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.pptx

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1、【问题探讨问题探讨】你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控你参观或听说过植物工厂吗？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下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LEDLED灯灯等人工光源，其中常见的是等人工光源，其中常见的是红红色、色、蓝蓝色和色和白白色的光源色的光源。1 1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？用人工光源用人工光源可以避免可以避免因因自然光照不足自然光照不足引起的引起的光合作用光合作用强度低而减产强度低而减产。同

2、时，人工光源的强度和不同色光是。同时，人工光源的强度和不同色光是可调可调控控的，可以的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大达到最大。COCO2 2浓度、营养液和温度浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态让植物达到最佳的生长状态。2 2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？件？5.4 5.4 光合作用与能量转化光合作用与能量转化第第1 1课时课时 捕获光能的色素和结构捕获光能的

3、色素和结构植物捕获光能依靠特定的物质植物捕获光能依靠特定的物质和结构：和结构：叶片中的色素叶片中的色素（溶解度溶解度 的色素随层析液在滤纸上扩散的色素随层析液在滤纸上扩散得得 ；反之则慢。；反之则慢。)（1 1）提取：）提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中中（2 2）分离：）分离：各种色素在各种色素在 中的溶解度中的溶解度 。1 1、实验原理：、实验原理：无水乙醇无水乙醇不同不同高高快快一、实验一、实验绿叶绿叶中色素的提取和分离中色素的提取和分离层析液层析液（1 1）提取绿叶中的色素）提取绿叶中的色素 2 2、方法步骤：、方法步骤：SiOSiO2 2:；CaC

4、OCaCO3 3 :；无水乙醇无水乙醇:；使研磨更充分使研磨更充分防止色素防止色素(叶绿素叶绿素)被破坏被破坏溶解色素溶解色素称取称取5g5g绿绿叶，剪碎，放入研钵中。叶，剪碎，放入研钵中。加入少许加入少许SiOSiO2 2 、CaCOCaCO3 3，再加入，再加入5 510mL10mL无水乙醇无水乙醇，进行，进行迅速、充分迅速、充分迅速、充分迅速、充分的研磨。的研磨。将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布单层尼龙布单层尼龙布单层尼龙布）进行过滤，将收集到试管中，）进行过滤，将收集到试管中，及时用棉塞将试管口及时用棉塞将试管口塞严塞严塞严塞严。问：为什么

5、要选问：为什么要选新鲜、浓绿新鲜、浓绿的叶片？的叶片？能否用已经变黄的叶片作实验材料？能否用已经变黄的叶片作实验材料？原因：原因：，。(2)(2)制备滤纸条：制备滤纸条：一端剪去两角。一端剪去两角。画基线。画基线。防止防止层析液在滤纸条的层析液在滤纸条的边缘扩散过快边缘扩散过快而使形成的而使形成的色素带不整齐色素带不整齐(3)(3)画滤液细线：画滤液细线：细、直、匀。细、直、匀。重复画重复画1-21-2次。次。原因：原因：防止防止色素带之间色素带之间 。重叠重叠原因：原因：增加色素的量增加色素的量，使分离出的，使分离出的色素带色素带 。清晰清晰原因：原因：防止防止 溶解于层析液中。溶解于层析液

6、中。色素色素(4)(4)分离色素：分离色素：滤液细线不能触及层析液。滤液细线不能触及层析液。层析液层析液叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约（含量约（含量约（含量约3/43/43/43/4）（含量约（含量约（含量约（含量约1/41/41/41/4）（蓝绿色）（蓝绿色）（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（黄绿色）（黄绿色）（橙黄色）（橙黄色）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（黄色）（黄色）绿绿绿绿叶叶叶叶中中中中色色色色素素素素的的的的种种种种类类类类(5)(5)结果分析：结果分析：胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素

7、叶绿素叶绿素a a a a叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素b b b b正常结果及分析：正常结果及分析：滤纸条上有滤纸条上有几条几条色素带？色素带？溶解度溶解度大小排序？大小排序？含量含量多少排序？多少排序？异常结果及分析：异常结果及分析：（大本（大本P100P100）色素带色素带颜色过浅或偏窄颜色过浅或偏窄的原因有哪些？的原因有哪些？无色素带无色素带的原因有哪些？的原因有哪些？只有胡萝卜素和叶黄素只有胡萝卜素和叶黄素的原因有哪些？的原因有哪些？拓展：色素带拓展：色素带重叠重叠的原因有哪些？的原因有哪些？(2019(2019江苏卷江苏卷)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，如图为某次光合作用色素纸

