2022版新教材高中生物5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化（一）課件新人教版必修1

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化一捕獲光能的色素和構(gòu)造一、綠葉中色素的提取和別離1.實(shí)驗(yàn)原理:實(shí)驗(yàn)原理提取色素綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑_________中分離色素各種色素在層析液中的溶解度不同,溶解度高的_____________________得快,反之則慢無水乙醇隨層析液在濾紙上擴(kuò)散2.實(shí)驗(yàn)步驟:3.光譜:陽光是由不同波長的光組合成的復(fù)合光,在穿過三棱鏡時,不同波長的光會分散開,形成_________的光帶,稱為光譜。不同顏色4.綠葉中色素種類、吸收光譜及分布:色素種類吸收光譜分布葉綠素(含量約占3/4)葉綠素a主要吸收______________葉綠體中的_______________葉綠素b類胡蘿卜素(含量約占1/4)胡蘿卜素主要吸收_______葉黃素藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光類囊體薄膜上二、葉綠體的構(gòu)造和功能1.形態(tài):一般呈扁平的_____形或___形。2.構(gòu)造:橢球球3.功能:進(jìn)展_________的場所。4.葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:(1)實(shí)驗(yàn)者:_________。(2)實(shí)驗(yàn)材料:_____、_________。光合作用恩格爾曼水綿需氧細(xì)菌(3)實(shí)驗(yàn)過程:(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①光合作用釋放氧氣;②葉綠體是光合作用的部位?！炯ひ伞咳藗冇么笈锓N植蔬菜時,應(yīng)選擇什么顏色的塑料薄膜?原因是什么?提示:選擇無色薄膜。原因是光合作用主要利用紅光和藍(lán)紫光,無色薄膜可以讓各種顏色的光進(jìn)入。

知識點(diǎn)一色素的提取和別離1.實(shí)驗(yàn)效果不理想的原因分析:(1)收集到的濾液顏色過淺:①未加二氧化硅,研磨不充分。②使用放置數(shù)天的菠菜葉,濾液色素(葉綠素)太少。③一次參加大量的無水乙醇,提取濃度太低。④未加碳酸鈣或參加過少,色素分子被破壞。⑤過濾時未使用尼龍布,而是使用濾紙,導(dǎo)致色素吸附在濾紙上。(2)濾紙條上色素帶重疊:濾液細(xì)線畫得過粗。(3)濾紙條上色素帶不直:①濾紙條未剪去兩角,濾液沿兩側(cè)擴(kuò)散過快。②濾液細(xì)線畫得不直。(4)濾紙條上看不見色素帶:濾液細(xì)線接觸到層析液,且時間較長,色素全部溶解到層析液中。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素橙黃色最少最高最快葉黃素黃色較少較高較快葉綠素a藍(lán)綠色最多較低較慢葉綠素b黃綠色較多最低最慢3.葉綠體中色素的吸收光譜分析:(1)葉綠體中的色素只吸收可見光,不吸收不可見光。(2)葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,也吸收少量其他顏色的光。(3)葉綠體中的色素很少吸收綠光,綠光被反射,所以大多數(shù)葉片看起來呈綠色?！舅伎肌び懻摗咳鐖D表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和別離〞實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置,據(jù)圖分析:(科學(xué)探究)(1)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)將濾液滴在__(填“a〞或“b〞)處。(2)在定性濾紙上會出現(xiàn)4個不同顏色的同心圓,最大的圓圈含有_________(填色素種類),呈現(xiàn)_____色;最小的圓圈含有________(填色素種類),呈現(xiàn)_______。