【生物】光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第1課時(shí)）課件-2023-2024學(xué)年上學(xué)期高一生物人教版（2019）必修一

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化1.簡(jiǎn)述綠葉中色素的種類(lèi)及功能，說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量。(生命觀念）2.科學(xué)設(shè)計(jì)提取和分離色素的實(shí)驗(yàn)步驟，注意每個(gè)操作步驟的規(guī)范性。（科學(xué)探究）3.葉綠體的結(jié)構(gòu)尤其是基粒大大擴(kuò)展了膜面積，與光合作用的功能相適應(yīng)及在生產(chǎn)生活的運(yùn)用。（社會(huì)責(zé)任）3min智慧植物工廠？你參觀或聽(tīng)說(shuō)過(guò)植物工廠嗎？植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營(yíng)養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見(jiàn)的是紅色、藍(lán)色和白色的光源。1、靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？2、為什么要控制二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液成分和溫度等條件？用人工光源生產(chǎn)蔬菜，可以避免由于自然環(huán)境中光照強(qiáng)度不足導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度低而造成的減產(chǎn)。同時(shí)，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(zhǎng)的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達(dá)到最大。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(yíng)養(yǎng)液和溫度是影響植物生長(zhǎng)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(zhǎng)狀態(tài)。玉米（白化苗）玉米（正常苗）消耗完種子中儲(chǔ)存的養(yǎng)分就會(huì)死去白化苗不能進(jìn)行光合作用，無(wú)法制造有機(jī)養(yǎng)料。

葉片作為高等植物進(jìn)行光合作用的主要器官通常都是綠色的，說(shuō)明其中有綠色的色素。可見(jiàn)，葉片中的色素與光能的捕獲有關(guān)。綠葉中有哪些色素呢？目的：探究綠葉中含有幾種色素？有的植物葉片不是綠色的有的植物在不同時(shí)期，葉片的顏色不同呢綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)合作探究：請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材P98-99<探究實(shí)踐>，完成以下問(wèn)題：提取色素用什么？原理是什么？分離色素用什么？原理是什么？材料用具？實(shí)驗(yàn)步驟？提取色素時(shí)加入的幾種材料的作用？分離色素的注意事項(xiàng)？綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)（1）提取原理綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中。實(shí)驗(yàn)原理1分離色素的方法：紙層析法綠葉中的色素能溶解在層析液中；不同色素在層析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散速度快；反之則慢。（2）分離原理層析液培養(yǎng)皿濾紙條綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)試管，棉塞，試管架，研缽，玻璃漏斗，毛細(xì)吸管，剪刀，藥匙，量筒(10mL)，天平等。新鮮菠菜葉干燥定性濾紙尼龍布實(shí)驗(yàn)材料2綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)試管，棉塞，試管架，研缽，玻璃漏斗，毛細(xì)吸管，剪刀，藥匙，量筒(10mL)，天平等。實(shí)驗(yàn)材料2碳酸鈣二氧化硅無(wú)水乙醇層析液碳酸鈣二氧化硅無(wú)水乙醇防止色素被破壞，尤其是葉綠素有助于研磨充分溶解色素分離色素綠葉二氧化硅和碳酸鈣無(wú)水乙醇單層尼龍布棉塞實(shí)驗(yàn)步驟3

提取綠葉中的色素防止無(wú)水乙醇揮發(fā)和色素氧化褪色減少無(wú)水乙醇揮發(fā),保證提取更多色素色素會(huì)吸附在濾紙上，導(dǎo)致收集的濾液中色素含量低實(shí)驗(yàn)步驟3

制備濾紙條鉛筆線

畫(huà)濾液細(xì)線要求：細(xì)

齊

直

干燥后重復(fù)1—2次濾液細(xì)線防止層析液沿濾紙邊緣擴(kuò)散過(guò)快，使分離出的色素帶整齊。使分離出的色素帶整齊不重疊。剪兩角原因？積累更多的色素使分離出的色素帶清晰分明。實(shí)驗(yàn)步驟3

分離綠葉中的色素層析液培養(yǎng)皿濾液線★要求：濾液線不能觸及層析液防止色素溶解在層析液中，無(wú)法分離（防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒）實(shí)驗(yàn)步驟3

