上可分为

和

的部位，相当于一组

实验。水绵的优点是

；需氧细菌的优点是

。④临时装片暴露在光下的实验再一次

。水绵需氧细菌叶绿体呈螺旋式带状，便于观察可确定释放氧气多的部位氧气光有光照无光照对照验证实验结果【思考讨论】

恩吉尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？①实验材料选择

和

。②没有空气的黑暗环境排除了

和

干扰。③用极细的光束照射，叶绿体上可分为

和

的部位，相当于一组

实验。水绵的优点是

；需氧细菌的优点是

。④临时装片暴露在光下的实验再一次

。水绵需氧细菌叶绿体呈螺旋式带状，便于观察可确定释放氧气多的部位氧气光有光照无光照对照验证实验结果1.(不定项选择题)下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法,正确的是(

)A.实验中需要加入SiO2进行研磨,以破碎细胞和叶绿体B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏C.纸层析法分离色素后在滤纸条上形成的4条色素带从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色D.色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小当堂检测ABC2.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？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。水层对光波长中的红、橙部分的吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以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藻分布于海水的深层。3.在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