叶绿体中色素的种类和作用
2018-2019学年高中生物北师大版必修1课件：5.3.1叶绿体中的色素
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5阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶 绿体色素滤液放在光源和三棱镜之间,连续光谱中就会出现一些黑 色条带,这些条带应位于( ) A.绿光区 B.红橙光区和绿光区 C.蓝紫光区和绿光区 D.红橙光区和蓝紫光区 解析:由于叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光,对其他光吸收较少,故 黑色条带应位于红橙光区和蓝紫光区。 答案:D
特别提醒(1)滤纸条上色素带的宽窄和该色素的含量呈正相关,色 素带越宽,该色素带代表的色素含量越多。(2)本实验中的长条滤纸 可以改为圆形滤纸,在滤纸的中央滴一滴滤液,然后用一根浸有层 析液的棉线的一端垂直接触滤液的中心位置,会得到近似同心的四 个色素环,由内到外依次是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。
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1叶绿体中有多种色素,可以用纸层析方法将它们分离。右图为纸 层析结果示意图,其中Ⅳ是( ) A.叶绿素a B.叶绿素b C.叶黄素 D.胡萝卜素 答案:B
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2下列关于“叶绿体色素提取和分离”的实验描述,不属于实验要求 的是( ) A.提取植物叶绿体中的色素 B.用纸层析法分离色素 C.了解各种色素的吸收光谱 D.验证叶绿体中所含色素的种类 解析:叶绿体色素提取和分离实验首先要提取色素,然后用纸层析 法将色素分离,从而验证各种色素的种类和颜色。了解各种色素的 吸收光谱不是该实验的要求。色素提取分离的异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析:①叶片颜色太浅;②未加 SiO2, 研磨不充分;③使用放置数天的叶片,滤液色素(叶绿素)太少; ④一次加入大量的无水乙醇或丙酮,提取浓度太低(正确做法:分次 加入少量无水乙醇或丙酮提取色素);⑤未加CaCO3或加入过少,色 素分子被破坏;⑥研磨时间太长。 (2)滤纸条色素带重叠:①滤液细线不直;②滤液细线过粗。 (3)滤纸条看不见色素带:①忘记画滤液细线;②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。
高中生物 第5章第3节 第1课时 叶绿体中的色素、光合作用的过程课件 北师大版必修1
(3)光反应与碳反应的比较
项目
光反应(准备阶段)
碳反应(完成阶段)
场所
叶绿体的类囊体膜上
叶绿体的基质中
条件 光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋ 多种酶、NADPH、ATP、CO2、C5
物质 (1)H2O→2H＋＋2e－＋12O2； 变化 (2)NADP＋＋2e－＋H＋→NADPH
(3)ADP＋Pi―→ATP
②物质变化
a．水在光下分解：水分子分解成氧和氢离子。氧直接以分子形式从
气孔中逸出；氢离子与NADP＋和电子结合形成
。
b．ADP和Pi形成ATP。
NADPH
③能量变化：光能→电能→ATP、NADPH。
(2)碳反应阶段
①场所：
。
叶绿体基质
②物质变化
a．CO2的固定：1分子CO2＋1分子五碳化合物
→2分三碳子化合物
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中 C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的
解在C—O淀析光2的粉：下固是叶分定在绿解过叶体为程绿中[H发体的]和生基色O在质素2的叶中主合绿过要成体程分基发的布质生，在中在D类，类选囊C囊项选体体正项薄确的错膜。薄误上膜。，上光A，选合B项作选错用项误的错。产误H物2。O—
A．碳原子：CO2→C3→糖类 B．氢原子：H2O→ATP→糖类 C．氧原子：H2O→O2 D．氧原子：CO2→C3→糖类 解机物析，：HC2OO2光固解定产后生形[成H]C和3化O2合，物[H]，还C原3化C3合化物合还物原后形形成成(糖CH类2O(C)。H2O)等有 答案：B
3．叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能 的叙述，正确的是 ( )
叶绿体中的色素(基础类)
叶绿素
（含量约占总量的3/4）
叶绿素b（黄绿色）
叶绿体中 的色素 胡萝卜素（橙黄色） 类胡萝卜素
（含量约占总量的1/4）
叶黄素（黄色）
色素的种类与功能
叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
课堂训练-1
舱门看到，绿色蔬菜在红色LED灯光的照射下，长得很是茂盛。为什么呢？
Hale Waihona Puke ?中国航天员有望在太空吃上自己种植的新鲜蔬菜，并实现植物提供用氧，通过
课堂训练-1
表1所示为实验过程，图1所示为实验结果，预测表1的实验过程所产 生的实验结果。
表1
甲 无水酒精 水 CaCO3 SiO2 — + + + 乙 + — + + 丙 + — — + 丁 + — + —
?
