5.4.1+捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

第4節(jié)第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)智能氣肥機(jī)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(chǎn)的原理是什么？問題探討問題探討1.靠人工光源生產(chǎn)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(qiáng)度不足導(dǎo)致的減產(chǎn)。人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可以調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達(dá)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?xiàng)l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(jìn)行控制，以便讓植物達(dá)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(shí)會(huì)出現(xiàn)不含綠色色素的白化苗。白化苗由于不能進(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死亡。可見，葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。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(yán)？4.濾紙條一端為什么要剪去兩角？5.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)注意什么？6.為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？自主學(xué)習(xí)：閱讀課本P97-98，并思考以下幾個(gè)問題。實(shí)驗(yàn)原理（1）提取原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)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(kuò)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(yán)。不能用紗布或?yàn)V紙，因?yàn)樗鼈円孜缴?。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(yīng)造成兩邊色素?cái)U(kuò)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(xì)的橫線。濾液細(xì)線②畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)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(xì)線細(xì)、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(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中。不能讓濾液細(xì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a

（藍(lán)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(kuò)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(shí)驗(yàn)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(xì)線；劃濾液細(xì)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(xì)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(jīng)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(lán)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)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(shí)，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選紅色、藍(lán)色還是無色的大棚塑料薄膜？為什么？無色。因?yàn)樘柟庥善呱饨M成，所以用無色薄膜，植物可以獲得更多的光能。2.陰天時(shí)，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，在功率相同的情況下，應(yīng)選擇什么顏色(“藍(lán)紫光和紅光”或“白光”)的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源？為什么？藍(lán)紫光和紅光。在照明燈功率相同的情況下，選用藍(lán)紫光和紅光的照明燈補(bǔ)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(huì)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(zhì)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(shí)，植物體為適應(yīng)寒冷，體內(nèi)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(zhì)中，有許多與光合作用有關(guān)的酶。葉綠體基質(zhì)中還含有少量DNA和RNA。三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞中，而并非遍布所有植物細(xì)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(jié)構(gòu)3.葉綠體的功能三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)1三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1.在黑暗環(huán)境中用極細(xì)的光照照射水綿，需氧細(xì)菌的分布是怎樣的？說明了什么？需氧細(xì)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(jìn)行光合作用釋放出來的。2.完全曝光在光照下，需氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位，這組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的是什么？

進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的。3.兩組實(shí)驗(yàn)都要求在黑暗無空氣環(huán)境下進(jìn)行，為什么？

黑暗無空氣環(huán)境，排除了光和氧氣的干擾。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xì)菌集中在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長光的照射下，葉綠體釋放O2多，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。2.綜合上述資料，你認(rèn)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(shí)驗(yàn)21.選材：恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的巧妙之處

①水綿具有細(xì)長螺旋帶狀葉綠體，易于觀察現(xiàn)象。②好氧細(xì)菌的利用，準(zhǔn)確顯示出氧氣產(chǎn)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(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)：a.極細(xì)的光束照射：葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。b.進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的。③觀測指標(biāo)設(shè)計(jì)：通過好氧細(xì)菌分布情況，檢測判斷釋放O2部位及強(qiáng)弱。三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用2.設(shè)計(jì)：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(jié)構(gòu)功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。含量占1/4含量占3/4（藍(lán)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(nèi)膜和外膜。基粒：由葉綠體類囊體薄膜堆疊而成，含有光合作用有關(guān)的色素和酶?；|(zhì)：含有多種酶，核糖體和DNA。課堂小結(jié)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)隨堂測試1.一位科學(xué)家做了如下實(shí)驗(yàn)：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(shí)好氧性細(xì)菌將明顯聚集在（）A.紅光的投影區(qū)域內(nèi) B.紅光和綠光的投影區(qū)域內(nèi) C.紅光和藍(lán)