觀察與記錄思考1.濾紙條上有幾條色素帶？次序？2.色素帶的分布情況說(shuō)明了什么？3.色素帶寬窄如何？說(shuō)明了什么?（橙黃色）（黃色）（藍(lán)綠色）（黃綠色）歸納：綠葉中的色素色素種類(lèi)色素含量擴(kuò)散速度溶解度類(lèi)胡蘿卜素含量約1/4胡蘿卜素葉黃素葉綠素含量約3/4葉綠素a葉綠素b最少較少最多較多最快較快較慢最慢最大較大較小最小綠葉中色素的種類(lèi)

色素的功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能實(shí)驗(yàn)結(jié)果異常分析（1）收集的濾液綠色過(guò)淺的原因分析?未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。（2）濾紙條色素帶重疊

沒(méi)等干后再劃線、濾液線不能達(dá)到細(xì)、齊的要求，使色素?cái)U(kuò)散不一致造成的。?菠菜葉不新鮮，濾液色素(葉綠素)太少。?一次加入大量的無(wú)水乙醇提取濃度太低

?未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果異常分析（3）濾紙條看不到色素帶?忘記畫(huà)濾液細(xì)線。?濾液細(xì)線接觸到層析液，色素溶解到層析液中。（4）濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。拓展延伸色素分離的其他方法:●在濾紙的中央滴一滴色素提取液●再滴一滴層析液●由外向內(nèi)依次是什么顏色？分別是什么色素？色素隨層析液擴(kuò)散，會(huì)得到近似同心環(huán)的4個(gè)色素圈。胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b光是一種電磁波，分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)是400-760nm。波長(zhǎng)不同，顏色不同。一般情況下，光合作用利用的都是可見(jiàn)光。4種色素對(duì)光的吸收有什么差別嗎？紫外光

紅外光

陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡陽(yáng)光經(jīng)過(guò)色素提取液后通過(guò)三棱鏡現(xiàn)象：光帶變暗，

且藍(lán)紫光和紅光更明顯光譜如何探究某種色素對(duì)不同顏色光的吸收情況？綠葉中的色素能吸收光能，且主要吸收藍(lán)紫光和紅光。葉綠素：主要吸收

；類(lèi)胡蘿卜素：主要吸收

。藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素的吸收光譜1.為什么大多植物的葉片是綠色的？與生活的聯(lián)系正常葉片中葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量的比例為3∶1，且對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射出來(lái)，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色。3.楓葉為什么是紅色的？秋天溫度降低，葉綠素分子在低溫下易被破壞，而類(lèi)胡蘿卜素較穩(wěn)定，葉片顯示出類(lèi)胡蘿卜素的顏色，葉片變黃。2.為什么許多植物到了秋天葉子會(huì)變黃？秋天時(shí)，低溫和植物體內(nèi)積累的可溶性糖有利于液泡中花青素的形成，花青素在酸性的葉肉細(xì)胞中變成紅色，而葉綠素逐漸降解，葉片呈現(xiàn)紅色。旁欄思考p99植物工廠為什么不用發(fā)綠光的光源？綠色光源發(fā)出綠光，綠葉中的色素對(duì)綠光的吸收很少，不利于植物光合作用制造有機(jī)物。色素的提取色素的分離（紙層析法）原理過(guò)程易溶于有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇取材→研磨→過(guò)濾→收集不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的擴(kuò)散速度快制備濾紙條→畫(huà)濾液細(xì)線→分離色素快

慢多類(lèi)胡蘿卜素葉綠素含量約占1/4含量約占3/4綠葉中的色素(光合色素)

少1.寫(xiě)出圖中的①②③所代表的結(jié)構(gòu)：①________________________②________________________③________________________合作探究閱讀教材P100中間三段內(nèi)容，完成以下問(wèn)題:活動(dòng)1：葉綠體的結(jié)構(gòu)

