【課件】光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第一課時(shí)）課件高一上學(xué)期生物人教版必修一

5.4

光合作用和能量轉(zhuǎn)化一

捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)0102認(rèn)同葉綠體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其作為光合作用的場所相適應(yīng)。(生命觀念）理解“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的原理，學(xué)會探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。（科學(xué)思維）溫故知新線粒體葉綠體與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的細(xì)胞器有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能熱能細(xì)胞呼吸光能有機(jī)物中的化學(xué)能光合作用光合作用是唯一能夠捕獲光能和轉(zhuǎn)化光能的途徑。植物工廠中，為什么要給植物提供人工光源？植物進(jìn)行光合作用需要

。光能玉米（白化苗）玉米（正常苗）白化苗由于不能形成葉綠素，無法進(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。正常幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料白化苗不能進(jìn)行光合作用，無法制造有機(jī)養(yǎng)料說明光合作用需要

去捕獲光能。色素思考：細(xì)胞哪些結(jié)構(gòu)含有色素？液泡：花青素葉綠體：多種光合色素只有葉綠體中的色素可以捕獲光能。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（一）

捕獲光能的色素實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離H2OCO2C6H12O6O2實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離

不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度越快，反之則慢。①提取色素的原理色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中;②分離色素的原理1【實(shí)驗(yàn)原理】（一）

捕獲光能的色素（體積分?jǐn)?shù)95%乙醇+無水碳酸鈉）分離方法——紙層析法一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（一）

捕獲光能的色素（1）進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離（2）探究綠葉中色素的種類新鮮的綠葉（如菠菜葉）、定性濾紙等、無水乙醇、層析液、二氧化硅、碳酸鈣等2【目的要求】3【材料用具】①提取綠葉中的色素剪碎研磨二氧化硅：使研磨更加充分碳酸鈣

：防止色素破壞，主要保護(hù)葉綠素?zé)o水乙醇：溶解色素為什么研磨要迅速、充分？少量多次防止乙醇過度揮發(fā)，充分溶解色素稱?。?g的綠葉，剪去主葉脈，剪碎，放入研缽中。4【方法步驟】①提取綠葉中的色素過濾收集將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中，(單層尼龍布)進(jìn)行過濾。用棉塞塞嚴(yán)（目的是防止乙醇揮發(fā)和色素氧化）。4【方法步驟】②制備濾紙條4【方法步驟】將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線；鉛筆線剪去兩角的原因？防止層析液在濾紙條的邊緣擴(kuò)散過快,使形成的色素帶不整齊③畫濾液細(xì)線4【方法步驟】要求：（1）細(xì)直勻

（2）干燥后重復(fù)1—2次用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線（也可將濾液倒入培養(yǎng)皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻的細(xì)線）。待濾液干后，再重畫一到兩次；防止色素帶重疊而影響分離效果

增加色素量，使分離出的色素帶清晰濾液細(xì)線畫濾液細(xì)線④分離綠葉中的色素4【方法步驟】插濾紙條層析液培養(yǎng)皿（1）為何濾液細(xì)線不能觸及層析液？（防止色素溶解在層析液中）（2）為何要蓋上培養(yǎng)皿？（防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒）濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？⑤觀察與記錄4【方法步驟】上下（橙黃色）

（黃色）（藍(lán)綠色）（黃綠色）類胡蘿卜素葉綠素1、色素帶的位置說明什么問題？2、色素帶的寬窄說明什么問題？胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b含量約占3/4含量約占1/4溶解度的大小色素含量的多少5【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】

色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色黃色藍(lán)綠色黃綠色最少最多較多較少最低最高較高較低最慢最快較快較慢綠葉中光合素色的比較葉綠素由C、H、O、N、Mg構(gòu)成拓展實(shí)驗(yàn)

如果在圓形濾紙的中央點(diǎn)開始，對葉綠體的色素進(jìn)行層析，會看到什么現(xiàn)象？會出現(xiàn)四個(gè)同心圓的色素帶，從外往里依次為:__________________________________________________________；胡蘿卜素橙黃色、葉黃素黃色、葉綠素a藍(lán)綠色、葉綠素b黃綠色實(shí)驗(yàn)異常結(jié)果分析1、收集的濾液綠色過淺的原因分析?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。?一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低