a胡蘿卜素橙黃葉綠素b黃綠色【素養(yǎng)案例】菠菜是我國北方一種重要的蔬菜,如圖是對菠菜葉片葉綠體色素別離的結(jié)果示意圖。以下相關(guān)分析正確的選項是 ()的操作目的是方便層析液的吸附選用鉛筆細(xì)線能夠促進(jìn)色素的層析C.如果c、d帶寬減小一定是忘記添加碳酸鈣D.色素f在層析液中的溶解度最大【解題導(dǎo)引】解答此題需明確兩點(diǎn):(1)四種色素的含量及在層析液中的溶解度大小情況。(2)幾種操作的目的,比方濾紙條剪去兩個角、鉛筆畫細(xì)線的目的等?！窘馕觥窟xD。圖中a的操作即剪去濾紙條的兩角,其目的是防止層析液在濾紙條兩邊擴(kuò)散過快,導(dǎo)致得到的色素帶不整齊,A錯誤;b選用鉛筆細(xì)線能夠使得濾液細(xì)線畫得細(xì)而直,得到的色素帶比較整齊,便于觀察,B錯誤;c、d帶對應(yīng)的色素分別為葉綠素b、葉綠素a,二者帶寬減小說明濾液中葉綠素含量減少,原因可能是忘記添加碳酸鈣,也可能是材料不新鮮,葉綠素含量少,C錯誤;色素f是胡蘿卜素,在層析液中的溶解度最大,擴(kuò)散最快,位于濾紙條的最上方,D正確?！舅仞B(yǎng)·探究】——情境遷移紅葉谷生態(tài)文化旅游區(qū),每至深秋時節(jié),多種樹葉變紅,形成一道亮麗的風(fēng)景線。(1)試從葉片色素的種類和含量角度分析,秋天樹葉為什么變紅。(科學(xué)思維)提示:秋天天氣轉(zhuǎn)涼,氣溫降低,葉片中的葉綠素含量下降,液泡中花青素的顏色逐漸凸顯出來,此季節(jié)花青素接近紅色。(2)能否用紙層析法提取液泡中的色素?說明理由(科學(xué)探究)提示:不能。液泡中主要是花青素,花青素易溶于水,在有機(jī)溶劑中溶解度低,提取液中幾乎不含花青素?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.(2021·全國卷Ⅲ)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反響(如O2的釋放)來繪制的。以下表達(dá)錯誤的選項是 ()A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反響中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D.葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的【解析】選A。類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,不能吸收紅光,A項錯誤;通過測量葉綠素對不同波長光的吸收值,可以繪制其吸收光譜,B項正確;CO2的吸收速率反映光合作用速率的變化,光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示,C項正確;640～660nm波長的光屬于紅光,葉綠素可以吸收紅光,將水分解成氧和[H],氧直接以分子的形式釋放出去,D項正確。2.某班學(xué)生完成對新鮮菠菜葉進(jìn)展葉綠體中色素的提取和別離實(shí)驗(yàn)時,由于各組操作不同,出現(xiàn)了以下四種不同的層析結(jié)果。以下分析錯誤的選項是 ()A.甲可能是因?yàn)檠心r未參加SiO2B.乙可能是因?yàn)檠心r未參加CaCO3C.丙可能是誤用蒸餾水作提取液和層析液D.丁是正確操作得到的理想結(jié)果【解析】選D。色素的提取和別離實(shí)驗(yàn)中,SiO2可使菠菜葉研磨充分,CaCO3可防止葉綠素受到破壞,未參加SiO2和CaCO3時,會發(fā)生甲、乙圖示的現(xiàn)象;丙圖中色素含量根本為零,可能是誤用蒸餾水作提取液和層析液;丁圖顯示含量最高的是葉黃素,實(shí)際上正常綠色葉片中葉綠素a和葉綠素b多。知識點(diǎn)二葉綠體的構(gòu)造和功能1.葉綠體構(gòu)造與功能的適應(yīng):(1)葉綠體基質(zhì)和類囊體上含有與光合作用有關(guān)的酶。(2)類囊體薄膜上分布有捕獲光能的色素,且類囊體堆疊成基粒,增大了葉綠體內(nèi)部的膜面積,為酶和色素提供了更多的附著位點(diǎn)。2.