葉綠體內(nèi)膜、外膜葉綠體基質(zhì)葉綠體基粒類(lèi)囊體外膜內(nèi)膜基質(zhì)(含有與光合作用有關(guān)的酶)(類(lèi)囊體薄膜上有色素和與光合作用有關(guān)的酶)基粒2.葉綠體是如何增大生物膜面積的?提示:葉綠體含有眾多的基粒和類(lèi)囊體，極大地?cái)U(kuò)展了生物膜面積。3.進(jìn)行光合作用所必需的酶分布在葉綠體的哪些結(jié)構(gòu)中?提示:進(jìn)行光合作用所必需的酶分布在葉綠體的基粒的類(lèi)囊體薄膜上或者葉綠體基質(zhì)中。類(lèi)囊體基粒合作探究結(jié)合教材P100“思考·討論”的內(nèi)容討論下列問(wèn)題:活動(dòng)2：葉綠體的功能1.葉綠體的哪些結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用？并說(shuō)明原因？2.光合作用一定發(fā)生在葉綠體內(nèi)嗎？請(qǐng)舉例。3.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？（2）實(shí)驗(yàn)材料為什么選擇水綿和好氧細(xì)菌？（3）為何要除去小室中原有的空氣？

（4）在黑暗中用極細(xì)光束照射水綿有何巧妙之處？（5）為何把載有水綿的臨時(shí)裝片又暴露于光下？

4.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二結(jié)論是什么？5.綜合恩格爾曼兩個(gè)實(shí)驗(yàn)和資料2，請(qǐng)總結(jié)葉綠體具有什么功能？（1）葉綠體的形態(tài)(光鏡下)一般呈扁平的橢球形或球形（2）葉綠體的結(jié)構(gòu)(電鏡下)（3）葉綠體的功能進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所內(nèi)膜DNA基質(zhì)核糖體類(lèi)囊體外膜基粒1.葉綠體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)：葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？(1)光合作用的酶分布在基粒的類(lèi)囊體薄膜上和基質(zhì)中；(2)眾多的基粒和類(lèi)囊體，極大得擴(kuò)展了受光面積，擴(kuò)大色素和酶的附著位點(diǎn)。

極細(xì)光束

均勻光照水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗無(wú)空氣好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位結(jié)論：葉綠體光合作用釋放氧氣。2.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一：

極細(xì)光束

均勻光照水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境排出了氧氣和光的干擾。用極細(xì)的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料為什么選擇水綿和好氧細(xì)菌？為何要除去小室中原有的空氣？在黑暗中用極細(xì)光束照射水綿有何巧妙之處？2.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一：3.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二：三棱鏡結(jié)論：綜合上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得出：照射水綿好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光的區(qū)域葉綠體主要吸收紅光與藍(lán)紫光用于光合作用放出氧氣。葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光1.恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？水綿的葉綠體呈螺旋或帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣的部位；沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境可排除氧氣和光的干擾；用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射葉綠體，有光和無(wú)光部位形成對(duì)照試驗(yàn)。2.大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長(zhǎng)的照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣，因此好氧細(xì)菌在此區(qū)域聚集。

極細(xì)光束

均勻光照葉綠體主要吸收紅光與藍(lán)紫光用于光合作用放出氧氣。資料2:在類(lèi)囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，含有多種進(jìn)行光合作用所必需的酶。葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并且能夠吸收特定波長(zhǎng)的光。3.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二：在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子。在類(lèi)囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。色素分子和酶是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。光合作用與能量轉(zhuǎn)化綠葉中色素的提取和分離葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)結(jié)論無(wú)水乙醇，層析液葉綠素類(lèi)胡蘿卜素紅光藍(lán)紫光藍(lán)紫光色素葉黃素胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b（藍(lán)綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）含量約占3/4含量約占1/4形態(tài):

結(jié)構(gòu):

功能:

葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所一、概念檢測(cè)1.基于對(duì)葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用。（

）(2)葉綠體的類(lèi)囊體上有巨大的膜面積，有利于充分吸收光能。（）(3)植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槿~片中的葉綠體吸收了綠光。

（

）×√×2.下列關(guān)于高等植物細(xì)胞內(nèi)色素的敘述，錯(cuò)誤的是

（

）A.所有植物細(xì)胞中都含有4種色素B.有些植物細(xì)胞的液泡中也含有色素C.

葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素都可以吸收光能D.植物細(xì)胞內(nèi)的光合色素主要包括葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素兩大類(lèi)A二、拓展應(yīng)用1.海洋中的藻類(lèi)，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？有關(guān)，不同顏色的藻類(lèi)吸收不同波