?未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。實(shí)驗(yàn)異常結(jié)果分析3、濾紙條看不到色素帶?忘記畫濾液細(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”?！舅伎肌克伎?：銀杏的葉秋季為什么變黃了？秋季，葉片的葉綠素分子在低溫下被破壞，而類胡蘿卜素較穩(wěn)定，所以顯出類胡蘿卜素的顏色。思考2：秋天楓葉變紅色的原因是什么？秋天葉綠體內(nèi)的色素主要類胡蘿卜素，呈橙黃色和黃色；液泡內(nèi)的色素主要是花青素，在酸性條件下呈紅色。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2.光合色素的吸收光譜葉綠素：吸收

和

。類胡蘿卜素：吸收

。藍(lán)紫光區(qū)紅光區(qū)藍(lán)紫光紅光藍(lán)紫光植物工廠為什么不用發(fā)綠光的光源？色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，較少吸收綠光。思考：葉綠素除了吸收紅光和藍(lán)紫光，其他可見光吸收嗎？能，只是吸收量較少。因?yàn)槿~綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。思考：為什么葉片呈綠色？秋冬季節(jié)為什么變黃了？（1）光照

光是葉綠體發(fā)育和葉綠素合成必不可少的條件。植物在缺光條件下影響葉綠素形成而使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。正常韭菜韭黃3、影響色素合成的因素（2）溫度

溫度過高或過低均降低合成速率，加速葉綠素降解。

秋天葉子變黃和早春寒潮過后秧苗變白等現(xiàn)象，都與低溫抑制葉綠素形成有關(guān)。氮、鎂：葉綠素的組分；

鐵、銅、錳、鋅：葉綠素酶促合成的輔因子。3、影響色素合成的因素（3）礦質(zhì)元素：

植物缺水會抑制葉綠素的生物合成，且與蛋白質(zhì)合成受阻有關(guān)。嚴(yán)重缺水時(shí)，葉綠素的合成減慢，降解加速，所以干旱時(shí)葉片呈黃褐色。3、影響色素合成的因素（4）水海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？拓展應(yīng)用教材P101綠藻：反射綠光紅藻：反射紅光褐藻：反射紅黃光１、1817年法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素。２、1865年德國植物學(xué)家薩克斯發(fā)現(xiàn)

——葉綠素集中在葉綠體結(jié)構(gòu)中捕獲光能的色素存在于哪里？顯微鏡下的葉綠體外膜內(nèi)膜基粒類囊體葉綠體基質(zhì)①多個(gè)類囊體堆疊形成基粒，色素和酶的附著面積增大，極大地?cái)U(kuò)展了受光面積，利于提高光能的利用率。②葉綠體基質(zhì)和類囊體膜上含有光合作用有關(guān)的酶。色素酶光合作用的場所：葉綠體葉綠體類囊體薄膜光合色素的分布：一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（二）

葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用2.葉綠體的功能恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一2、葉綠體的功能三棱鏡恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二照射水綿好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光的區(qū)域葉綠體中的色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。葉綠體的功能討論：1.恩格爾曼的第1個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。2.恩格爾曼在選材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處?實(shí)驗(yàn)材料的選擇妙：水綿，不僅具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且呈螺旋帶狀分布在細(xì)胞中，便于觀察；排出干擾的方法妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境排出了環(huán)境中氧氣和光的干擾；觀測指標(biāo)的設(shè)計(jì)妙：通過需養(yǎng)細(xì)菌的分布進(jìn)行檢測，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位；實(shí)驗(yàn)對照的設(shè)計(jì)妙：用極細(xì)的光束點(diǎn)投射，葉綠體上課分為獲得光照部位和無光照部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行黑暗條件下局部光照和完全暴露在光下的對照實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由光照引起的。葉綠體的功能討論：3.在第2個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？這是因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長的光照射下，葉綠體會釋放氧氣適于需氧型細(xì)菌在此區(qū)域的分布。4.綜上所述，你認(rèn)為葉綠體有什么功能?葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（二）

葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用

恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。結(jié)合其他的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，科學(xué)家們得出葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所這一結(jié)論。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，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。課堂小結(jié)色素分