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(共37张PPT)
第4节 光合作用与能量转化
一、捕获光能的色素和结构
与细胞中的色素有关。
1．为什么大多数植物的叶片是绿色的 有些植物的叶片不是绿色的
2．为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
？
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能
1.通过实验，了解叶绿体色素的种类和作用。（生命观念、科学探究）
2.分析叶绿体的结构，说出叶绿体的功能。（生命观念）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
一、绿叶中色素的提取和分离实验
二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇在实验中起什么作用？
二氧化硅：研磨充分
碳酸钙：防止色素被破坏
无水乙醇：提取叶绿体中色素
1．实验的试剂
？
对实验现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
观看绿叶中色素的提取和分离视频，回答下面问题：
2．实验的操作
（2）分离的原理是什么？为什么色素会在滤纸条上分离？
不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素随层析液在滤纸条上扩散速度快。
（1）提取的原理是什么？提取叶绿体色素时使用什么溶剂？
叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
？
对实验现象进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
（3）制备滤纸条时为何要剪掉两角？
（4）在画滤液细线时有什么要求？
提示：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
提示：剪掉两角目的是：防止两边滤液扩散速度太快，使色素带扩散均匀。
？
（5）分离绿叶中的色素时，将滤纸条插入层析液中，为什么不能让滤液细线触及层析液？
提示：如果滤液细线触及层析液，那么滤纸条上的色素会溶于层析液中。
（6）过滤时能否用滤纸代替单层尼龙布？
提示：不能用滤纸代替单层尼龙布，因为滤纸对色素具有吸附作用，若用滤纸过滤，会导致收集到的滤液色素含量少，使实验效果不明显或失败。
？
3．实验结果：
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
最少
最多
较多
较少
最低
最高
较高
较低
最慢
最快
较快
较慢
完成下列表格
提示：色素的含量不同。叶绿素a的色素带最宽，说明叶绿素a在4种色素中的含量最多，胡萝卜素色素带最窄，说明胡萝卜素的含量最少。
（1）为什么不同颜色的色素带宽度不同？
（2）依据色素分离的原理分析为什么色素在滤纸条上会有这样的排布？
提示：各种色素在层析液中溶解度的高低依次是：胡萝卜素﹥叶黄素﹥叶绿素a﹥叶绿素b。
？
提示：在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。
（3）在滤纸上距离最近的两条色素带是什么？距离最远的两条色素带是什么？
试着画出滤纸条上的色素带。
？
1.若最终得到的色素带颜色浅，不清晰，原因可能有哪些？
2.若最终得到的色素带重叠，不整齐，原因可能有哪些？
3.若最终没得到色素带，原因可能有哪些？
①未加二氧化硅 ； ②无水乙醇加多；
③叶片不够新鲜、浓绿； ④画滤液细线时没重复
①制备滤纸条时，未剪去两角； ②滤液细线画得不够细、直、齐
①未加碳酸钙； ②未加无水乙醇； ③层析液触及滤液细线
根据实验过程及注意事项，大家再考虑以下问题：
？
易错提醒
1.一般选择 的绿叶，其叶绿素含量较高。
2.研磨过程中加入无水乙醇的作用是 。
3.提取色素的无水乙醇不应一次加入，为保证提取效果，应分多次加入。
4.研磨过程要迅速、充分，目的是 。
5.碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，且主要保护的是 。
6.色素提取最好在弱光下进行，因为叶绿素不稳定，见光易分解。
7.滤液细线不能触及层析液，防止 而观察不到色素带。
8.试管（烧杯）口一定要盖严，防止层析液中成分挥发。
防止乙醇挥发，并使色素充分溶解
新鲜
溶解色素
色素溶解在层析液中
叶绿素
【例1】下列分离绿叶中色素的装置中，正确的是(　 　)
B
分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带。层析时，滤液细线不能触及层析液；由于层析液易挥发，且有毒性，所以要用培养皿盖盖住烧杯。
绿叶中会有哪些色素呢？
不同的色素对光的吸收有什么差别呢？
捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？
二、捕获光能的色素
？
通过对绿叶的观察，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
绿叶中的色素
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约3/4）
（含量约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）
1．叶绿体内色素的分类
叶绿体中的色素提取液
四种色素的吸收光谱
叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________
蓝紫光
蓝紫光、红光
（1）温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
（2）一般植物的叶片在春夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这一现象的原因。
与生活联系
在春夏季节，叶子中叶绿素含量高于类胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好，叶子呈现出来类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。
叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，因此应选用无色或蓝紫色的玻璃。
？
影响叶绿素合成的因素
1.光照：影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
2.温度：影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子容易被破坏。
3.矿质元素：叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。
【拓展延伸】
【例2】如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素(　　)
A．叶绿素、类胡萝卜素　　　　　　
B．类胡萝卜素、叶绿素
C．叶黄素、叶绿素a
D．叶绿素a、叶绿素b
A
据题图分析，色素A吸收波峰为红光和蓝紫光，则表示叶绿素；色素B吸收波峰只有蓝紫光，则表示类胡萝卜素。
三、叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体结构模式图
外膜
内膜
基粒
基质
每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。
每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。
1.分布
2.形态
3.结构
外膜
内膜
基粒
由两个以上的类囊体组成，含色素和酶
基质
含多种光合作用所必需的酶，含有少量的DNA和RNA。
主要分布在绿色植物的叶肉细胞
一般呈扁平的椭球形或球形
恩格尔曼实验
恩格尔曼的实验说明了什么问题？
1.选材好:
水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；
