【課件】+捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（人教版2019必修1）

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)換(一)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用問(wèn)題探討

植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營(yíng)養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中最常見的是紅色、藍(lán)色和白色的光源。1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？

2.為什么要控制CO2濃度、營(yíng)養(yǎng)液成分和溫度等條件？問(wèn)題探討避免由于自然環(huán)境中光照強(qiáng)度不足導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度低而造成的減產(chǎn)。人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可以調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達(dá)到最大。CO2濃度、營(yíng)養(yǎng)液和溫度是影響植物生長(zhǎng)的重要外部條件，因此要進(jìn)行控制，以便讓植物達(dá)到最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)。生命活動(dòng)的最終能量來(lái)源為光能,光合作用(photosynthesis)是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑（p97）——地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)植物捕獲光能要依靠特定的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)綠色的原因：含綠色色素白化苗/黃化苗：不含綠色色素待儲(chǔ)存的養(yǎng)分耗盡就死去問(wèn)題探討提取原理綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇（或丙酮）中，用無(wú)水乙醇提取色素。紙層析法：綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。這樣，綠葉中的色素就會(huì)隨層析液在濾紙上擴(kuò)散而分開。分離原理1.實(shí)驗(yàn)原理相似相溶一、綠葉中色素的提取和分離剪碎研磨過(guò)濾加試劑收集一、綠葉中色素的提取和分離SiO2：CaCO3:無(wú)水乙醇：有助于研磨充分防止研磨中色素被破壞溶解色素單層尼龍布試管口塞嚴(yán)迅速充分1.色素的提取一、綠葉中色素的提取和分離制備濾紙條紙層析分離色素畫濾液細(xì)線為什么要剪去兩角？★要求：細(xì)、直、齊待濾液干后，再畫一兩次。注意：不能讓濾液細(xì)線觸及層析液1.色素的分離3.結(jié)果和結(jié)論胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）色素帶離濾液細(xì)線的距離及色素帶的寬度說(shuō)明了什么一、綠葉中色素的提取和分離色素帶色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色最少最高最快黃色較少較高較快藍(lán)綠色最多較低較慢黃綠色較多最低最慢葉綠素由C、H、O、N、Mg構(gòu)成葉綠素（約占3/4）類胡蘿卜素（約占1/4）一、綠葉中色素的提取和分離3.結(jié)果和結(jié)論一、綠葉中色素的提取和分離過(guò)程操作內(nèi)容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠試劑二氧化硅碳酸鈣無(wú)水乙醇關(guān)鍵步驟研磨要迅速、充分盛濾液的試管口加棉塞用單層尼龍紗布過(guò)濾而不用濾紙分離色素試劑層析液關(guān)鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角濾液細(xì)線重復(fù)畫若干次，且要求細(xì)、直、齊濾液細(xì)線不能觸及層析液一、綠葉中色素的提取和分離使濾液中色素含量高利于綠葉的充分研磨防止研磨過(guò)程中色素（葉綠素）被破壞溶解色素提取較多色素、防止溶劑揮發(fā)防止溶劑揮發(fā)防止色素吸附在濾紙上分離色素防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過(guò)快使分離的色素帶清晰防止色素溶解到層析液中延伸思考：實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)在濾紙的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？會(huì)出現(xiàn)四個(gè)同心圓的色素帶，從外往里依次為：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（藍(lán)綠色）、葉綠素b（黃綠色）二、綠葉中色素的作用綠葉中的色素提取液圖：自然光通過(guò)三棱鏡圖：自然光經(jīng)過(guò)色素提取液后通過(guò)三棱鏡現(xiàn)象：光屏出現(xiàn)明顯的色光帶現(xiàn)象：色光帶變暗，且藍(lán)紫光和紅光大部分被吸收綠葉中的色素能吸收光能，且主要吸收藍(lán)紫光和紅光。葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能葉綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射回來(lái)，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。1.葉片呈現(xiàn)綠色的原因是？2.許多植物到秋天葉子變黃？紅葉是怎么回事呢？3.大棚種蔬菜時(shí)，應(yīng)選擇什么顏色玻璃或塑料薄膜？補(bǔ)充光源呢？?①葉綠素不穩(wěn)定，低溫使其分解，葉片呈類胡蘿卜的顏色；②紅葉是由葉子的花青素和胡蘿卜素引起的。白色最好紅光或藍(lán)紫光二、綠葉中色素的作用葉綠體類囊體堆疊成基粒，增大了葉綠體膜的表面積葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著大量光合色素類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，有許多與光合作用有關(guān)的酶DNA、RNA核糖體基粒雙層膜功能：進(jìn)行光合作用結(jié)構(gòu)：雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器三、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？如何證明葉綠體的功能？資料1：1881年，德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)。需氧性細(xì)菌向被極細(xì)光照射部位的葉綠體集中。被極細(xì)光照射的葉綠體釋放出氧氣。

需氧性細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。

所有被光照射的葉綠體釋放出氧氣。黑暗、無(wú)氧極細(xì)光全光現(xiàn)象：現(xiàn)象：分析：分析：實(shí)驗(yàn)一1.從恩格爾曼實(shí)驗(yàn)中你能得出什么結(jié)論？光合作用需要光；光合作用產(chǎn)生氧氣；光合作用的場(chǎng)所是葉綠體。三、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能葉綠體的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光進(jìn)行光合作用放出氧氣。實(shí)驗(yàn)二現(xiàn)象：分析：2.恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？①材料選擇：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細(xì)菌可確定放O2部位；②沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；③用極細(xì)的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)；④臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。資料1：1881年，德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)。用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。三、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用（P101）1.海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？紅藻綠藻褐藻不同顏色的藻類吸收不同波長(zhǎng)的光。藻類本身的顏色是

出來(lái)的光所形成，即紅藻反射出

，綠藻反射出

，褐藻反射出

。紅光綠光黃色反射水對(duì)紅、橙光的吸收比對(duì)藍(lán)、綠光的吸收多，即到達(dá)深水層的光線是

波長(zhǎng)的光。短吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的褐藻分布于中層，吸收藍(lán)紫光較多的紅藻分布于深層。1.某班學(xué)生完成對(duì)新鮮菠菜葉進(jìn)行葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí),由于各組操作不同,出現(xiàn)了以下四種不同的層析結(jié)果。下列分析錯(cuò)誤的是(

)A.甲可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入SiO2B.乙可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入CaCO3C.丙可能是誤用水作提取液和層析液D.丁是正確操作得到的理想結(jié)果D習(xí)題檢測(cè)2.為研究光照強(qiáng)度對(duì)幼苗光合色素的影響，用紙層析法對(duì)正常光照和強(qiáng)光照條件下生長(zhǎng)的植物葉片中的光合色素進(jìn)行分離，結(jié)果如圖所示(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是A.色素Ⅳ在提取液中的溶解度最低B.色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收可見光中的藍(lán)紫光和紅光C.強(qiáng)光照可提高類胡蘿卜素含量，降低葉綠素含量D.色素Ⅰ的顏色為橙黃色、色素Ⅳ的顏色為藍(lán)綠色C習(xí)題檢測(cè)3.科研人員發(fā)現(xiàn)了一種色素缺失的豌豆變異植株，