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高中人教版 (2019)第5章 细胞的能量供应和利用第4节 光合作用与能量转化一 捕获光能的色素和结构优质ppt课件
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这是一份高中人教版 (2019)第5章 细胞的能量供应和利用第4节 光合作用与能量转化一 捕获光能的色素和结构优质ppt课件，文件包含人教版高中化学必修一541捕获光能的色素和结构课件pptx、12绿叶中色素的提取和分离实验视频mp4等2份课件配套教学资源，其中PPT共49页， 欢迎下载使用。
通过分析与综合明确叶片的颜色与其色素含量的关系。
能初步用物质和能量观，说明叶绿体是光合作用的场所。
给出恰当的实验方案，分析色素提取与分离的关键。
使用简单的实验器具，提取与分离色素，记录实验结果。
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下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
1. 靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2. 为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
用人工光源可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。
是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。
在植物工厂里， 可以为植物的生长源源不断地提供能量。
在自然界，则是万物生长靠 。
的输入、捕获和转化是生物圈得以维持运转的基础。
叶片作为高等植物进行 的主要器官通常都是绿色的，说明其中含有 。
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料，持续生长。
白化苗缺乏色素，不能进行光合作用，无法制造有机养料，会死去。
说明：植物捕获光能依靠特定的物质和结构：
叶片中的色素有哪些种类，含量又是多少呢？作用是什么？
CAPTURE THE PIGMENT AND COMPOSITION OF LIGHT ENERGY
绿叶中的色素都能溶解于有机溶剂无水乙醇中。
绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分开。
绿叶中色素的提取和分离
1. 进行绿叶中色素的提取和分离2. 探究绿叶中含有几种色素
选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。
1. 提取绿叶中的色素
① 称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
② 放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10 mL无水乙醇
放入少许二氧化硅和碳酸钙有什么作用？
二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
③ 迅速、充分地研磨。
叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来。
1. 迅速研磨的目的：
2. 充分研磨的目的：
④ 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等，并且不会吸附色素。
盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。
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。
避免边缘效应，使层析液同步到达细线。
① 为什么剪去两个角？
为了之后的操作中积累色素。
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次。
① 为什么重复画滤液细线？
为了积累更多的色素，使分离后的色素带更明显。
细、直、齐 ；重复 2~3 次。
② 画滤液细线有什么要求？
4. 分离绿叶中的色素
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。
不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。
可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快；反之，则慢。
仔细观看视频操作，注意观察最后的实验现象。
1. 滤纸条上有几条色素带？它们是按照什么次序分布的？
2. 滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？
实验效果不理想的原因分析:
(1) 收集到的滤液颜色过浅:
① 未加二氧化硅，研磨不充分。
② 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③ 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。
④ 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤ 过滤时未使用尼龙布，而是使用滤纸，导致色素吸附在滤纸上。
(2) 滤纸条上色素带重叠:滤液细线画得过粗。
(3) 滤纸条上色素带不直:
① 滤纸条未剪去两角，滤液沿两侧扩散过快。
② 滤液细线画得不直。
(4) 滤纸条上看不见色素带：滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，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。
分别让不同颜色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光谱。
这 4 种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。
① 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。
② 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
可见光的波长是400~760mm。不同波长的光，颜色不同。
一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光（400~760nm）。
紫外光：波长 < 400 nm
红外光：波长 > 760 nm
植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被色素吸收，因此无法用于光合作用制造有机物。
那么你能推断一下为什么植物的叶片多是绿色的？
因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
色素存在细胞中的什么位置呢？
叶绿体的结构适用于进行光合作用
叶绿体一般呈扁平的 。
叶绿体由 层膜包被，内部有许多 。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称之为 。
吸收光能的 4 种色素就分布在
上，基粒与基粒之间充满了 。
每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。
叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，这样对于植物体有什么意义？
极大的扩展了受光面积。有利于吸收更多的光能，促进光合作用的进行。
1. 叶绿体具备哪些功能呢？
2. 分布在类囊体薄膜上的色素有什么功能呢？
3. 科学家们是如何探索的？
阅读课本 P100~101，思考以下问题。
该实验说明了什么问题？
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在 区域。