8、层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（醇提取液。下列叙述正确的是（）A A研磨时加入研磨时加入CaCOCaCO3 3过量会破坏叶绿素过量会破坏叶绿素B B层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液C C在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作D D实验验证了该种蓝藻没有叶绿素实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b b(2020(2020江苏卷江苏卷)采用新鲜菠菜叶片开展采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取叶绿体色素的提取和分离和分离”实验

9、，下列叙述错误的是（实验，下列叙述错误的是（）A.A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.B.研磨时加入研磨时加入CaOCaO可以防止叶绿素被氧化破坏可以防止叶绿素被氧化破坏C.C.研磨时添加石英砂有助于色素提取研磨时添加石英砂有助于色素提取三、色素的作用三、色素的作用三、色素的作用三、色素的作用叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收 。胡萝卜素和叶黄素胡萝卜素和叶黄素主要吸收主要吸收 。蓝紫光和红光蓝紫光和红光蓝紫光蓝紫光红光红光不吸收不吸收 。1 1、为什么植物叶片呈现绿色？、为什么植物叶片呈现绿色？2 2、植物工厂为什么不用绿色光

10、源？、植物工厂为什么不用绿色光源？叶绿素的含量多于类胡萝卜素叶绿素的含量多于类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。对植物而言，除了部对植物而言，除了部分橙光、黄光和分橙光、黄光和大部分绿光被反射大部分绿光被反射外，其他的光基本上都外，其他的光基本上都被叶绿素分子等所吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。被叶绿素分子等所吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶绿体中的叶绿体中的色素几乎不吸收绿光色素几乎不吸收绿光。3 3、大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的、大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的塑料薄膜最好？塑料薄膜最好？白色或无色白色或无色秋

11、季秋季气温降低气温降低，大量叶绿素受到破坏大量叶绿素受到破坏，而显示出类胡萝卜，而显示出类胡萝卜素的颜色。而素的颜色。而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。4 4、深秋的叶片颜色为什么会变黄？此时红光和蓝紫光哪、深秋的叶片颜色为什么会变黄？此时红光和蓝紫光哪一种更有利于植物进行光合作用？一种更有利于植物进行光合作用？影响叶绿素合成的因素有哪些？（大本影响叶绿素合成的因素有哪些？（大本P101P101）(2019(2019浙江卷浙江卷)在在“光合色素的提取与分离光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两条

12、带中的色素合称离后，滤纸条自上而下两条带中的色素合称为为 。分析叶绿素。分析叶绿素a a的吸收光谱可的吸收光谱可知，其主要吸收可见光中的知，其主要吸收可见光中的 光。光。环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主要与叶片变黄的现象主要与 抑制叶绿素的抑制叶绿素的合成有关。合成有关。类胡萝卜素类胡萝卜素红光和蓝紫红光和蓝紫低温低温判对错：判对错：(2017(2017全国全国1 1卷卷)B.B.类胡萝卜素在红光区吸类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用。收的光能可用于光合作用。四、叶绿体的结构和功能四、叶绿体的结构和功能在在 上分布有上分布有光

13、合作用光合作用所需的所需的 和和 ，在，在 中也分布有中也分布有光合作用光合作用所需的所需的 。酶酶类囊体薄膜类囊体薄膜光合色素光合色素酶酶 叶绿体基质叶绿体基质四、叶绿体的结构和功能四、叶绿体的结构和功能1 1、叶绿体的结构、叶绿体的结构叶绿体是如何扩展受光面积的？叶绿体是如何扩展受光面积的？四、叶绿体的结构和功能四、叶绿体的结构和功能2 2、叶绿体的功能、叶绿体的功能恩格尔曼第一个实验的结恩格尔曼第一个实验的结论是什么？论是什么？氧气是氧气是 释放的。释放的。叶绿体是绿色植物进行叶绿体是绿色植物进行 的场所。的场所。恩格尔曼第一个实验在选材、实验设计上有什么巧妙之恩格尔曼第一个实验在选材、

