光合色素与光能的捕获
1.3.6 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
①缺Mg导致叶绿素合成减少，吸收光能减少，光合作用降低。 ②研究证实，叶片氮含量与叶绿素含量之间呈正相关。因此，当 叶绿素含量低下时，要对植株进行适量施氮肥，这样可以提高叶 绿素的含量，从而促进植物的生长、发育。
干旱可促进植物体内脱落酸（ABA）的合成，脱落酸促
（4）水 进叶绿素的降解, 降低叶片的光合速率。
III.材料用具
• 依据操作步骤分析需要用到的材料用具
流动相 （层析液）
跟我亲就跟 着我跑
提示： 纸层析时层析液必须与水互不相 容，因此酒精不适合用作层析液。
——橙黄色(胡萝卜素) ——黄色[叶黄素(类)]
提示： 1、胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a和叶绿素b在纸层析上的排序 反映了不同色素非极性的强弱。 2、胡萝卜素微溶于乙醇，故理 论上滤纸条上色素的含量不能 反映绿叶中色素的含量。
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线（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）。
固定相 （水）
跟我亲就给 我留下
II.操作步骤
– 提取绿叶中的色素（操作及注意事项）
• 绿叶→研磨(CaCO3+SiO2＋C2H5OH)→过滤
– 分离滤液中的色素（操作及注意事项）
• 制备滤纸条→画滤液细线→纸层析
上海世博会叶子概念车
光合作用汽车的动力原理？
车顶的大叶子是一部奇妙的光电转 化器，能把太阳能转化为电能。此 外，“叶子”还能够实现风电转换 ，进行二氧化碳吸附和转换。
1.捕获光能的色素在哪里？有哪些？ 2.叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用？ 3.光能被色素吸收后，起了什么作用？ 4.人类是怎样认识到光合作用原理的？ 5.什么是光反应？什么是暗反应？ 6.结构稳定的水分子，为什么能够分解产生 氧气？ 7.H2O分解产生的H+去了哪里？ 8.光合作用受哪些因素的影响？ 9.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 10.什么是化能合成作用？
小学科学18光合作用
小学科学18光合作用光合作用是生物体利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。
它是地球上生物养分链的起源，也是维持地球上生物多样性和能量循环的重要环节。
光合作用的基本反应式为：6CO2+6H2O+光能→C6H12O6+6O2在这一反应过程中，光能被光合色素（如叶绿素）吸收，通过光合色素系统的光合反应中，将光能转化为激发态植物色素和电子激发态，进而引发一系列的化学反应，最终生成有机物质和氧气。
光合作用主要分为光能捕获和光合产生两个阶段。
光能捕获是指植物利用叶绿素等光合色素吸收光能，将其转化为化学能。
而光合产生则是指植物利用产生的化学能，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
光能捕获阶段主要发生在植物叶片的叶绿体中。
叶绿素a和叶绿素b是最常见的光合色素，它们能够吸收光谱中的红色和蓝色光线，并反射绿色光线，因此使叶片呈现绿色。
叶绿素分子结构中含有镁离子和若干色层，这些色层能够将吸收到的光能转化为能量，进而引发光合反应。
在光能捕获阶段，光能首先被光合色素吸收，使得光合色素中的电子处于激发态。
随后，这些激发态的电子会通过电子传递链传递，最终被接受者捕获，并进一步参与光化学反应。
光合产生阶段主要发生在叶绿体的基质中。
光化学反应是光合作用的核心，包括光化学激发和光化学还原两个步骤。
光化学激发是指植物叶绿体中的激发态植物色素与一氧化碳酶、还原酶等蛋白质结合，产生中间产物，进而引发一系列化学反应。
光化学还原是指激发态植物色素释放能量并将其转化为氧化还原反应。
在光化学激发阶段，光能转化为激发态植物色素和电子激发态。
激发态植物色素通过电子传递链中的一系列载体，最终将电子传递给一氧化碳酶和还原酶。
在这个过程中，植物通过光合产生的能量捕获和利用一氧化碳酶和还原酶所提供的两个氢原子。
这些氢原子通过固定二氧化碳的酶，将二氧化碳再次还原为有机物质。
光化学还原阶段是光合作用最重要的反应之一，其目的是将激发态植物色素释放的能量转化为氧化还原反应。
2025高考生物总复习捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
第13讲捕获光能的色素和结构及光合作用的原理课标内容(1)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。
(2)活动：绿叶中色素的提取和分离。