①
② 图1
③
④
表1实验过程甲导致的结果是图1的
② ④ ① ③
；
表1实验过程乙导致的结果是图1的
主要原因是植物光合作用的色素主要吸收红橙光和蓝紫光，因此，在 此光照下，植物光合速率最强，生长最快。
课堂训练-2
?
1、将色素提取液放于三棱镜和光源之间，则变暗的条带是 红橙光和蓝紫光 。 蓝紫光 。 2、叶绿素缺失的叶片提取液，放于三棱镜和光源之间，变暗的条带有________ 3、叶黄素缺失的叶片提取液，放于三棱镜和光源之间，变暗的条带有_________ 红橙光和 ________ 蓝紫光 。
一、实验原理 1.提取：色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可 用无水乙醇提取色素。 2.分离：各种色素都能溶解层析液中，且溶解度不同。 溶解度大，扩散速度快 溶解度小，扩散速度慢
高三生物一轮复习：第10讲第1课时 光合作用的色素
光合作用的色素
考点一 捕获光能的色素和叶绿体的结构 考点二 实验:叶绿体色素的提取和分离 教师备用习题
1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。 2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。 3.实验:叶绿体色素的提取和分离。
考点一
捕获光能的色素和叶绿体的结构
基础自主梳理 素养全面提升
1.叶绿体中色素的种类和颜色
溶解色素 研磨充分、保护色素 防止乙醇过度挥发,充分溶解色素 防止乙醇挥发和色素氧化
分离 色素
注意事项 滤纸预先干燥处理 滤液细线要直、细、匀 滤液细线干燥后再画一两次 滤液细线不触及层析液
（续表）
操作目的 使层析液在滤纸上快速扩散 使分离出的色素带平整不重叠 使滤纸条上分离出的色素带更明显 防止色素直接溶解到层析液中
2.[2020·北京朝阳区质检] 用新鲜菠菜叶和蓝藻研磨后的乙醇提取液进行纸层析, 实验结果如图所示。下列叙述正确的是 ( D ) A.研磨过程中加入CaCO3会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.不同色素在层析液中的溶解度均相同 D.该种蓝藻细胞中不含叶黄素和叶绿素b
[解析]研磨过程中加入CaCO3会保护叶绿素,A错误; 层析液由20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成,B错误; 不同色素在层析液中的溶解度不同,所以可以实现不同色素的分离,C错误; 由图示可知,该种蓝藻细胞中不含叶黄素和叶绿素b,D正确。
[解析]将5克新鲜菠菜叶剪碎后,放入研钵中,加入碳酸钙(防止色素被破坏)、石英 砂(使研磨更充分)和无水乙醇(提取色素)后研磨,A正确; 画滤液细线时,不应连续迅速重复画线,而应等滤液干后再重复画线,B错误; 把画好细线的滤纸条插入层析液中,滤液细线不能触及层析液,否则色素会溶解在 层析液中,影响实验结果,C正确; 滤纸上相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b,D正确。
叶绿体中色素的种类和作用
叶绿体中色素的种类和作用叶绿体是植物细胞内的一种细胞器，它在植物的光合作用中起着至关重要的作用。
叶绿体中含有多种不同类型的色素，这些色素对植物的光合作用和光能的吸收起着重要的调节作用。
1. 叶绿素a（Chlorophyll a）：叶绿素a是最重要的类胡萝卜素色素之一，它是光合作用中不可或缺的组成部分。
叶绿素a能够吸收蓝光和红光，并将其转化为光合作用所需的化学能。
它是光合作用中电子传递链的关键组件，参与了光的吸收和能量转化的过程。
2. 叶绿素b（Chlorophyll b）：叶绿素b与叶绿素a具有相似的结构，但其吸收的光谱范围稍微不同。
