资源简介

(共42张PPT)
植物工厂
《教材》P97
会影响光合作用的强度，从而影响产量。
人工光源的强度和不同色光是可以调控的
植物捕获光能需要什么特殊的物质和结构吗？
正常的绿色玉米幼苗可以生长；
白化玉米幼苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。
由此可见叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
第4节 光合作用与能量转化
第1课时 捕获光能的色素和结构
1
尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及功能（难点）。
2
叶绿体适于进行光合作用的结构特点（重点）。
目标一
捕获光能的色素
【活动一】实验：绿叶中色素的提取和分离
1．提取绿叶中的色素
绿叶中的色素可以溶解在有机溶剂 中。
（1）原理：
无水乙醇
（2）实验步骤
提取绿叶中的色素方法步骤
1.称取菠菜叶5g→剪去主叶脉，剪碎置于研钵中；
2.加入少许二氧化硅和碳酸钙→加入5~10mL无水乙醇
→迅速、充分研磨；
剪碎
加药品
研磨
①加SiO2（石英砂）目的是什么？
②加CaCO3的目的是什么？
③无水乙醇的作用是什么？
溶解并提取色素
有助于研磨充分
防止研磨中色素（主要是叶绿素）被破坏
3.收集滤液：用单层尼龙布过滤
→收集滤液（试管口要及时用棉塞塞严）
收集滤液
过滤
【探究】色素的提取实验过程及结果分析
①已知色素存在于叶片的叶绿体中，提取色素时要破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。在酸性条件下，叶绿素分子卟啉环中的镁离子可以被氢离子取代，导致叶绿素被破坏。试分析色素提取时加入碳酸钙的作用是什么？
色素提取时，研磨叶片会导致液泡中的有机酸释放出来，破坏叶绿素，碳酸钙可以中和酸性物质，保护叶绿素。
②研磨时应注意什么？原因是什么？
研磨时要迅速、充分。
可以保证色素释放得更加充分且挥发量少。
③过滤时漏斗基部的尼龙布能否用滤纸替代？原因是什么？
④某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，请结合实验步骤分析可能的原因有哪些？
不能
因为滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低。
未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出来。
称取绿叶过少或加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小。
未加入碳酸钙或加入过少，部分色素分子被破坏。
2．分离绿叶中的色素
（1）原理：
不同色素在层析液中的 不同， 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
溶解度
溶解度高
层析液
培养皿
纸层析法
层析液？
（2）实验步骤
分离绿叶中的色素方法步骤
1.制备滤纸条：将干燥的定性滤纸，剪成宽度略小于试管直径，长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。
画铅笔细线
2.画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔横线均匀画出一条滤液细线，待滤液干后再重复画一到两次。
滤液细线
层析液
培养皿
★【注意】不能让滤液细线触及层析液。
滤液细线
3.分离色素：将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入盛有适量层析液的试管中，随后用棉塞塞紧试管口，也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
滤液细线上的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散，导致实验失败。
4.观察并记录：
绿叶中光合色素的种类
叶绿素
（含量约占3/4）
类胡萝卜素
（含量约占1/4）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
捕获光能的色素的种类
【探究】色素的分离实验过程及结果分析
1．制备滤纸条时为什么要减去两角？
2．滤液细线的画线原则是什么？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？
减少边缘效应，使滤液同时到达滤液细线，防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快。
画滤液细线的原则是越细、越直、越齐，越好。
待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。
滤液细线
3．为何滤液细线不能触及层析液？
4．滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？
防止滤液细线上的色素被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散，导致实验失败。
绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散得快慢也不同。同时由于 4 种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。
层析液
培养皿
滤液细线
3．色素的吸收光谱
（1）光谱：阳光是由 组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
不同波长的光
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收 和 ；
类胡萝卜素主要吸收 。
类胡萝卜素溶液
红光
蓝紫光
蓝紫光
（2）色素的吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b：主要吸收 ；
胡萝卜素和叶黄素：主要吸收 。
蓝紫光和红光
蓝紫光
可见光
色素的作用？
吸收、传递和转化光能
【探究】结合色素的吸收光谱分析实际问题
1．冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？
2．阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色（“蓝紫光和红光”或“白光”）的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
无色。
因为太阳光由七色光组成，用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。
选择蓝紫光和红光。
因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。
3．为什么新鲜叶片一般呈现绿色？
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。
4.叶绿素必须要在 条件下才能合成；
元素 是合成叶绿素必不可少的。
有光
镁（Mg）
叶绿体和液泡
5.含有色素的细胞器？
但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获（光合色素）。
（1）提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分（　　）
（2）绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快（　　）
（3）叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光（　　）
（4）植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光（　　）
（5）在干燥滤纸条一端1厘米处用钢笔画一条细的横线（　　）
【判断正误】
1．某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是（　　）
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
【典题应用】
D
2．某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题：
（1）分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是 .
。A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是 （填“A”或“B”）处。
（2）在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第Ⅲ条色素带。缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成 ，导致对 光的吸收能力明显减弱。
A
叶黄素
蓝紫
溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢
光合色素在层析液中的溶解度不同，
目标二
叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的形态：
一般呈扁平的 或 。
主要分布在绿色植物的 中。
形状？
分布？
叶肉细胞
椭球形
球形
2．叶绿体的结构模式图
双层膜结构
外膜
内膜
基粒
基质
类囊体
⑤
据计算，1g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟有60㎡左右
叶绿体增大膜面积的方法是什么？
类囊体堆叠形成基粒
光合色素分布于何处？
只分布于类囊体的薄膜上
光合作用有关酶分布于何处？
类囊体膜和叶绿体基质
叶绿体基质中还含有什么物质？
少量DNA、RNA
圆饼状的囊状结构
3．叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础
（1）在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的 。
（2）在 上和 中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
色素分子
类囊体膜
叶绿体基质
【辩证思考】能进行光合作用的细胞中一定含有叶绿体吗？
如，蓝细菌
不一定
藻蓝素和叶绿素
【探究】分析叶绿体的功能
恩格尔曼的第一个实验
1881年，德国科学家恩格尔曼用水绵进行了光合作用的实验：
把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；
如果上述临时装片放在光下，需氧细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
1．实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点是：水绵的叶绿体呈 分布，便于观察；用需氧细菌可确定 的部位。
螺旋带状
释放氧气多
2．为何要除去小室中原有的空气？
可排除空气中氧气的干扰。
3．在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？
使叶绿体上形成有光和无光部位，相当于一组对比实验。
4．为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？
和黑暗条件下用极细光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。
5．由此实验能得出什么结论？
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
恩格尔曼的第一个实验
蓝紫光
红光
恩格尔曼的第二个实验
6．在恩格尔曼的第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放较多氧气。
7．综合上述分析，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，并且能够吸收特定波长的光。
3．如图为叶绿体的结构示意图，下列叙述不正确的是（　　）
A．①具有选择透过性
B．吸收光能的色素分布在②上
C．与光合作用有关的酶只分布在③中
D．叶绿体具有双层膜
【典题应用】
C
4.德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的吸收光谱。他将三棱镜产生的散射光投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入需氧细菌，观察细菌的聚集情况（如图所示）。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是（　　）
A．细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强
B．需氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．需氧细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快
B
【网络构建】

展开更多......

收起↑