考点一捕获光能的色素和结构1.绿叶中色素的提取和分离可看作两个实验哦！(1)实验原理(2)实验装置及操作(3)实验结果及分析2.叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出：①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
②植物幼嫩的茎和果实的细胞以及气孔保卫细胞中也含有吸收光能的色素，而根、叶片表皮等处的细胞中观察不到叶绿体，也不含吸收光能的色素。
③植物细胞的液泡中的色素(花青素，为水溶性色素)不参与光合作用。
3.叶绿体的结构适于进行光合作用(1)叶绿体的结构模式图(2)叶绿体的功能——进行光合作用的场所(3)叶绿体功能的实验验证(1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。
(2023·全国乙卷，2D)(×)提示溶解度越高扩散得越快。
(2)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。
(2021·河北卷，3C)(√)(3)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。
(2021·北京卷，13C)(×)提示依据在层析液中的溶解度不同。
(4)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。
(2019·江苏卷，17A)(×)提示加入CaCO3防止叶绿素被破坏。
(5)用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰。
(2023·全国乙卷，2C)(√)1.分离叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法，即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，请写出①～④依次对应的色素及颜色。
①________________，②________________，③________________，④________________。
《光合色素与光能的捕获》 教学设计
《光合色素与光能的捕获》教学设计一、教学目标1、知识目标（1）说出叶绿体中色素的种类和作用。
（2）说明光合作用中光能的捕获过程。
2、能力目标（1）通过实验探究，培养学生的科学探究能力和实验操作能力。
（2）通过对光合作用过程的分析，培养学生的逻辑思维能力和综合运用知识的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）通过了解光合作用的发现历程，培养学生严谨的科学态度和不断探索的精神。
（2）通过认识光合作用对自然界的意义，增强学生保护环境、爱护自然的意识。
二、教学重难点1、教学重点（1）叶绿体中色素的种类和作用。
（2）光合作用中光能的捕获过程。
2、教学难点（1）叶绿体中色素的提取和分离实验。
（2）光合作用中光能的转化机制。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、多媒体辅助教学法四、教学过程1、导入新课通过展示绿色植物在阳光下生长的图片或视频，引导学生思考植物是如何利用光能进行生长和发育的，从而引出本节课的主题——光合色素与光能的捕获。
2、知识讲解（1）叶绿体的结构利用多媒体展示叶绿体的结构示意图，讲解叶绿体的形态、结构和功能。
重点介绍叶绿体中的基粒和基质，以及它们在光合作用中的作用。
（2）光合色素的种类和作用向学生介绍光合色素的种类，包括叶绿素（叶绿素 a 和叶绿素 b）和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）。
通过比较不同色素的颜色、吸收光谱等特征，讲解它们在光能捕获中的作用。
例如，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
（3）光能的捕获过程结合光合作用的光反应阶段，讲解光能是如何被捕获并转化为化学能的。
首先，光合色素吸收光能，使叶绿素分子中的电子被激发，脱离叶绿素分子。
这些激发态的电子经过一系列的传递，最终传递给辅酶Ⅱ（NADP+），使其被还原为NADPH。
同时，在电子传递过程中，叶绿体中的类囊体膜两侧会形成质子梯度，驱动质子穿过ATP 合成酶，促使 ADP 和磷酸合成 ATP。
3、实验探究（1）叶绿体中色素的提取和分离实验①实验原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此可以用无水乙醇提取色素。
光合作用的机理
光合作用的机理
光合作用是植物及某些微生物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的生物化学过程。
下面是光合作用的基本机理：
1.光能吸收：光合作用发生在植物细胞的叶绿体中。
叶绿体内含有一种绿色的色素分子叫叶绿素，它能够吸收光能。