叶绿素b主要吸收蓝光和红橙光，在光合作用中起到补充叶绿素a吸收光能的作用。
它能够将吸收的光能传递给叶绿素a，增强叶绿体对不同波长光的吸收能力。
3. 叶黄素（Xanthophylls）：叶黄素是一类黄色或橙色的色素，它在叶绿体中具有多种功能。
首先，叶黄素能够吸收或散射光中的蓝紫光，以减少过多光能的损害，保护叶绿体免受光照过强的伤害。
其次，叶黄素还能够参与光合作用中的光保护机制，帮助叶绿体调节光合作用的速率和平衡。
4. 藻胆蛋白（Phycobiliproteins）：藻胆蛋白是一类存在于蓝藻和红藻中的特殊色素，它们在吸收光能和电子传递中起着重要的作用。
藻胆蛋白主要吸收蓝绿光和红橙光，将其转化为化学能供光合作用使用。
藻胆蛋白通常存在于叶绿体的外围光合膜结构中，与叶绿素一起构成光捕获复合体，增强光能的吸收效率。
这些色素的作用是为了最大化吸收光能，并将其转化为植物所需的化学能。
它们能够吸收不同波长的光，使植物能够从光照中获取最大的能量。
通过叶绿体中这些色素的合作配合，植物能够在不同光照条件下进行光合作用，合成有机物质，同时保护叶绿体免受光照过强的伤害。
此外，这些色素还能够参与光保护机制，帮助植物调节光合作用的速率和平衡。
当光照过强时，叶绿素和叶黄素能够通过非光化学淬灭（Non-photochemical quenching, NPQ）的方式消耗多余的光能，减少光合作用产生的过氧化物和自由基的生成。
叶绿素——光合作用色素
叶绿素摘要图叶绿素结构通式摘要叶绿素是具有一定的生理功能、安全、无毒的脂溶性天然色素，是深绿色光合色素的总称，只有在光照条件下才能形成，能够吸收光能并将其转化为化学能。
广泛存在于绿色植物、藻类和各种光合细菌等光合生物体内，是植物光合作用和指示养分含量的主要色素之一，不可或缺。
叶绿素分为放氧光合生物中的叶绿素(Chls)和不放氧光合生物中的细菌叶绿素(bacteriochlorophylls, BChls)两大类。
叶绿素易溶于极性有机溶剂，如乙醇、乙醚、丙酮等，不易溶于水。
化学性质不稳定，对光、温度和PH的变化非常敏感，但在活体生物中，叶绿素不但不会发生降解，还可以得到很好的保护并且进行光合作用。
植物的叶片呈绿色，是因为叶绿体中的叶绿素吸收了阳光中大部分红光和蓝紫光，反射了大部分绿光的结果。
基本信息中文名叶绿素英文名Chlorophyl定义一种深绿色天然光合色素的总称主要作用光合作用分类Chls、BChls溶解性易溶于极性有机溶剂，不易溶于水理化性质不稳定，易降解CAS号1406-65-1外观绿至暗绿色的块、片或粉末，或黏稠状物质气味略带异臭目录框架发现历史生物合成分类和分布提取与分离化学结构含量测定理化性质光合作用稳定性影响因子应用发现历史1817年，法国化学家P.J.Pelletier和J.B Caventou，首次分离了并且命名了“叶绿素”，但没有确定这是什么物质。
1906年—1913年间，德国化学家R.Willstätter证实了“叶绿素”分子中含有镁原子，并证明“叶绿素”并不是纯净的化合物，而是一种混合物。
也因此荣获了1915年的诺贝尔化学奖。
1930年，德国科学家H. Fischer因破解了“叶绿素a”的化学结构，发现“叶绿素”分子结构与血红素分子结构上很相似，其核心都是卟啉环而获得了诺贝尔化学奖。
1948年，S.Granick首先提出叶绿素合成途径1960年, 美国化学家R.B.Wood ward采用人工方法成功合成了叶绿素a, 他因为在叶绿素等复杂有机化合物合成方面的杰出贡献而获得1965年诺贝尔化学奖。
叶绿体中色素的种类和作用
叶绿体中色素的种类和作用叶绿体是植物细胞中的一个重要细胞器，主要负责光合作用。
光合作用是绿色植物和一些蓝藻细菌通过吸收光能将二氧化碳和水合成有机物质的过程。