14、实验设计上有什么巧妙之处？处？水绵水绵的的叶绿体大且呈螺旋式带状叶绿体大且呈螺旋式带状，便于观察。，便于观察。好氧细菌好氧细菌可确定释放可确定释放氧气多的部位氧气多的部位。没有空气的没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰黑暗环境排除了氧气和光的干扰。用极细的光速照射，叶绿体上可分为光照多和光照少用极细的光速照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组的部位，相当于一组对比实验对比实验。临时装片临时装片完全暴露在光下完全暴露在光下的实验再一次的实验再一次验证实验结果验证实验结果。讨论：讨论：叶绿体叶绿体光合作用光合作用在恩格尔曼第二个实验中，在恩格尔曼第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红

15、光大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？和蓝紫光区域，为什么？水绵的叶绿体中的水绵的叶绿体中的色素主要色素主要吸收红光和蓝紫光吸收红光和蓝紫光，用于光，用于光合作用，释放氧气。合作用，释放氧气。资料资料2：在在类囊体膜类囊体膜上和上和叶绿体基质叶绿体基质中，含有中，含有多种多种进行光进行光合作用所必需的合作用所必需的酶酶。综合资料综合资料1 1、2 2，你认为叶绿体具有什么功能？，你认为叶绿体具有什么功能？叶绿体是进行光合作用的场所，且能够吸收特定波长的光。叶绿体是进行光合作用的场所，且能够吸收特定波长的光。这款这款“一叶子概念车一叶子概念车”的动力原理是什么？的动力原理是什么？它为什

16、么不使用汽油呢？它为什么不使用汽油呢？请总结请总结光合作用光合作用的的概念概念和和总反应式总反应式（教材（教材P102P102）5.4.2 5.4.2 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用一、光合作用的原理一、光合作用的原理1 1、探索光合作用原理的部分实验、探索光合作用原理的部分实验(1)19(1)19世纪末世纪末(2)1928(2)1928年，科学家发现年，科学家发现甲醛甲醛对植物对植物有毒有毒害作用，且害作用，且甲醛甲醛不能通过光合作用转化成糖不能通过光合作用转化成糖。(3)1937(3)1937年，希尔：年，希尔：结论结论:离体叶绿体离体叶绿体在在适当条件适当条件下发生下发生水的光

17、解水的光解,产生产生氧气氧气。希希尔尔的的实实验验说说明明水水的的光光解解产产生生氧氧气气，是是否否说说明明植植物物光光合合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？答答：不不能能说说明明。希希尔尔反反应应仅仅说说明明了了离离体体叶叶绿绿体体在在适适当当条条件件下下可可以以发发生生水水的的光光解解，产产生生氧氧气气。该该实实验验没没有有排排除除叶叶绿绿体体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。希希尔尔的的实实验验是是否否说说明明水水的的光光解解与与糖糖的的合合成成不不是是同同一一个个化化学反应？学反

18、应？答答：希希尔尔反反应应是是将将离离体体叶叶绿绿体体置置于于悬悬浮浮液液中中完完成成的的，悬悬浮浮液液中中有有H H2 2O O，没没有有合合成成糖糖的的另另一一种种必必需需原原料料COCO2 2，因因此此，该该实实验验说说明明水水的的光光解解并并非非必必须须与与糖糖的的合合成成相相关关，暗暗示示着着希希尔尔反应是相对独立的反应阶段。反应是相对独立的反应阶段。(3)1937(3)1937年，希尔：年，希尔：结论结论:离体叶绿体离体叶绿体在在适当条件适当条件下发生下发生水的光解水的光解,产生产生氧气氧气。(4)1941(4)1941年，鲁宾和卡门年，鲁宾和卡门:CO2H218O光照射下的小球藻

19、悬液C18O2H2O该实验用了什么科学方法？此方法有什么好处？该实验用了什么科学方法？此方法有什么好处？18O2O2同位素示踪法同位素示踪法该实验的自变量是什么？其他变量怎么处理？该实验的自变量是什么？其他变量怎么处理？该实验能得出什么结论？该实验能得出什么结论？光合作用释放的光合作用释放的氧气氧气中的中的氧元素氧元素全部来自于全部来自于H H2 2O O。自变量：自变量：同位素氧原子的标记位置不同同位素氧原子的标记位置不同(5)1954(5)1954年，阿尔农发现，年，阿尔农发现，在在光照光照下，下，叶绿体可合成叶绿体可合成ATPATP。(6)1957(6)1957年，发现这一过程年，发现这一过程总是与水的光解相伴随总是与水的光解相伴随。问：尝试用示意图来表示问：尝试用示意图来表示ATPATP的合成与希尔反应的关系。的合成与希尔反应的关系。一、光合作用的原理一、光合作用的原理2 2、光合作用过程：、光合作用过程：