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)分析:(1)實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和需氧細(xì)菌:①水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀,便于觀察;②用需氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。(2)沒有空氣的黑暗環(huán)境:排除了氧氣和光的干擾。(3)用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射:葉綠體上可分為獲得光照多和光照少的部位,相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)。(4)進(jìn)展黑暗(局部光照)和曝光對照實(shí)驗(yàn):明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。【思考·討論】如圖是恩格爾曼實(shí)驗(yàn)裝置改裝示意圖。光線通過葉綠體色素提取液后照射玻片上的水綿,一段時間后,水綿周圍需氧細(xì)菌分布無顯著變化,請分析其原因。(科學(xué)思維、科學(xué)探究)提示:光線通過葉綠體色素提取液后,紅光和藍(lán)紫光被吸收,水綿光合作用微弱,產(chǎn)生O2較少,因此需氧細(xì)菌分布無顯著變化?！舅仞B(yǎng)案例】如圖甲是葉綠體構(gòu)造模式圖,乙是從圖甲中取出的局部構(gòu)造放大圖。以下相關(guān)表達(dá)正確的選項是 ()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號A.甲中生物膜的面積主要靠內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴而增大B.圖乙所示的構(gòu)造來自圖甲中的③C.③中的葉綠素在液泡中也有的合成場所只有葉綠體【解題導(dǎo)引】(1)圖示信息:圖甲為葉綠體構(gòu)造模式圖,其中①為葉綠體內(nèi)膜,②為葉綠體外膜,③為類囊體薄膜,④為葉綠體基質(zhì);圖乙為類囊體薄膜。(2)關(guān)鍵知識:產(chǎn)生ATP的過程為細(xì)胞呼吸和光合作用?！窘馕觥窟xB。甲是葉綠體,主要通過大量的類囊體堆疊成基粒來增大膜面積;圖甲中的③是類囊體,圖乙含有光合色素,光合色素分布在類囊體薄膜上,所以圖乙所示構(gòu)造來自圖甲中的③;③中的色素是葉綠素和類胡蘿卜素,與光合作用有關(guān),液泡中的色素是花青素等,和光合作用沒有關(guān)系;ATP合成場所是葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)?！菊`區(qū)警示】有關(guān)葉綠體的“三點(diǎn)提醒〞(1)并不是所有的植物細(xì)胞都含有葉綠體,只有進(jìn)展光合作用的細(xì)胞才含有葉綠體。(2)葉綠體的外膜與內(nèi)膜不含有色素。(3)葉綠體不是細(xì)胞進(jìn)展光合作用的唯一場所,如藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠體,也能進(jìn)展光合作用。【素養(yǎng)·探究】——母題追問(1)生命觀念——構(gòu)造與功能觀一個二氧化碳分子從葉肉細(xì)胞外進(jìn)入葉綠體,需要穿過幾層磷脂分子?提示:一個二氧化碳分子從葉肉細(xì)胞外進(jìn)入葉綠體,需穿過細(xì)胞膜和葉綠體的雙層膜,共穿過3層膜,6層磷脂分子。(2)科學(xué)思維——分析與比較葉綠體中的色素吸收光能是否需要酶的催化?提示:不需要酶的催化。【素養(yǎng)·遷移】如圖為葉綠體構(gòu)造示意圖,以下有關(guān)葉綠體構(gòu)造與功能的表達(dá)錯誤的選項是 ()A.①和②具有選擇透過性功能B.③上既有光合色素又有與光合作用有關(guān)的酶C.③和④中都有與光合作用有關(guān)的酶D.有葉綠體的細(xì)胞才能進(jìn)展光合作用【解析】選D。①②表示葉綠體的雙層膜,它們是具有選擇透過性的,A項正確;③為葉綠體的基粒,其上含有進(jìn)展光合作用的色素和酶,④中基質(zhì)也是進(jìn)展光合作用的場所,也具有與光合作用有關(guān)的酶,B項、C項正確;藍(lán)細(xì)菌不具有葉綠體,但能