叶绿体中的色素起着重要的作用，能够吸收光能并转化为化学能，进而推动光合作用的进行。
以下将详细介绍叶绿体中常见的色素种类及其作用。
1.叶绿素叶绿素是叶绿体中最重要的色素，能够吸收光能并将其转化为化学能。
叶绿素吸收的光谱主要集中在蓝光和红光区域，而对绿光的吸收较弱，因此看起来植物呈现绿色。
通过光合作用，叶绿素能够将二氧化碳和水转化为葡萄糖，并产生氧气。
2.类胡萝卜素类胡萝卜素是叶绿体中的另一类重要色素，主要包括β-胡萝卜素、类胡萝卜素和黄酮素等。
这些色素能够吸收蓝光和绿光，并将其转化为叶绿素可以利用的光能。
此外，类胡萝卜素还能够在植物的防御机制中发挥重要作用，具有抗氧化和光保护的功能。
3.叶黄素叶黄素是一种鲜黄色的色素，能够吸收绿光和蓝光。
在光合过程中，叶黄素能够接收多余的光能，起到光能调节的作用。
当光强过高时，叶黄素能够帮助植物消散多余的能量，以防止光合过程产生的反应过程对细胞造成伤害。
4.螺旋藻素螺旋藻素是一种红色的色素，主要存在于红藻和一些藻类中的叶绿体中。
它能够吸收蓝光和绿光，而对红光的吸收较弱。
螺旋藻素在光合作用中起到重要作用，能够传递能量和电子，并参与光合色素复合物的组装和稳定。
5.原甲藻红素和叶绿菌素原甲藻红素和叶绿菌素也是一些藻类中的特定叶绿体色素。
它们能够吸收特定波长范围的光线，并转换为化学能，推动光合作用。
这些色素在不同的藻类中具有不同的类型和组成，以适应不同的生长环境和光照条件。
综上所述，叶绿体中的色素种类多样，具有各自的特点和功能。
叶绿素是最主要的色素，能够吸收光能并将其转化为化学能，推动光合作用的进行。
类胡萝卜素、叶黄素、螺旋藻素、原甲藻红素和叶绿菌素等色素也在光合作用中发挥重要的作用，参与能量传递和电子转移的过程。
通过这些色素的作用，植物能够高效地吸收和利用光能，完成光合作用，为自身提供能量和有机物质，并产生氧气。
叶绿体组成
叶绿体组成叶绿体是植物细胞中的一种细胞器，其主要功能是进行光合作用，将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
叶绿体的形态多样，大小不一，通常呈卵圆形或棒状。
在细胞中分布广泛，数量也不同。
一、叶绿体的结构1.外膜叶绿体的外膜与细胞质相连，其厚度约为10纳米。
外膜由两层脂质组成，中间夹杂着一些蛋白质。
2.内膜内膜是由许多不同的酶和运输蛋白构成的复杂结构。
内膜与外膜之间形成了一个空间——内外间隙。
3.基粒基粒是一种在内膜上形成的小颗粒，其中包含了许多光合作用所需的酶和其他分子。
4.色素体色素体是一种特殊类型的基粒，其中包含了叶绿素等色素分子。
这些颗粒吸收了光能，并将其转化为电子能量。
5.基质基质是叶绿体内部的液态环境，其中包含了许多酶和其他分子，这些分子协同工作，完成了光合作用的各个步骤。
二、叶绿体的组成1.叶绿素叶绿素是一种色素分子，它是光合作用中最重要的成分之一。
叶绿素可以吸收太阳光中的红、橙、黄、绿、蓝和紫色波长的光线，它们将这些能量转化为电子能量，并将其传递给其他酶和分子。
2.类胡萝卜素类胡萝卜素是一类黄色或橙色的色素分子，它们也可以吸收太阳光中的能量，并将其传递给其他酶和分子。
类胡萝卜素还可以帮助保护叶绿体内部不被过量的光线损伤。
3.膜蛋白膜蛋白是一种嵌入在内膜上的蛋白质。
它们通过与其他分子相互作用来完成许多不同的功能，包括电子传递、离子运输和ATP合成等。
4.核酸核酸是DNA和RNA等生物大分子之一。
在叶绿体中，DNA主要存在于基粒中，它们编码了许多光合作用所需的酶和其他分子。
RNA则参与到这些酶和分子的合成过程中。
5.酶叶绿体内含有许多不同的酶，这些酶协同工作，完成了光合作用的各个步骤。
其中最重要的包括：光合作用反应中心、光合色素复合物、ATP合成酶等。