水绵叶绿体上的色素，主要吸收红光和蓝紫光，在此波长的光照射下，叶绿体会释放氧气适于需氧型细菌在此区域的分布。
恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处？
1. 实验材料的选择妙：水绵具有细而长的带状叶绿体，且呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察。
2. 排除干扰的方法妙：无空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。
3. 观测指标的设计妙：通过观察需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。
4. 实验对照的设计妙：用极细的光束点投射，叶绿体上可以分为获得光照部位和无光照部位，相当于一组对照实验。而进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
1. 综合以上实验的论述，你认为叶绿体有什么功能？
叶绿体能够吸收光能用于光合作用放氧。
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。
2. 叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础是什么？
① 在叶绿体的类囊体薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子。
② 在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
3. 叶绿体中的色素分布在哪里，又具备哪些功能？
4. 叶绿体中的色素吸收光能不需要酶的催化。
1. 并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的细胞才含有叶绿体。
2. 叶绿体的外膜与内膜不含有色素。
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,也能进行光合作用。
叶绿体的结构适于进行光合作用
1. 层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少（ ）
2. 叶绿体中的色素既可以溶解于有机溶剂中，又可以溶解于水中（ ）
3. 实验中，可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取和分离（ ）
1. 分离叶绿体色素的结果显示，叶绿素b位于滤纸的最下端，其主要原因是（ ）
C. 在层析液中的溶液度最低
D. 在层析液中的溶解度最高
2. 菠菜是我国北方一种重要的蔬菜,如图是对菠菜叶片叶绿体色素分离的结果示意图。下列相关分析正确的是( )
A. a的操作目的是方便层析液的吸附B. b选用铅笔细线能够促进色素的层析C. 如果c、d带宽减小一定是忘记添加碳酸钙D. 色素f在层析液中的溶解度最大
3. 植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是 ( )
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
A. 甲可能是因为研磨时未加入SiO2B. 乙可能是因为研磨时未加入CaCO3C. 丙可能是误用蒸馏水作提取液和层析液D. 丁是正确操作得到的理想结果
4. 某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是( )
5. 下列关于叶绿体的描述，正确的是 ( )
A. 叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
B. 类囊体薄膜与叶绿体内膜相连
C. 叶绿体的内膜上具有与光合作用有关的酶
D. 基粒由类囊体堆叠而成
如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，据图分析：
(1) 实验时应将滤液滴在 (填“a”或“b”)处。
(2) 在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆，最大的圆圈含有________________(填色素种类)，呈现___________色；最小的圆圈含有______________(填色素种类)，呈现________________。
通过分析与综合明确叶片的颜色与其色素含量的关系。
能初步用物质和能量观，说明叶绿体是光合作用的场所。
给出恰当的实验方案，分析色素提取与分离的关键。
使用简单的实验器具，提取与分离色素，记录实验结果。
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下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
1. 靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2. 为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
用人工光源可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。
是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。
在植物工厂里， 可以为植物的生长源源不断地提供能量。
在自然界，则是万物生长靠 。
的输入、捕获和转化是生物圈得以维持运转的基础。
叶片作为高等植物进行 的主要器官通常都是绿色的，说明其中含有 。
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料，持续生长。
白化苗缺乏色素，不能进行光合作用，无法制造有机养料，会死去。
说明：植物捕获光能依靠特定的物质和结构：
叶片中的色素有哪些种类，含量又是多少呢？作用是什么？
CAPTURE THE PIGMENT AND COMPOSITION OF LIGHT ENERGY
绿叶中的色素都能溶解于有机溶剂无水乙醇中。
绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分开。
绿叶中色素的提取和分离
1. 进行绿叶中色素的提取和分离2. 探究绿叶中含有几种色素
选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。
1. 提取绿叶中的色素
① 称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
② 放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10 mL无水乙醇
放入少许二氧化硅和碳酸钙有什么作用？
二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
③ 迅速、充分地研磨。
叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来。
1. 迅速研磨的目的：
2. 充分研磨的目的：
④ 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等，并且不会吸附色素。
盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。
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。
避免边缘效应，使层析液同步到达细线。
① 为什么剪去两个角？
为了之后的操作中积累色素。
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次。
① 为什么重复画滤液细线？
为了积累更多的色素，使分离后的色素带更明显。
细、直、齐 ；重复 2~3 次。
② 画滤液细线有什么要求？
4. 分离绿叶中的色素
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。
不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。