光能主要被吸收在叶绿素分子中的一个特殊结构叫反应中心。
2.光合色素捕获光能：当叶绿素分子吸收到光能后，光能将能量传递给反应中心的电子。
这个过程被称为光合色素的激发，激发后的电子具有高能量。
3.光化学反应：激发的电子随后经过一系列复杂的光化学反应，其中一个关键步骤是光合作用的两个主要阶段：光能转化和化学能转化。
4.光能转化：在光能转化阶段，激发的电子通过一系列电子传递过程在叶绿体内移动，形成光合电子传递链。
这个链上的蛋白质复合物将电子从一个分子传递到另一个分子，释放出能量。
这个过程中，能量逐渐被升级，保存为能高且稳定的分子中，如ATP（三磷酸腺苷）。
5.化学能转化：在化学能转化阶段，由光能转化产生的高能电子和ATP提供能量，将二氧化碳（CO2）和水（H2O）通过一系列酶催化的反应转化为葡萄糖和其他有机物。
这个阶段被称为碳固定，其主要反应是卡尔文循环。
光合作用的机理是通过吸收和利用光能，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
这个过程依靠叶绿体中的叶绿素和其他辅助色素分子，通过光能转化和化学能转化两个阶段的反应来实现。
光合作用是地球上生命能量流动的关键过程，为维持生态平衡和氧气的供应发挥着重要作用。
光合作用(捕获光能的色素)
叶绿体是进行光合作用的场所，它内 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。
基质 含多种光合作用 所必需的酶 功能： 光合作用的场所。
1880年，美国科学家恩格尔曼
黑 暗， 无 空 气 完 全 曝 光 , 无 空 气
极 细 光 束
结论：1、氧气是叶绿体释放出来的 2、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
恩格尔曼实验设计上的巧妙之处
1、材料选择：水绵，细胞中有细长带状且 螺旋状分布的叶绿体，便于观察和研究； 2、环境选择：黑暗、无空气，排除环境中 的光线、氧气对实验的影响； 3、极细光束：极细的光束照射水绵，且利 用好氧细菌检测，可以准确判断水绵细胞 中释放O2的部位； 4、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果 完全由光照引起。
4.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机 溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住， 层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。
实验结果：
讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？ 宽窄如何？这说明了什么？
2017/2/21 11
胡萝卜素 捕 获 光 能 的 色 素 类胡萝 卜素
(占1/4) （橙黄色）
光合作用的细胞，首先要能够捕获
光能。
实验：绿叶中色素的提取和分离 实验原理：
1.提取：叶绿体中的色素都能溶解于有机 溶剂中，如无水乙醇、丙酮等。所以可 以用无水乙醇提取叶绿体中的色素。 2.分离：绿叶中的色素不止一种，它们都 能溶解在层析液中。然而，它们在层析 液中的溶解度不同。溶解度高的随层析 液在滤纸上扩散得快；反之则慢，因而 可用纸层析法进行分离。
5、观察与记录
无水乙醇作用：提取绿叶中的色素 层析液作用：分离绿叶中的色素
章节光合作用的色素和光能的捕获
第四章光合作用与细胞呼吸第二节光合作用（ 1）——光合作用的色素和光能的捕捉【学习目标】1、认识光合作用的发现过程，培育实验设计能力；2、初步学习光合色素的提取方法及其在滤纸上的散布，训练实验室操作技术及有关仪器、药品的使用能力；3、叶绿体中色素的种类、颜色及其汲取的光谱。
【要点难点】1．要点：光合作用色素的提取和分别过程，色素的种类以及其作用。
2．难点：实验技术的训练和实验设计能力的培育。
【学法指导】经过回首一系列的光合作用发现实验来训练逻辑思想能力，自然要注意科学家们当时所处的科学背景和他们得出的结论，每个时代有其必定的限制性，这也是社会发展的原由之一。
同时我们也能够试着来设计一些相应实验，看可否解决预习时的疑问。
深入时，你会发现有趣的地方，比方光和色素的种类跟我们平常想象的或许接触到的能否同样，这些色素又是如何汲取阳光，保持对科学的好奇心，你总能有所发现。
【知识链接】光照时影响叶绿素形成的主要条件：一般植物在黑暗下生长都不可以合成叶绿素，因此叶片发黄（如豆芽）。
比如根含的有不见光的质体为无色素的白色体，故根为白色。
叶绿素的合成需要酶的参加。
一般来说，叶绿素形成的最低温度是2~4°C 左右，最高温度为40°C，秋季叶片变黄和初春寒潮事后水稻秧苗变白的想象，都与低温克制叶绿素的合成有关。
植物缺乏N、 Mg 、 Fe、 Cu 、Zn 的元素时，就不可以形成叶绿素，出现缺绿病。
N、 Mg 都是构成元素的元素，不行缺乏。