三、叶绿体的功能1.光合作用叶绿体是进行光合作用的主要场所。
在这里，太阳能被转化为化学能，并存储在有机物质（如葡萄糖）中。
2.呼吸作用叶绿体还可以参与到细胞内部的呼吸作用中。
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一、1771年普利斯特利的实验
结论：绿色植物可以更新空气
重复普利斯特利的的实 验有时成功，有时失败， 可能的原因是什么？
二、1779年荷兰的科学家英格豪斯
结论：植物体只 有在光下制的单一变量是什么？
（2） 英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成 分吗？为什么？
年代 1664 1771 1779
1845 1864 1880 1939 20世纪40代
科学家
海尔蒙特 普利斯特利 英格豪斯
R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾 卡门 卡尔文
结论
水分是植物建造自身的原料 植物可以更新空气
只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
1、需要标记什么元素？ 2、如何作出假设？ 3、怎样设计分组对照实验？ 4、预测实验结果有几种情况？ 5、得出什么结论？
C18O2
? CO2
?
绿色植物
（如小球 藻）
H2O
H218O
第一组
第二组
预测1：若第一组为O2，第二组为18O2，则全部来自H2O
预测2：若第一组为18O2 ，第二组为O2 ，则全部来自CO2
萨克斯， J.von Sachs (1832～ 1897)
叶部分遮光
暗处理 光照
滴加碘液
①为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？ ②叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？ ③这个实验得出什么结论？
结论：植物在光下产生了淀粉
光合作用在哪里进行？
五、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
提出问题：光合作用释放的氧气到底来自二 氧化碳还是水？
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来。叶绿体是 光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。
光合产物中有机物的碳来自CO2
1恩格尔曼将载有水绵和好氧细菌的临时装片 放在没有空气的黑暗环境中，进行局部照 光处理，照光的部位聚集大量的好氧细菌。
这个实验不能证明( C )
• A．光合作用需要光 • B．产生氧需要光 • C．光合作用产生的氧来自于水 • D．光合作用中氧由叶绿体释放
• (4)如何使丝状绿藻周围的细菌呈均匀分布？ ____去_掉__棱__镜_的__分_光____________。
• 解析：细菌大多为好氧性的，因此在氧气 浓度高的地方细菌聚集得多，而O2是丝状 绿藻进行光合作用释放出来的。光合色素 主要吸收红光和蓝紫光来进行光合作用合 成有机物维持丝状绿藻的生命活动，丝状 绿藻几乎不吸收绿光，因此在绿光区丝状 绿藻不能进行光合作用，难以维持生命活 动而死亡。去掉棱镜后，阳光均匀照射丝 状绿藻，光合作用产生的O2和有机物也较 均匀的分布，因此需要氧气和有机物的细 菌也将均匀分布。
3.从资料2可以得出什么推论？ 叶绿体是进行光合作用的场所。
问题：植物生长所需的物质来自何处？
光合作用探索历程
亚里士多德 (Aristotle)
观点：植物体由“土壤汁”构成，即植 物生长发育所需的物质完全来自土壤。
1648年海尔蒙特栽培柳树 实验
