光合作用與能量轉(zhuǎn)換第1課時 高一上學期生物人教版必修1

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)葉子概念車

葉子概念車是一款能夠充分利用太陽能、風能以及空氣中的二氧化碳從而產(chǎn)生電能驅(qū)動的新能源汽車。車頂?shù)拇笕~子是一個光電轉(zhuǎn)化器，能把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。教學目標目標0102認同葉綠體的結(jié)構(gòu)特點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”實驗的原理，學會探究實驗的設(shè)計思路。（科學思維）？？問題探討植物工廠1.植物工廠和自然界相比有何優(yōu)勢？2.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？植物工廠可以通過人工精密的控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養(yǎng)液成分等外界條件?？臻g利用更充分可以避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導致光合作用強度低而造成的減產(chǎn)。同時，人工光源的強度和不同色光是可以調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長的情況進行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達到最大。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)思考：“白化苗”能持續(xù)正常地生長嗎？光合作用與細胞中的色素有關(guān)。思考：細胞哪些結(jié)構(gòu)含有色素？液泡：花青素葉綠體：多種光合色素不能進行光合作用，不能持續(xù)正常地生長。只有葉綠體中的色素可以捕獲光能。閱讀課本P98--101，思考討論下列問題：一、原理1、提取原理?2、分離原理（紙層析法）?二、各種實驗試劑的作用？無水乙醇:層析液?二氧化硅?碳酸鈣?三、實驗步驟？濾紙條上色素帶的色素種類？色素的顏色？色素的含量？色素的溶解度？色素的擴散速度？色素吸收的光譜？（1）提取原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。綠葉中色素在層析液(汽油)中的溶解度不同。（2）分離原理:（一）實驗：綠葉中色素的提取和分離一、捕獲光能的色素1.實驗原理溶解在無水乙醇中

提取方法:紙層析法分離方法:溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢不同色素隨層析液在濾紙上擴散速率不同而分開①研磨材料:5g鮮葉藥品SiO2——有助于研磨充分CaCO3

——防止色素被破壞無水乙醇——溶解色素2.實驗步驟②過濾：獲取綠色濾液（試管口加棉花防揮發(fā)）（1）提取色素1cm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處用鉛筆畫一條細的橫線；剪去兩角的原因？防止層析液在濾紙條的邊緣擴散過快而使形成的色素帶不整齊（2）制備濾紙條要求：（1）細直勻

（2）干燥后重復1—2次用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線（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（3）畫濾液細線濾液細線畫濾液細線4.分離綠葉中的色素（1）為何濾液細線不能觸及層析液？（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）插濾紙條層析液培養(yǎng)皿分離綠葉中的色素效果圖實驗結(jié)果：得到四條色素帶，說明綠葉中有四種色素；色素帶越遠，說明溶解度越大。橙黃色黃色藍綠色黃綠色胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素結(jié)果展示綠葉中光合素色的功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能

色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色黃色藍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色素的比較葉綠素由C、H、O、N、Mg構(gòu)成實驗中的材料試劑及操作目的過程操作內(nèi)容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠試劑二氧化硅碳酸鈣無水乙醇關(guān)鍵步驟研磨要迅速、充分盛濾液的試管口加棉塞用單層尼龍布過濾而不用濾紙分離色素試劑層析液關(guān)鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角濾液細線干后重復畫若干次，且要求細、直、齊濾液細線不能觸及層析液《金版》P120點撥提升

使濾液中色素含量高有助于研磨得充分（使色素充分釋放）防止研磨中色素被破壞（保護色素）溶解色素（提?。┓乐谷軇]發(fā)、提取更多色素防止溶劑揮發(fā)防止色素吸附在濾紙上分離色素防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快增加色素量，使分離的色素帶清晰防止色素溶解到層析液中使分離的色素帶平整、不重疊思維拓展在濾紙的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，色素隨層析液擴散，會得到近似同心環(huán)的4個色素圈，由外向內(nèi)依次是什么色素？分別是什么顏色？色素：胡蘿卜素、葉黃素、