Fe、 Cu、 Zn 等可能是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂，在叶绿素形成过程中起间接作用。
【问题研究】一、解开光和作用之谜1、下表是光和作用发现历史中一些经典的实验，请你依据实验步骤和结果达成有关的推论序号实验步骤实验结果你的推断1）将一棵重 2.3kg 的柳苗种植到一个盛 5 年过去了，再次称量柳苗和土壤有土壤的木桶中，木桶内土壤的重量的重量，发现柳苗重量增添是 90kg ，为防备尘埃落入，还特意制74.5kg,土壤重量仅减少了作了桶盖。
光合色素与光能的捕获
03 光合色素与光能捕获在自 然界中的作用
植物生长与发育
植物通过光合作用将光能转化为化学能，利用这些能量合成有机物，如葡萄糖和淀粉，为植物的生长 和发育提供能量和物质基础。
光合色素吸收光能后，激发电子传递链中的反应中心色素分子，将光能转化为电能，进一步转化为化学 能，用于合成有机物。
光合色素的种类和数量决定了植物对不同光谱成分的吸收和利用能力，从而影响植物的生长和发育。
光合色素与光能的捕获
目 录
• 光合色素的种类与功能 • 光能的捕获机制 • 光合色素与光能捕获在自然界中的作用 • 光合色素的合成与降解 • 光合色素与光能捕获的研究意义与应用
01 光合色素的种类与功能
叶绿素
叶绿素是绿色色素，主要存在 于植物和藻类的叶绿体中，负 责吸收光能。
叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b， 其中叶绿素a主要吸收红光和蓝 光，叶绿素b主要吸收蓝光。
胡萝卜素在光合作用 中起到保护光合机构 的作用，能够防止光 氧化损伤。
胡萝卜素能够吸收蓝 光和紫光，对红光和 绿光的吸收较弱。
叶黄素
1
叶黄素是一类黄色色素，主要存在于植物和藻类 的叶绿体中。
2
叶黄素能够吸收蓝光和紫光，对红光和绿光的吸 收较弱。
3
叶黄素在光合作用中起到调节光能分配的作用， 能够防止光氧化损伤。
降解过程
叶绿素的降解
叶绿素在光合作用过程中会逐渐降解，释放出植醇和叶绿醇等物 质。
类胡萝卜素的降解
类胡萝卜素在植物衰老过程中会逐渐降解，释放出多种代谢产物。
光合色素的氧化降解
在光照过强或氧气不足的情况下，光合色素会发生氧化降解，产 生一些有害物质。
合成与降解的调节
光照调节
光照是影响光合色素合成与降解 的重要因素，光照不足会影响光 合色素的合成，而光照过强则会 导致光合色素的降解。
21-22版：5.4.1 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程（创新设计）
第4节能量之源——光与光合作用第1课时捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程|预知概念|一、绿叶中色素的提取和分离1.提取叶绿体中的色素2.分离绿叶中的色素二、绿叶中色素的种类和作用及叶绿体的结构和功能1.绿叶中色素的种类与光能吸收2.叶绿体的结构和功能三、光合作用的探究历程1.光合作用的概念2.光合作用的探究历程(连线)|过程评价|1.色素在层析液中的溶解度越大，在滤纸上的扩散速度越快( √ )2.研磨时加入碳酸钙的目的是保护色素( √ )3.研磨时加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨( √ )4.植物叶片中的色素主要吸收蓝紫光、红光和绿光( × )5.叶绿素绝对不吸收绿光( × )6.分离绿叶中的色素用的是层析液( √ )7.色素分离后，在滤纸条上的从上而下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b( × )8.叶绿体是通过基粒中的类囊体薄膜扩大生物膜面积的( √ )9.叶绿体是光合作用的场所，蓝藻虽然没有叶绿体但也可以进行光合作用( √ )|联想·质疑|★科学解释：滤纸条边缘的溶液运动速度快，中间的溶液运动速度慢，为了跑出平齐的色素带，要剪去滤纸条两角。
★滤液细线不能触及层析液，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。
★科学解释：叶子中的色素对绿光吸收少，绿光被反射出来，故一般叶子呈绿色。
★科学解释：类囊体薄膜堆叠成基粒，大大增加了光合作用面积。
蓝藻为什么能进行光合作用？蓝藻中的色素种类和叶绿体中的色素种类是否相同？提示：蓝藻含有与光合作用相关的色素和酶。
不相同。
科学探究1绿叶中色素的提取和分离下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤，请分析：1.提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，B、C分别是什么？A、B、C各起什么作用？提示A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸钙，作用是防止研磨中色素被破坏；C是无水乙醇，作用是溶解色素。
