【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.pptx

高中生物 必修一第五章 细胞的能量供应和利用第第4 4节节 光合作用光合作用的原理和应用的原理和应用正常幼苗能进行光合作正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。用制造有机养料。正常苗正常苗正常苗正常苗白化苗不能进行光合作用，白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。无法制造有机养料。白化苗白化苗白化苗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？0 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？怎么办？一、捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构1.色素的种类目的：目的：进行绿叶中色素的提取和分离进行绿叶中色素的提取和分离 探究绿叶中含有几种色素？探究绿叶中含有几种色素？原理原理：1 1）色素能够溶解在有机溶剂中，如色素能够溶解在有机溶剂中，如无水乙醇无水乙醇。2 2）不同的色素在不同的色素在层析液层析液中的溶解度不同，溶解度高中的溶解度不同，溶解度高 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。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实验：绿叶中色素的提取和分离方法步骤：方法步骤：1.1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 2.2.制备滤纸条制备滤纸条3.3.画滤液细线画滤液细线 4.4.分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素5.5.观察和记录观察和记录1.1.研磨研磨材料材料:5g:5g新鲜绿叶（除去叶脉）新鲜绿叶（除去叶脉）药药品品（石英砂）（石英砂）SiOSiO2 2 使研磨充分使研磨充分CaCOCaCO3 3 防止色素被破坏防止色素被破坏10ml10ml无水乙醇无水乙醇 溶解色素溶解色素（一）（一）.提取色素提取色素？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2.2.过滤：过滤：用单层用单层尼龙布尼龙布过滤过滤获获取取深绿色深绿色滤液滤液色素提取液呈色素提取液呈淡黄绿色淡黄绿色或或过浅过浅的原因分析：的原因分析：研磨不充分研磨不充分无水乙醇过多无水乙醇过多碳酸钙过少碳酸钙过少收集滤液收集滤液,封封口。口。不能用不能用过滤，否过滤，否则则会被会被（二）（二）.制备滤纸条制备滤纸条画铅笔细线画铅笔细线铅笔线铅笔线 减去两角的目的：减去两角的目的：防止层析液从边缘扩散速度太快，使色素带整齐防止层析液从边缘扩散速度太快，使色素带整齐（三）（三）.画滤液细线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，滤液细线滤液细线要求：直要求：直、细、齐。细、齐。待滤液干后，重复重复2-3次，次，目的：目的：积累更多色素，积累更多色素，防止色素太少防止色素太少分离现象不明显分离现象不明显插滤纸条插滤纸条层析液层析液培养皿培养皿胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b（四）分离色素：纸层析法（四）分离色素：纸层析法注意注意:滤液细线不能触到层析液滤液细线不能触到层析液（防止色素溶解在层析液中）（防止色素溶解在层析液中）烧杯要盖上培养皿、试管要塞上棉塞烧杯要盖上培养皿、试管要塞上棉塞（层析液易挥发且有毒）（层析液易挥发且有毒）溶解度大，扩散速度快溶解度大，扩散速度快溶解度小，扩散速度慢溶解度小，扩散速度慢扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系：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？滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？5.5.观察和记录观察和记录 观察滤纸条上有几条不观察滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样同颜色的色带？其排序怎样？胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）排序从上到下：排序从上到下：排序从上到下：排序从上到下：宽窄：宽窄：叶绿素叶绿素a a色素带最宽，胡萝卜素色素带最窄色素带最宽，胡萝卜素色素带最窄说明：说明：绿叶中四种色素的含量不同，叶绿素绿叶中四种色素的含量不同，叶绿素a a最多，胡最多，胡萝卜素最少。萝卜素最少。叶绿素叶绿素叶黄素胡萝卜素叶绿素叶绿素叶黄素胡萝卜素宽窄如何？说明了什么宽窄如何？说明了什么？类胡萝卜素叶绿素绿叶中的色素有4 4种，可以归纳为两类：色色素素的的种种类类叶绿素叶绿素（含量约（含量约3/4）叶绿素叶绿素a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b（黄绿色）（黄绿色）类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约（含量约1/4）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）含量最多的色素含量最多的色素含量最少的色素含量最少的色素扩散速度最慢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远两相邻色素带之间距离最近两相邻色素带之间距离最近叶绿素叶绿素a胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素b胡萝卜素胡萝卜素与与叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a与与叶绿素叶绿素b实验关键实验关键1.