用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
2.设计妙:
没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；
用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照 的部位，相当于一组对照实验。
恩格尔曼实验的巧妙之处
【归纳提升】
叶绿体、色素与光合作用
1.并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有 的植物细胞才含有叶绿体。
2.色素不只是分布于叶绿体中，也可分布于 中，如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。
3.叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，它进行光合作用的场所是 。
【拓展延伸】
液泡
细胞质
进行光合作用
【例3】1880年，德国科学家恩格尔曼设计了
一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产
生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬
液中放入好氧细菌，观察到细菌的聚集情况
如图所示。他得出光合作用在红光区和蓝光
区最强。这个实验的思路是(　　)
A．细菌在不同光下的分布不同，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强
B．好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．好氧细菌大量消耗O2，使水绵光合作用速率加快，则该种光有利于光合作用
B
恩格尔曼的实验巧妙的利用了好氧细菌会聚集在氧气含量高的部位，得出了光合作用的场所为叶绿体，产物之一为氧气；该细菌的异化作用的类型为需氧型，丝状绿藻的同化方式为自养型。从图示可以看出，光合作用吸收多的光谱是红橙光和蓝紫光；用白光或同种单色光均匀照射，各部位光合作用强度相等，产生的氧气也同样多，故好氧细菌会均匀分布。
叶绿素
类胡萝卜素
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）
（吸收红光和蓝紫光）
（吸收蓝紫光）
含量约占3/4
含量约占1/4
特点
光合作用的色素
叶绿体
内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶
是进行光合作用的场所
功能
1.色素在光合作用过程中扮演着很重要的角色。下列有关叙述正确的是（ ）
A．所有植物细胞中都含有叶绿素和类胡萝卜素
B．叶绿体中的色素主要分布于类囊体薄膜上，叶绿体内膜上含量较少
C．某些细胞中，液泡中的色素也能吸收转化光能
D．类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光
D
叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体主要存在于叶肉细胞，A错误；叶绿体中的色素主要分布于类囊体薄膜上，叶绿体内膜不含色素，B错误；液泡中的色素为花青素，不能吸收、传递和转化光能，C错误；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，据色素的吸收光谱，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，D正确。
2.大棚种植西兰花能够让我们在寒冷的冬季也能享受其美味。为了增加其产量，大棚内照明灯的颜色和大棚的塑料薄膜颜色选择最好的组合为(　　)
A．蓝紫光或红光、无色透明 B．蓝紫光或红光、黄色透明
C．白光、黄色透明 D．白光、无色透明
A
由于照明灯的功率是一定的，所以在相同的功率下，用蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高；由于太阳光是一定的，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得光能更多。
3.(2024·广东高考)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是 (　　)
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
C
本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,应选择新鲜程度不同的叶片分开研磨,A错误;色素溶于有机溶剂,提取液为无水乙醇,光合色素不溶于水,B错误;由于滤纸条不会相互影响,且层析液成分相同,故两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析,C正确;用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯,不能直接倒入下水道,D错误。
4. 某生物兴趣小组利用韭菜、韭黄进行相关实验，纸层析法分离色素的结果如图一所示；再以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制韭菜色素含量与距离关系，如图二所示，下列叙述正确的是（ ）
A．研磨时加入碳酸钙防止色素被破坏，过
滤时选用滤纸效果更好
B．图一韭黄中缺少的色素是图二中的丙丁，
它们主要吸收红光和蓝紫光
C．分离色素的原理是不同色素在层析液中
溶解度不同，溶解度最小的是图中的4和甲
D．画滤液细线时要连续画3～4次，分离色素时，层析液应该触及滤液细线
C
滤纸能吸收含有色素的提取液，因此使用单层尼龙布更好，A错误；韭黄缺少叶绿素a和叶绿素b，由图可知甲为叶绿素b、乙为叶绿素a、丙为叶黄素、丁为胡萝卜素，丙和丁主要吸收蓝紫光，B错误，C正确；滤纸条上的滤液细线如果触及层析液，滤纸上的叶绿体色素就会溶解在层析液中，实验就会失败，D错误。
5.（2024·贵州高考）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（ ）
A. 叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B. 分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C. 光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D. 测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
D
叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。
6.某同学在做“提取和分离叶绿体色素”实验时，操作情况如下所述，结果实验失败，请指出其错误所在：
(1)将5克新鲜完整的菠菜叶放入研钵中，加入丙酮、二氧化硅、碳酸钙后，迅速研磨，然后按要求过滤。__________________________________________________。
(2)用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次。______________________________________________________。
(3)把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。 ___________________________________________________。
未去除粗叶脉和将叶剪碎，降低了叶绿素的提取率
上一次滤液细线未干燥就画下一次，使滤液线过粗或线上色素较淡
由于摇晃，层析液接触滤液细线，溶解了色素
学会放心的人找到自由，
学会遗忘的人找到轻松，
懂得关怀的人身边有朋友。

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