光合色素与光能的捕获ppt课件演示文稿
提示：（1）缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将小
鼠单独置于玻璃罩内，作为空白对照。 （2）指出了植物可以更新空气，但没有认识到植物更新空 气要在有光照的条件下才可以。 （3）未指明植物所更新的空气成分。
2．萨克斯的实验成功的关键点是什么？
提示：(1)暗处理耗尽叶片内原有的淀粉。(2)部分曝光、部
提示：
（2）若用14C标记CO2中的C呢？ 提示：14CO2+五碳化合物→2三碳化合物（只有一个含14C）→
五碳化合物+（14CH2O）
（3）试写出光合作用总反应式及各元素去向。 提示：光合作用总反应式及各元素的去向：
4.结合教材中P62“回眸历史”，总结光合作用的外界条件、 原料、产物。 2O，产物是氧气和糖类等有机物。
典例
如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量
相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时 间后，以下相关比较不正确的是
A.Y2的质量大于Y3的质量 B.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C.②中水的质量大于④中水的质量 D.试管①的质量大于试管②的质量
解答本题需明确以下两点：（1）理解鲁宾和卡门实验中同 位素标记法的原理； （2）明确光合作用过程中元素的转移过程即 CO2中的氧最终
2.鲁宾与卡门的实验 （1）实验过程
18 18 H 2 O+CO 2 O 2 18 H O+C O2 O2 2
（2）实验分析 实验组中收集的O2全部都是具有放射性18O的18O2；而对照组
的实验中，所收集的O2全部是无放射性的O2。间接说明了光
合作用所产生的O2都来自于参加光合作用的水。
(5)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变 黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙 同学则认为是某些色素含量增加所致。根据所学知识，你将
5.4光合作用和能量转化捕获光能的色素和结构(第一课时)课件-高一上学期生物人教版必修一
环节4：光合色素的吸收光谱分析
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
1、为什么夏季植物叶片呈现绿色？ ①叶绿素的含量多于类胡萝卜素 ②大部分绿光被反射
2、深秋的叶片颜色为什么会变黄？ 秋季气温降低，大量叶绿素受到 破坏，而显示出类胡萝卜素的颜 色。
叶绿体能够被充分破坏，使得 色素能充分被释放出来
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，滤纸吸附色素。
盛放滤液的试管用 棉塞塞紧，防止无
水乙醇的挥发
⑤收集滤液,封口。
分离绿叶中的色素
1.制备滤纸条时为什么要减去两角？ 减少边缘效应，使层析液同时到达滤液细 线，使得滤纸上扩散出的色素带整齐。
毛细吸管
环节2：观看实验视频，回答相关问题。
实验步骤
1.提取绿叶中的色素 ①称取5g的绿叶， （成熟、新鲜、浓绿） 剪去主叶脉、剪碎，放入研钵中。
二氧化硅有助
碳酸钙可防止
于研磨得充分， 研磨中色素被
破坏
②放入少许二氧化硅和碳酸钙 再
放入10 mL无水乙醇
防止无水乙醇挥发 防止色素被氧化
③迅速、充分地研磨
• 叶绿素a和叶绿素b：主要吸收 蓝紫光和红光 ； • 胡萝卜素和叶黄素：主要吸收 蓝紫光 。
【学以致用】
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。 思考：为什么不用发绿光的光源？ 绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线很少被光合 色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。
4.2.1 光合作用发现历程及光合色素
第 二 组
H2O
结论：光合作用产生的O2来自于H2O， 而不是CO2 。
7、1945—1954，美国 卡尔文(M.Calvin) 放射性同位素标记实验
• 光合作用产生的有机物中的碳 ， 是否来自CO2呢？ 碳的同位素
14C
CO2
2
14CO
2
14CO
光能 叶绿体
(14CH2 O)
太阳光中有能量，我 们制造出太阳能电池板 可以捕获其中的能量并 转化为电能。
绿色植物也能捕获 并转化太阳光中的能量， 那么，绿叶中通过什么 物质或结构捕获并转化 光能呢？
光合色素
二、光合色素与光能的捕获
1、色素的分布 叶绿体的类囊体薄膜
• 为什么大多植物的叶片是绿色的，而有些植物 的叶片不是绿色的? • 为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