可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快；反之，则慢。
仔细观看视频操作，注意观察最后的实验现象。
1. 滤纸条上有几条色素带？它们是按照什么次序分布的？
2. 滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？
实验效果不理想的原因分析:
(1) 收集到的滤液颜色过浅:
① 未加二氧化硅，研磨不充分。
② 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③ 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。
④ 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤ 过滤时未使用尼龙布，而是使用滤纸，导致色素吸附在滤纸上。
(2) 滤纸条上色素带重叠:滤液细线画得过粗。
(3) 滤纸条上色素带不直:
① 滤纸条未剪去两角，滤液沿两侧扩散过快。
② 滤液细线画得不直。
(4) 滤纸条上看不见色素带：滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，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。
分别让不同颜色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光谱。
这 4 种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。
① 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。
② 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
可见光的波长是400~760mm。不同波长的光，颜色不同。
一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光（400~760nm）。
紫外光：波长 < 400 nm
红外光：波长 > 760 nm
植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被色素吸收，因此无法用于光合作用制造有机物。
那么你能推断一下为什么植物的叶片多是绿色的？
因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
色素存在细胞中的什么位置呢？
叶绿体的结构适用于进行光合作用
叶绿体一般呈扁平的 。
叶绿体由 层膜包被，内部有许多 。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称之为 。
吸收光能的 4 种色素就分布在
上，基粒与基粒之间充满了 。
每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。
叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，这样对于植物体有什么意义？
极大的扩展了受光面积。有利于吸收更多的光能，促进光合作用的进行。
1. 叶绿体具备哪些功能呢？
2. 分布在类囊体薄膜上的色素有什么功能呢？
3. 科学家们是如何探索的？
阅读课本 P100~101，思考以下问题。
该实验说明了什么问题？
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在 区域。
水绵叶绿体上的色素，主要吸收红光和蓝紫光，在此波长的光照射下，叶绿体会释放氧气适于需氧型细菌在此区域的分布。
恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处？
1. 实验材料的选择妙：水绵具有细而长的带状叶绿体，且呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察。
2. 排除干扰的方法妙：无空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。
3. 观测指标的设计妙：通过观察需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。
4. 实验对照的设计妙：用极细的光束点投射，叶绿体上可以分为获得光照部位和无光照部位，相当于一组对照实验。而进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
1. 综合以上实验的论述，你认为叶绿体有什么功能？
叶绿体能够吸收光能用于光合作用放氧。
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。
2. 叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础是什么？
① 在叶绿体的类囊体薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子。
② 在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
3. 叶绿体中的色素分布在哪里，又具备哪些功能？
4. 叶绿体中的色素吸收光能不需要酶的催化。
1. 并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的细胞才含有叶绿体。
2. 叶绿体的外膜与内膜不含有色素。
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,也能进行光合作用。
叶绿体的结构适于进行光合作用
1. 层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少（ ）
2. 叶绿体中的色素既可以溶解于有机溶剂中，又可以溶解于水中（ ）
3. 实验中，可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取和分离（ ）
1. 分离叶绿体色素的结果显示，叶绿素b位于滤纸的最下端，其主要原因是（ ）
C. 在层析液中的溶液度最低
D. 在层析液中的溶解度最高
2. 菠菜是我国北方一种重要的蔬菜,如图是对菠菜叶片叶绿体色素分离的结果示意图。下列相关分析正确的是( )
A. a的操作目的是方便层析液的吸附B. b选用铅笔细线能够促进色素的层析C. 如果c、d带宽减小一定是忘记添加碳酸钙D. 色素f在层析液中的溶解度最大
3. 植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是 ( )
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
A. 甲可能是因为研磨时未加入SiO2B. 乙可能是因为研磨时未加入CaCO3C. 丙可能是误用蒸馏水作提取液和层析液D. 丁是正确操作得到的理想结果
4. 某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是( )
5. 下列关于叶绿体的描述，正确的是 ( )
A. 叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
B. 类囊体薄膜与叶绿体内膜相连
C. 叶绿体的内膜上具有与光合作用有关的酶
D. 基粒由类囊体堆叠而成
如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，据图分析：
(1) 实验时应将滤液滴在 (填“a”或“b”)处。
(2) 在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆，最大的圆圈含有________________(填色素种类)，呈现___________色；最小的圆圈含有______________(填色素种类)，呈现________________。
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