5.4.1+捕獲光能的色素和結構-2024-2025學年高一上學期生物人教版必修1

第4節(jié)第1課時捕獲光能的色素和結構智能氣肥機保證冬季大棚蔬菜無恙在種植大棚蔬菜的過程中，增施氣肥能增量增產的原理是什么？問題探討問題探討1.靠人工光源生產蔬菜有什么好處？用人工光源可以避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導致的減產。人工光源的強度和不同色光是可以調控的，可以根據植物生長的情況進行調節(jié)，以使蔬菜產量達到最大。2.為什么要控制二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件？影響光合作用的因素很多，既有植物自身條件，也有外界環(huán)境條件。二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度是影響植物生長的重要外部條件，因此要進行控制，以便讓植物達到最佳的生長狀態(tài)。圖5-10正常玉米植株（綠色）和白化玉米植株（白色）植物的葉片多數(shù)是綠色的，說明其中有綠色的色素。玉米中有時會出現(xiàn)不含綠色色素的白化苗。白化苗由于不能進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡?？梢姡~片中的色素可能與光能的捕獲有關。綠葉中的色素有哪些呢？一、捕獲光能的色素一、捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離1.色素提取和分離的原理分別是什么？2.研磨過程中加入無水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？3.將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴？4.濾紙條一端為什么要剪去兩角？5.畫濾液細線時應注意什么？6.為什么不能讓濾液細線觸及層析液？自主學習：閱讀課本P97-98，并思考以下幾個問題。實驗原理（1）提取原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。紙層析法（2）分離原理：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙條上擴散得快，反之則慢。一、捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離1.色素的提取取材：稱取5g綠葉，剪去主葉脈，剪碎，放入研缽中。研磨：向研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣再放入無

水乙醇，迅速、充分地研磨。SiO2：有助于研磨充分；CaCO3：防止色素（葉綠素）被破壞。無水乙醇：溶解色素。保證色素充分釋放且揮發(fā)量少。方法步驟一、捕獲光能的色素收集：濾液收集到試管，棉塞將試管口塞嚴。不能用紗布或濾紙，因為它們易吸附色素。防止乙醇揮發(fā)和防止乙醇揮發(fā)和色素被氧化破壞。一、捕獲光能的色素過濾：將研磨液迅速倒入玻璃漏斗過濾（漏斗基部放一

塊單層尼龍布）。防止出現(xiàn)邊緣效應造成兩邊色素擴散的快，保證色素帶整齊。鉛筆線①制備濾紙條2.色素的分離將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。濾液細線②畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線。待濾液干后，再重畫一到兩次。一、捕獲光能的色素紙層析法保證濾液細線細、齊、直。增加色素含量。3.分離綠葉中的色素濾紙條層析液培養(yǎng)皿將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中。不能讓濾液細線觸及層析液防止色素溶解在層析液中。一、捕獲光能的色素防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒。4.實驗結果分析胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a

（藍綠色）葉綠素b

（黃綠色）類胡蘿卜素葉綠素（含量約占1/4）一、捕獲光能的色素（1）色素帶的位置說明什么問題？（2）色素帶的寬窄說明什么問題？排序越上面，說明該色素在層析液的溶解度越

，擴散速率越

。色素帶越寬，說明該色素含量越

。高快多（含量約占3/4）5.異常實驗現(xiàn)象的分析①選取的葉片顏色不是濃綠色或稱取的綠葉過少或放置數(shù)天的菠菜葉，色素含量少。②加入的無水乙醇過多，色素溶液濃度小。③未加碳酸鈣或加入的過少，色素分子部分破壞。④研磨不充分，色素未能充分提取出來。（1）濾液綠色過淺的原因（2）濾紙條未見色素帶的原因①忘記畫濾液細線；劃濾液細線的次數(shù)太少，濾紙條上的色素含量少。一、捕獲光能的色素②濾液細線接觸到層析液，使得色素溶解于層析液中。二、色素的吸收光譜圖：自然光通過三棱鏡圖：自然光經過色素提取液后通過綠葉中色素的作用：吸收可見光現(xiàn)象：色光帶變暗，且藍紫光和紅光大部分被吸收。光是一種電磁波；可見光的波長是400-760nm；不同波長的光，顏色不同；波長小于400nm的光是紫外光；波長大于760nm的光是紅外光；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。實驗結果表明：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，這4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用。圖5-12葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜二、色素的吸收光譜二、色素的吸收光譜思考討論1