• 那植物叶片中到底含有哪些色素？
类胡萝卜素
1 /4
叶黄素（黄色） 叶绿素a (蓝绿色)
叶绿素
3 /4
叶绿素b（黄绿色）
3、色素的作用
叶绿体色素具有吸收光能、 传递光能、转化光能的作用
实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
色素的功能 叶绿素a 叶绿素
红橙光 蓝紫光
叶 绿 体 色 素
叶绿素b
胡萝卜素
一、光合作用的发现
1、17世纪 海尔蒙特栽培的柳树实验
2.3kg 纯净的雨水 5年后
柳树增重74.58kg 土壤减少0.056kg （干燥）
76.88kg
90.8kg (干燥)
90.744kg (干燥)
• 结论：水分是建造植物体的原料。
2、1771年，普里斯特莱 动植物之间气体交换实验
光合作用的原理
光合作用的原理
光合作用是一种重要的生物化学过程，其原理可以归纳为以下几个方面。
首先，光合作用依赖于光能的捕获。
植物通过叶绿素等光合色素能够吸收光能，将光能转化为化学能，进而驱动光合作用的进行。
其次，光合作用需要水作为供应原料。
植物通过根系吸收土壤中的水分，再通过细胞质中的液泡和蓝绿色细菌中的叶绿体，将水分解为氢和氧。
第三，光合作用还需要二氧化碳作为碳源。
植物通过细胞质中的液泡和蓝绿色细菌中的叶绿体，从空气中吸收二氧化碳，将其转化为有机物。
最后，光合作用的产物是有机物质和氧气。
植物通过将光合作用产生的有机物质用于自身的生长和代谢需求，同时释放出氧气。
在光合作用的过程中，光能逐渐转化为化学能，同时固定了大量的二氧化碳，使大气中的碳含量得以降低，维持了地球生态系统的平衡。
光合作用对于整个生物圈的运转起着举足轻重的作用。
光合色素在光合作用过程中的作用
光合色素在光合作用过程中的作用引言光合作用是植物和一些蓝藻、原核细菌等光合生物利用太阳能将二氧化碳和水合成有机物质的重要过程。
而光合作用的核心就是光合色素的作用。
光合色素是光能捕获和转化为化学能的关键分子。
本文将探讨光合色素在光合作用中的作用和机制。
光合色素的分类光合色素主要分为叶绿素、类胡萝卜素和类蓝藻素三类。
其中，叶绿素是植物和藻类中最为常见的光合色素，它们是光合作用中最重要的捕捉光能的分子。
1.叶绿素叶绿素是植物光合色素中最重要的一类，主要存在于叶绿体中。
它们能够吸收太阳光的能量，并将其转化为电子能和化学能。
叶绿素与光合蛋白复合物共同参与光能的捕获和转化过程。
2.类胡萝卜素类胡萝卜素是另一类重要的光合色素，它们主要存在于植物的叶子和根部。
类胡萝卜素能够吸收光照的不同波长，扩大了植物对光照的利用范围。
它们还能够保护叶绿素免受光线过强的损伤。
3.类蓝藻素类蓝藻素主要存在于蓝藻和一些原核细菌中。
它们能够在光合作用过程中起到类似叶绿素的作用，吸收光线的能量并传递给光合蛋白复合物，推动光合作用的进行。
光合色素的光能转化机制光合色素通过一系列复杂而精密的光能转化机制，将光能转化为化学能，为植物的生长和代谢提供能量。
1.光的吸收与激发当光线照射到光合色素上时，光合色素分子中的特定电子能级被激发。
这些激发态的电子能级能够吸收特定波长的光线，从而促使光合色素发生电子跃迁。
2.光能传递与共振能量转移光合色素分子之间存在共振能量转移现象，即一个受激发的光合色素分子能够将其能量转移到周围的非激发分子上。
这种能量传递的方式能够将光能有效地传递到反应中心，提高光能的利用效率。
3.电子转移与能量转换通过光合色素分子之间的电子转移，受激发的电子能从一个分子传递到另一个分子，最终达到光合蛋白复合物中的反应中心。
在反应中心中，光能被转化为化学能，通过一系列反应最终产生光合作用的产物。
光合色素的重要作用光合色素在光合作用中起到了关键的作用，可以总结为以下几点。
光合色素和光收集技术
光合色素和光收集技术光合作用是维持地球生命的重要过程之一，它依赖于植物中的光合色素。
光合色素是一种具有吸收和转换光能力的生物分子，是光合作用不可或缺的组成部分。
本文将介绍光合色素和光收集技术，分析它们在现代人类生活中的应用价值。
一、光合色素的种类及其功能光合色素可分为叶绿素、类胡萝卜素、花青素和类黄酮等多种。
在这些色素中，叶绿素是最为普遍和重要的一种，它是绿色植物中光合作用的光捕获分子，能够吸收红、橙、黄、绿、蓝、紫等波长的光线，使光能被植物有效利用。
除此之外，其他光合色素如类胡萝卜素、花青素和类黄酮也具有很重要的生理功能。
比如，类胡萝卜素在光合作用中充当辅助色素，帮助叶绿素吸收更多的光能，同时还具有保护细胞膜、调节免疫功能等多种作用。
花青素和类黄酮则可以防止紫外线、氧化应激、抗癌等。
二、光收集技术的发展现状光收集技术是利用光合色素吸收光线的能力，开展能源转换、环境修复、信息处理等应用的一项技术。
目前，光收集技术主要分为两种：生物光收集技术和人工光收集技术。
生物光收集技术是指利用植物和藻类中的光合色素进行光能转换和收集。
这种技术的优点是不需外部能源，可以实现低成本、高效率的能源转换和环境修复。
但由于生物光收集系统的稳定性及转换效率受环境因素的影响较大，因此目前在实际应用中尚处于探索阶段。