选材时应注意选择选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿鲜嫩、色浓绿、无浆汁的、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以画滤液细线时应以细、齐、直细、齐、直为标准，重复为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。次。3.层析时不要让滤液细线触及层析液层析时不要让滤液细线触及层析液。注意事项注意事项1.1.因因丙酮和层析液丙酮和层析液都是易挥发且都是易挥发且有一定毒性的有机溶有一定毒性的有机溶剂剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层，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。析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2.2.在研磨时要加少许在研磨时要加少许二氧化硅二氧化硅，目的是为了研磨充分，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许有利于色素的提取；加少许碳酸钙碳酸钙的目的是为了的目的是为了防防止止研磨过程中，研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏叶绿体中的色素受到破坏。3.3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为层析液，这是因为色素易溶解在层析液中色素易溶解在层析液中，导致色素，导致色素带不清晰，影响实验效果。带不清晰，影响实验效果。实验结果填写实验结果填写色素种色素种类类色素颜色素颜色色色素含色素含量量溶解溶解度度扩散速扩散速度度 较少较少较高较高较快较快 较低较低较慢较慢 较多较多 分考点讲解分考点讲解补充补充：色素提取和分离实验的异常现象及分析：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未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；使用放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)含量太少；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)；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34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忘记画滤液细线；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题型九(实验实验)叶绿体中色素的提取和分离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10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL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光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，。不同波长的光，颜色不同。颜色不同。2.色素的色素的作用作用太阳光太阳光三棱镜三棱镜红红橙橙黄黄绿绿青青蓝蓝紫紫叶叶绿绿体体色色素素滤滤液液红光、蓝紫光哪去了？红光、蓝紫光哪去了？被色素吸收了！被色素吸收了！色素可吸收光色素可吸收光 2.色素的色素的作用作用波长波长390nm760nm积极思维恩格尔曼实验的结果恩格尔曼实验的结果分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？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，叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，主要吸收主要吸收红光红光与与蓝紫光蓝紫光，几乎不吸收，几乎不吸收绿光绿光用透过三棱镜的光照用透过三棱镜的光照射用水绵和好氧细菌射用水绵和好氧细菌做成的临时玻片标本，做成的临时玻片标本，不同颜色的光透射到不同颜色的光透射到水绵的带状叶绿体上，水绵的带状叶绿体上，结果在结果在红光区红光区和和蓝光蓝光区区的叶绿体部位都聚的叶绿体部位都聚集大量的好氧细菌集大量的好氧细菌是不是不同的色素吸收的光相同？是不是不同的色素吸收的光相同？类类胡胡萝萝卜卜素素：吸吸收收蓝蓝紫紫光光叶叶绿绿素素：吸吸收收蓝蓝紫紫光光和和红红光光四种色素对光的吸收四种色素对光的吸收注：注：叶绿素和类胡萝卜素对绿光不是不吸收，只是吸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。收量较少；但是类胡萝卜素对红光是不吸收的。2、色素的、色素的作用作用:胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b吸收吸收主要主要吸收吸收叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素蓝紫光蓝紫光红光红光蓝紫光蓝紫光叶绿体色素具有叶绿体色素具有吸收光能光能、传递光能能、转化光光能的作用能的作用叶绿体中的色素叶绿体中的色素只吸收可见光，只吸收可见光，而对而对红外光红外光和和紫外光紫外光等不吸收等不吸收不同色素吸收不同波长的光不同色素吸收不同波长的光只有只有少数特殊状态的少数特殊状态的叶绿素叶绿素a a才有才有转化转化光能的作用光能的作用思考思考温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻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？璃、塑料薄膜？如果选用补充光源呢？1 1、为什么叶片呈现绿色？、为什么叶片呈现绿色？叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光（叶绿素对（叶绿素对绿光绿光吸收量吸收量最少最少，绿光被反射出来），绿光被反射出来）问题：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？什么部位？2 2、为什么许多植物到了秋天叶子会变黄、为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？由于叶绿素比类胡罗卜素易受到低温的破坏，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秋季低温使叶绿素大量破坏,类胡萝卜素分子类胡萝卜素分子较稳定，叶片而显示出类胡萝卜素的颜色较稳定，叶片而显示出类胡萝卜素的颜色3 3、为什么秋天枫叶叶呈现红色？、为什么秋天枫叶叶呈现红色？问题：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？什么部位？3.色素存在的位置叶叶绿绿体体18171817年，两位年，两位法国法国科学家科学家首次首次从植物中从植物中分离出叶分离出叶绿素绿素。18651865年，德国植物学家年，德国植物学家萨克斯萨克斯研究叶绿素在光合作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，即个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，即叶叶绿体绿体。叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图捕捉光能的色素存在于细胞中的什么捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？部位？捕获光能的结构捕获光能的结构色素色素 酶酶 分布：分布：主要分布在绿色植物的主要分布在绿色植物的叶肉细胞叶肉细胞 形态：形态：一般呈扁平的椭球形或球形一般呈扁平的椭球形或球形 功能：功能：光合作用的场所。光合作用的场所。结构：结构：外膜外膜内膜内膜基粒基粒由两个以上的类囊体堆由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上叠而成，类囊体薄膜上含含色素色素和酶和酶基基质质含多种光合作用所必需含多种光合作用所必需的的酶酶透明，有利于光线的透过透明，有利于光线的透过叶叶绿绿体体极极细细光光束束思考思考讨论讨论叶叶绿绿体体叶绿体的功能叶绿体的功能1881年，德国科学家恩格尔曼(T.Engelmann,1843-1909)做了这样的实验:把载有水绵载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌需氧细菌的临时装片放在没有空气没有空气的小室内，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：叶绿体功能的探究：恩格尔曼的实验好氧菌分布在好氧菌分布在有光有光一侧的一侧的叶绿体叶绿体旁旁结论结论1：氧气氧气是是叶绿体叶绿体释放出来的释放出来的好氧菌则分布在好氧菌则分布在叶绿叶绿体所有受光的部位体所有受光的部位结论结论2：叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所是进行光合作用的场所恩格尔曼的实验 资料1：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 叶绿体是绿色植物光合作用的场所叶绿体是绿色植物光合作用的场所1.1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么恩格尔曼第一个实验的结论是什么?讨论：讨论：2.2.恩格尔曼在选材、实验设计恩格尔曼在选材、实验设计.上有什么巧妙之处上有什么巧妙之处?水绵和好氧细菌水绵和好氧细菌用好氧细菌可确定释放用好氧细菌可确定释放氧气多的部位氧气多的部位;没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰对比实验对比实验3.3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么紫光区域，为什么?4.4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能?补充：影响叶绿素合成的三大因素补充：影响叶绿素合成的三大因素1研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是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使各种色素溶解在丙酮中B使研磨充分使研磨充分C防止色素分子被破坏防止色素分子被破坏D加速研磨加速研磨2对对“叶叶绿绿体体中中色色素素的的提提取取和和分分离离”实实验验中中，下下列列描描述正确的是述正确的是()A将将5g新新鲜鲜完完整整的的菠菠菜菜叶叶，放放入入研研钵钵中中，加加入入丙丙酮酮、石英砂、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨以后，迅速研磨B用用毛毛细细吸吸管管吸吸取取少少量量滤滤液液；沿沿铅铅笔笔线线处处小小心心均均匀匀地地划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划23次次C把把划划好好细细线线的的滤滤纸纸条条插插入入层层析析液液中中，并并不不断断摇摇晃晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散以求加快色素在滤纸条上的扩散D色色素素分分子子是是有有机机物物，不不溶溶于于水水，所所以以研研磨磨过过程程中中加加入无水乙醇是为了溶解色素入无水乙醇是为了溶解色素CD3下下图图所所示示“叶叶绿绿体体中中色色素素的的提提取取和和分分离离”实实验验的的装装置正确的是置正确的是()4纸纸层层析析法法分分离离叶叶绿绿体体色色素素时时,滤滤纸纸上上最最下下端端的的色色素素名名称和颜色分别是称和颜色分别是()A橙黄色的胡萝卜素橙黄色的胡萝卜素B黄色的叶黄素黄色的叶黄素C蓝绿色的叶绿素蓝绿色的叶绿素aD黄绿色的叶绿素黄绿色的叶绿素bBD