葉綠素a、葉綠素b顏色：橙、黃、藍綠、黃綠練習：《金》P120例1、2、《金》P102例2、P1041、2、3、7例2.下列關(guān)于綠葉中色素的提取和分離實驗的相關(guān)說法正確的是()A.提取色素時需使用體積分數(shù)為75%的乙醇B.濾紙條上含量最多的葉綠素a呈現(xiàn)黃綠色C.葉綠素在層析液中的溶解度比類胡蘿卜素大D.研磨時若不加入碳酸鈣,得到的色素帶可能只有兩條1.下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實驗原理的敘述,正確的是（）A.加人少許二氧化硅可防止在研磨時葉綠體中的色素受到破壞B.用無水乙醇將葉綠體中的色素進行分離C.濾紙條最上面的色素帶呈黃綠色D.溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上擴散得越快DD2.某生物興趣小組利用韭菜和韭黃進行相關(guān)實驗,紙層析法分離色素的結(jié)果如下圖所示,下列說法錯誤的是()A.韭黃中缺少葉黃素、胡蘿卜素B.韭菜中含量最多的色素是葉綠素aC.圖中每種色素都能吸收藍紫光D.色素分離的原理是不同的色素在層析液中的溶解度不同3.在進行“綠葉中色素的提取和分離”實驗時,不能讓層析液沒及濾液細線的原因是()A.色素會溶解在層析液中而使實驗失敗B.濾紙上的幾種色素會混合起來不分散C.濾紙上的濾液細線會變粗而使色素太分散D.濾紙上幾種色素會擴散不均勻而影響實驗結(jié)果AA7.下圖為某次“綠葉中色素的提取和分離”實驗的結(jié)果示意圖,實驗材料分別為新鮮菠菜葉和一種藍細菌經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是()A.研磨時加入過量碳酸鈣會破壞色素B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液C.在未封閉的燒杯中進行層析時,需通風操作D.實驗驗證了該種藍細菌不含葉綠素bDP102【例1】在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中得到的色素帶顏色較淺,分析其原因可能是()①加入的丙酮太多②用無水乙醇代替丙酮③研磨時沒有加入CaCO3④研磨時沒有加入SiO2⑤選取的葉片的葉脈過多,葉肉細胞過少⑥畫濾液細線的次數(shù)少⑦使用放置數(shù)天的菠菜葉A.①②③⑦B.①②④⑤C.①③④⑤⑥⑦D.②③④⑤⑥C（1）濾紙條上色素帶顏色較淺原因分析①未加入二氧化硅，研磨不充分，色素未能充分提取。②稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素濃度小。③未加碳酸鈣或加入量過少，色素分子部分被破壞。④沒有選擇新鮮、濃綠的葉片，含色素少。(2)濾紙條色素帶重疊:沒經(jīng)干燥處理,濾液細線不能達到細、直、勻的要求,使色素擴散不一致造成的。4.綠葉中色素提取和分離實驗異常現(xiàn)象分析P102(3)濾紙條看不到色素帶:(4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶:①忘記畫濾液細線;②濾液細線接觸到層析液,且時間較長,色素全部溶解到層析液中。未加碳酸鈣導致葉綠素被破壞。材料：太陽光是由不同波長的光組合成的復合光，不同波長的光，顏色不同，可見光的波長是400-760nm；波長小于400nm的光是紫外光；波長大于760nm的光是紅外光。學生思考：1.四種光合色素吸收的是什么光？2.四種光合色素對光的吸收有什么差別呢？（二）色素的吸收光譜葉綠素溶液類胡蘿卜素溶液對比分析葉綠素主要吸收______________類胡蘿卜素主要吸收________藍紫光、紅光藍紫光400500600700波長/nm葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素吸收光能的百分比葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。練習：《金》P121例3、運用分析：為什么植物春夏葉子翠綠?而深秋則葉片金黃呢？

由于葉綠素的含量大大超過類胡蘿卜素，而使類胡羅卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來當溫度低于7℃時，樹葉中會生成花青素。情景設(shè)置1、溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜？為什么？2、溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的的光作為補充光源？為什么？因為葉綠素吸收最多的是光譜中的藍紫光和紅光，用這種方法可以提高光合作用強度。因為葉綠素對綠光吸收最少假如你是一位農(nóng)業(yè)小專家，受邀去一蔬菜大棚基地白色最好，其次是紅光或藍紫光，最次是綠光。3、為什么不用發(fā)綠色光的燈光作為補充光源？影響葉綠素合成的因素：（1）光照：光照是影響葉綠素合成的主要因素，植物在黑暗一般不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃；（2）溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進而影響葉綠素的合成；另外，低溫時葉綠素分子易被破壞，因此秋天葉片變黃；（3）礦質(zhì)元素：葉綠素中含有N、Mg等礦質(zhì)元素，若缺乏將導致葉綠素無法合成；正常韭菜韭黃(1)結(jié)構(gòu)外表：_______內(nèi)部___________：由_________堆疊而成↓決定(2)功能：進行____________的場所。雙層膜基質(zhì)基粒類囊體光合作用(3)物質(zhì)基礎(chǔ)在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的_________。在_____________上和______________中，還有許多進行光合作用所必需的酶。色素分子類囊體膜葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)二.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用：因為葉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。

為什么植物葉片呈現(xiàn)綠色？

這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位？恩格爾曼的實驗（一）現(xiàn)象：裝片中需氧細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中?，F(xiàn)象：裝片中需氧細菌分布在葉綠體所有受光的部位。結(jié)論：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。該實驗設(shè)計中是如何形成對照的？照極細光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對照閱讀課本101頁恩格爾曼的實驗，思考以下問題1、恩格爾曼第一個實驗證明了氧氣是由＿＿＿＿釋放出來的，葉綠體是進行＿＿＿＿＿的場所。2、在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，色素主要吸收＿＿＿＿＿＿＿＿，在這些區(qū)域光合作用強。3、綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？葉綠