人工光收集技术是指通过制造材料结构，利用非生物原料进行光能转换和收集。
这种技术的优势在于其稳定性和可控性较强，且材料可再生，可根据不同应用环境进行设计和改进。
人工光收集技术已经在太阳能电池、光催化、光电器件等领域得到广泛应用，成为推动人类可持续发展的一项重要技术。
三、光合色素和光收集技术的应用价值光合色素和光收集技术的应用价值主要表现在以下几个方面：1. 能源领域。
光合色素和光收集技术为绿色能源提供了新的途径，有望解决现有传统能源技术面临的环境污染和资源枯竭等问题。
尤其是在生物光收集技术和人工光收集技术的发展中，光合色素的作用更加凸显。
光与光合作用——捕获光能的色素和结构教学设计
口 李 淑 芹
山东省 高唐 县尹 集 中学 ２５２８６７
摘 要 以《光 与 光 合 作 用— — 捕 获光 能 的 色素 和 结 构 》内容教 学 为例 ，以 培 养 学 生 实验 、探 究 、创 新 能 力 为 目标 ，让 学 生形 成基 本 生 物科 学素 养 进 行 了教 学 设 计 。 关 键 词 教 学设 计 生物 实验 探 究 创 新 结构 和功 能
课 前做 好色 素 提 取 与分 离 的预 实 验 ，准 备 好 新 鲜 的绿 叶 、定 性 滤 纸 、无 水 乙醇 等各 种 实 验 材 料 ，针对 教 学重难 点 准备好 多媒 体课 件 。 ２ 教 学 过 程
（１）绿 叶 中 色 素 的 提 取 和 分 离 利 用“问题探讨 ”由大棚 的薄膜 颜 色 引 入 ，让 学 生思 考色 素和 光 能 吸 收之 间 的关 系 ，并 结 合 生 活 实践讨 论 回答 。 教 师提示 ：① 用 这 种方 法 可 以提 高 光 合作 用 的强 度 。 因 为 叶绿 素 吸 收 最 多 的 是 蓝 紫 光 和 红 光 。不 同颜 色 的 光 照 对 植 物 的 光 合 作 用 会 有 影 响 。② 因 为 叶绿 素 对绿 光 吸 收最 少 ，所 以不使 用 绿色 的塑 料薄 膜或 补充绿 色 光源 。 ［板 书 ］捕 获光 能 的色素 和结构 以“本 节 聚焦 ”发 问 ，引起学 生 注意并 思 考 。
研钵 ，加 入 少量 石 英 砂 和碳 酸 钙 ，再加 入 ２ｍＬ丙酮 ，快速 研磨 。 制 备 滤液 ：将 研磨 液用 小漏 斗过 滤到试 管 中 ，避光 保 存 。 制 备滤 纸条 ：制作 宽 Ｉｅｍ、长 ｌＯｏｍ 的滤 纸条 ，干燥
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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
卡尔文
通过以上的研究和探索，你知道光合作用的场所、 条件、原料、产物是分别是什么吗？
1.场所：叶绿体
3.原料：二氧化碳 水
2.条件：光 4.产物：氧气 糖类等有机物
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳 和水转化成储存着能量的糖类等有机物，并且释放 出氧气的过程。
3．分别在I、II、III三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜 绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三 种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。 则I、II、III三个研钵中的溶液颜色分别是 （ D ）
A．几乎无色、黄绿色、深绿色 B．深绿色、几乎无色、黄绿色 C．黄绿色、深绿色、几乎无色 D．黄绿色、几乎无色、深绿色
4．下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的 装置 B 正确的是 ( )
5．纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素 D 名称和颜色分别是 ( ) A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素 C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b 6．在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行 A 色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外 圈的色素是 ( )
2小时
碘蒸汽 变蓝
结论： 1.光合作用的产物是淀粉 2.光合作用需要光
不变蓝
5、1880年
德国科学家 恩吉尔曼
在没有空气的黑暗环境中 现象： 好氧细菌只集中在被光 线照射的叶绿体附近。 分析： 光线照射部位进行光合作 用产生了氧气。 结论： 叶绿体是绿色植物进行光 合作用的场所。
若让水棉暴露在光下会是什么现象呢？
你能用一个化学反应式表示出来吗?