.冬季時，為了增加蔬菜的產量，應該選紅色、藍色還是無色的大棚塑料薄膜？為什么？無色。因為太陽光由七色光組成，所以用無色薄膜，植物可以獲得更多的光能。2.陰天時，為了增加蔬菜的產量，在功率相同的情況下，應選擇什么顏色(“藍紫光和紅光”或“白光”)的照明燈為蔬菜補充光源？為什么？藍紫光和紅光。在照明燈功率相同的情況下，選用藍紫光和紅光的照明燈補充光源，植物利用光能的效率更高。二、色素的吸收光譜影響色素合成的因素（1）光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗條件會發(fā)生黃化現(xiàn)象。正常韭菜韭黃（2）溫度：低溫抑制葉綠素合成；破壞已有葉綠素分子。（3）礦質元素：（氮、鎂：葉綠素的組分）。二、色素的吸收光譜為什么植物春夏葉子翠綠?而深秋則葉片金黃呢？而有的葉片為什么呈紅色？①由于葉綠素的含量大大超過類胡蘿卜素，而使類胡蘿卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色。②低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來。③秋天降溫時，植物體為適應寒冷，體內積累較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素逐漸降解，葉子呈現(xiàn)紅色。類囊體膜上分布著能夠吸收光能的色素。類囊體膜上和葉綠體基質中，有許多與光合作用有關的酶。葉綠體基質中還含有少量DNA和RNA。三、葉綠體的結構適于進行光合作用主要分布在綠色植物的葉肉細胞中，而并非遍布所有植物細胞。葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？1.葉綠體的分布2.葉綠體的結構3.葉綠體的功能三、葉綠體的結構適于進行光合作用實驗1三、葉綠體的結構適于進行光合作用三、葉綠體的結構適于進行光合作用1.在黑暗環(huán)境中用極細的光照照射水綿，需氧細菌的分布是怎樣的？說明了什么？需氧細菌只向葉綠體被照射的部位集中，說明氧氣是由葉綠體在光照的條件下吸收光能進行光合作用釋放出來的。2.完全曝光在光照下，需氧細菌分布在葉綠體所有受光部位，這組實驗設計的目的是什么？

進行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗，從而明確實驗結果完全是光照引起的。3.兩組實驗都要求在黑暗無空氣環(huán)境下進行，為什么？

黑暗無空氣環(huán)境，排除了光和氧氣的干擾。4.實驗結論：氧氣是葉綠體釋放出來的；葉綠體是光合作用的場所。1.大量的需氧細菌集中在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？三、葉綠體的結構適于進行光合作用葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體釋放O2多，適于好氧細菌在此區(qū)域分布。2.綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？葉綠體是光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。實驗21.選材：恩格爾曼在選材、實驗設計上的巧妙之處

①水綿具有細長螺旋帶狀葉綠體，易于觀察現(xiàn)象。②好氧細菌的利用，準確顯示出氧氣產生的部位

。①排除干擾方法：黑暗無空氣環(huán)境，排除了光和氧氣的干擾。②實驗對照設計：a.極細的光束照射：葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。b.進行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗，從而明確實驗結果完全是光照引起的。③觀測指標設計：通過好氧細菌分布情況，檢測判斷釋放O2部位及強弱。三、葉綠體的結構適于進行光合作用2.設計：分類葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b葉黃素胡蘿卜素結構功能：吸收、傳遞、轉化光能。含量占1/4含量占3/4（藍綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）分布位置：葉綠體類囊體薄膜。雙層膜：內膜和外膜?；＃河扇~綠體類囊體薄膜堆疊而成，含有光合作用有關的色素和酶?；|：含有多種酶，核糖體和DNA。課堂小結捕獲光能的色素和結構隨堂測試1.一位科學家做了如下實驗：將水綿(絲狀綠藻)放在暗處，一束白光通過棱鏡再投射到水綿的葉綠體上，這時好氧性細菌將明顯聚集在（）A.紅光的投影區(qū)域內 B.紅光和綠光的投影區(qū)域內 C.紅光和藍