结论：植物增 重主要来自水 分
（1）你认为他的结论正确吗？
• 答案：(1)氧气 光合作用 (2)红光 蓝紫 光 (3)逐渐死亡 丝状绿藻几乎不吸收绿 光进行光合作用 (4)去掉棱镜的分光
2将通过棱镜产生的光束投射到丝状 绿藻上，并在丝状绿藻的悬液中放 入一些好氧细菌，在显微镜下观察， 细菌主要聚集的光区为( B )
• A．红光、绿光
• B．红光、蓝紫光
• C．蓝紫光、黄光 • D．蓝紫光、绿光
3如图表示某同学做“叶绿体中色素的提取和 分离”的实验的改进装置，下列与之有关 的叙述，错误的是( D )
预测3：若两组既有18O2、也有O2，则来自两者。
C18O2
O2
CO2
18O2
H2O
H218O
第一组
第二组
结论：光合作用释放的氧气全部来自水
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
美国卡尔文
用14C标记14CO2，供小球藻 进行光合作用，探明了 CO2中的C在光合作用中转 化成有机物中C的途径， 这一途径称为卡尔文循环。
• (1)细菌聚集多的部分表示__氧_气_____的浓度高， 即这些部位丝状绿藻的_光__合_作__用__强度高。
• (2)从细菌大量聚集的区域可以看出，主要的作用 光谱为___红__光___区和__蓝__紫_光___区。
• (3)如果将该丝状绿藻长期放在500～550毫微米的 波长下照射，丝状绿藻将会_逐__渐__死_亡__，原因是 ____丝__状_绿__藻_几__乎_不__吸_收__绿_光__进_行__光_合__作__用_________。
• A．应向培养皿中倒入层析液 • B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处 • C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心
圆(近拟圆形) • D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一
个圆呈橙黄色
• 4.早在一百多年前，美国科学家G.Engelmann用 巧妙的实验，研究了光合作用的作用光谱。他用 一种丝状绿藻，将棱镜产生的光谱投射到丝状绿 藻上，并在丝状绿藻的悬液中放入一些细菌，然 后在显微镜下观察细菌在丝状绿藻不同波长的光 照下，各部分的聚集情况见看本100页。请分析：
1785年，由于发现了空气的组成成分，人们 才明确绿叶在光下吸收了CO2，释放了O2。 （3）在这一过程中，光能哪里去了？
1845年，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定 律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成 化学能储存起来。
光能转化为化学能储存 在什么物质中？
三、1864年德国的植物学家萨克斯 采用碘液检测淀粉的方法进行实验
叶绿体中色素的种类和作用
1880年，恩格尔曼的实验
水绵和好氧 细菌的装片
隔绝空气
黑暗，用极细光束照射
完全暴露在光下
1.恩格尔曼实验的结论是什么？ 氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是
绿色植物进行光合作用的场所。
2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？ 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观
察，用好氧细菌可以确定释放氧气多的 部位。没有空气的黑暗环境排除了氧气 和光的干扰。用极细的光照射，叶绿体 上可分为光照多和光照少的部位，暴露 在光下的实验再一次验证实验结果