CO2 + H2 O
*
光能
叶绿体
（CH2O)+
*
O2
1．研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是 ( C ) A．使各种色素溶解在丙酮中 B．使研磨充分 C．防止色素分子被破坏 D．加速研磨 2．对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描 述 D 正确的是 ( ) A．将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、 石英砂、CaCO3以后，迅速研磨 B．用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀地 划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划2～3次 C．把划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 D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加
8．分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按 下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即 ：深绿色、黄绿色（或褐色），几乎无色。 处理 A B C
SiO2（少量）
CaCO3（少量） 95％乙醇（10毫升） 蒸馏水（10毫升）
＋
－ ＋ －
＋
＋ － ＋
＋
＋ ＋ －
注：“＋”表示加；“－”表示不加。试回答：
• 光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是 CO2呢？
6、1939年
C18O2
美国
鲁宾 卡门（同位素标记法）
18O 2
O2 CO2
光照下 的 球藻悬 液
H2O H218O
证实:光合作用释放的氧气来于水。
• 光合作用产生的有机物中的碳 ，是否来自 CO2呢？
7、20世纪４0年代,美国科学家卡尔文（同位素标记法） 碳的同位素
（1）A处理得到的溶液颜色是____，原因是________________。
（2）B处理得到的溶液颜色是_____，原因是_______________。 （3）C处理得到的溶液颜色______，原因是________________。
7．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。 如果将一瓶叶绿素提取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( D )
C．蓝紫光区和绿光区 D．红橙光区和蓝紫光区 8．用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况 相同的天竺葵，光照相同时间后，罩内O2最多的是 (C ) A．绿色罩 B．黑色罩 C．无色罩 D．蓝紫色罩
1.研磨
无水酒精——溶解色素
2.过滤：获取绿色滤液
（二）分离色素
原理： 色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而 分离色素。
★扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系：
溶解度大，扩散速度快 溶解度小，扩散速度慢
1.准备滤纸条
铅笔线 画铅笔细线
滤液细线
画滤液细线
★要求：细而齐 重复2—3次
2.分离色素：
学习目标： 1.说出绿叶中色素的种类和作用。（重点） 2.掌握分离和提取绿叶中色素的提取过程。（难点） 3.描述各种光合色素吸收光能的特点。 4.说出叶绿体的结构和功能。
光照到物体表面 后，该物体又将这 种颜色的光反射出 来，就是我们所见 到的颜色。对植物 而言，除了部分橙 光、黄光和大部分 绿光被反射外，其 他的基本上都被页 绿色分子吸收了， 所以植物的叶片呈 现绿色。
14 14
C
Hale Waihona Puke CO2光能 叶绿体
14
14
CO2
CO2+ H2O
( CH2 O)+O2
年代
科学家
普利斯特利
英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩吉尔曼 鲁宾 卡门
结论
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
1771
1779 1845 1864 1880 1939 20世纪40代
植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
叶绿素
红光和 蓝紫光
叶 绿 体 色 素
叶绿素b
叶绿体色素具有吸收光能、 传递光能、转化光能的作用
胡萝卜素 类胡萝卜素 蓝紫光 这些捕获光能的色素存在于细胞中的 叶黄素 什么部位呢？
三、光合作用的完整单位——叶绿体
为什么说叶绿体是进行 光合作用完整单位？
含光合色素
叶 绿 体
含光合酶
位于基粒的 类囊体的薄膜上 位于基粒上 （少量）
胡萝卜素 培养皿 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b
层析液
插滤纸条
★层析液不能没及滤液线
★说明色素的种类
胡萝卜素（橙黄色）
类胡萝卜素
1 /4
叶黄素（黄色） 叶绿素a (蓝绿色)
叶绿素
3 /4
叶绿素b（黄绿色）
二、色素的作用
实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝 紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
色素的功能 叶绿素a
位于基质中 （大量）
四、光合作用的探究历程
1、1771年普利斯特利实验
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气。
2、1779年，荷兰的英根豪斯 结论1：只有在光下 植物才能更新空气。 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功
结论2：植物体的绿叶在 光下才能更新空气。
3、1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成 化学能储存起来。
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗了 H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
4、1864年,德国植物学家萨克斯的实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时
曝光 遮光
• 为什么大多植物的叶片是绿色的，而有些 植物的叶片不是绿色的?
• 为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
• 那植物叶片中到底含有哪些色素？
一、绿叶中色素的提取和分离
（一）提取色素：
原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机 溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。 材料:5g鲜叶 SiO2——使研磨充分 药品 CaCO3 ——防止色素破坏
1.生命活动的最终能源太阳能是如何转变成化学能用于 生命活动的？. 通过植物的光合作用 2.植物的光合作用是以太阳能作为动力的，那植物是如 何捕获光能进行光合作用的？我们来比较健康幼苗与白 化苗的生长状况，请分析为什么白化苗的长势比正常幼 苗差？ 正常苗 白化苗
正常幼 苗能进 行光合 作用制 造有机 养料 这说明光合作用需要色素去捕获光能。 白化苗 不能进 行光合 作用， 无法制 造有机 养料