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1

第五章

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

光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。葉子概念車

葉子概念車是一款能夠充分利用太陽能、風(fēng)能以及空氣中的二氧化碳從而產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)的新能源汽車。車頂?shù)拇笕~子是一個(gè)光電轉(zhuǎn)化器，能把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。情景材料一情景視頻一

你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物工廠在人工精密的控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營(yíng)養(yǎng)液成分條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的蔬菜工廠完全依賴LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍(lán)色和白色光源。智慧植物工廠（視頻）合作探究一：靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？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。合作探究二：那么植物用于捕獲光能的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)是什么呢？

白化苗不能進(jìn)行光合作用，無法制造有機(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，說明其中有綠色的色素。一捕獲光能的色素合作探究三：可見，葉片中的色素與光能的捕獲有關(guān)。綠葉中有哪些色素呢？合作探究四：請(qǐng)自主閱讀課本P97-98頁，小組合作完成以下問題。一捕獲光能的色素1.研磨過程中加入無水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？2.將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴(yán)？3.濾紙條一端為什么要剪去兩角？4.畫濾液細(xì)線時(shí)為什么要細(xì)直勻？干燥后為什么要重復(fù)畫1—2次？5.為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？一捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)一捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)原理：提取原理：提取溶劑：分離原理：分離方法：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。紙層析法綠葉中色素在層析液(汽油)中的溶解度不同。溶解度大，擴(kuò)散速度快；溶解度小，擴(kuò)散速度慢實(shí)驗(yàn)原理無水乙醇可用①95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉或②丙酮來替代一捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)①稱?、诩羲棰厶砑英苎心ア葸^濾SiO2：使研磨更充分CaCO3：防止色素被破壞無水乙醇：溶解提取色素新鮮綠葉，色素含量高迅速：防止無水乙醇揮發(fā)和色素氧化充分：保證色素充分溶解并提取較多的色素尼龍布，不用濾紙，加棉塞2.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）提取色素一捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)1.色素提取時(shí)所用試劑及作用？無水乙醇：溶解色素；二氧化硅：使研磨更加充分；碳酸鈣：保護(hù)色素免于被破壞。2.研磨時(shí)應(yīng)注意什么？原因?yàn)楹?？迅速且充分。保證色素釋放的更加充分且揮發(fā)量少。注意：加少許的二氧化硅和碳酸鈣、10mL無水乙醇，進(jìn)行迅速、充分地研磨。3.分離色素的方法：分離色素的方法是“紙層析法”。

判斷：用紙層析法分離綠葉中的色素，常用的層析液是無水乙醇1cm

將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長(zhǎng)度略小于試管長(zhǎng)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；剪去兩角的原因？防止層析液在濾紙條的邊緣擴(kuò)散過快而使形成的色素帶不整齊一捕獲光能的色素2.實(shí)驗(yàn)步驟：（2）制備濾紙條注意：（1）濾液細(xì)線要細(xì)直齊

（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)線一捕獲光能的色素2.實(shí)驗(yàn)步驟：（3）畫濾液細(xì)線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）一捕獲光能的色素2.實(shí)驗(yàn)步驟：（4）分離綠葉中的色素培養(yǎng)皿石油醚、丙酮和苯的混合液層析液紙層析法葉綠素類胡蘿卜素綠葉中光合素色的功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能(占1/4)(占3/4)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）綠葉中光合素色的種類一捕獲光能的色素3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：合作探究五：請(qǐng)列表從色素顏色、含量、溶解度、擴(kuò)散速度等方面比較四種光合色素。一捕獲光能的色素綠葉中四種光合素色的比較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橙黃色最少最高最快黃色較少較高較快藍(lán)綠色最多較低較慢黃綠色較多最低最慢葉綠素由C、H、O、N、Mg構(gòu)成都不溶于水，能溶于無水乙醇等有機(jī)溶劑一捕獲光能的色素綠葉中四種光合素色的比較

相鄰色素帶間，距離最遠(yuǎn)的兩條帶是_______________

距離最近的兩條帶是__________________

胡蘿卜素、葉黃素葉綠素a、葉綠素b實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

如果用圓形濾紙?zhí)娲鸀V紙條做層析實(shí)驗(yàn)，應(yīng)在圓心處點(diǎn)樣。濾液在圓形濾紙上的擴(kuò)散結(jié)果是出現(xiàn)4個(gè)同心圓，最外面的是胡蘿卜素，向內(nèi)依次為葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。合作探究六：請(qǐng)小組合作分析以下異常情況原因：（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。一捕獲光能的色素4.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”。一捕獲光能的色素4.實(shí)驗(yàn)異常結(jié)果分析:實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

1.在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中得到的色素帶顏色較淺，分析其原因可能是（）①加入的提取液太多②用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇加入無水碳酸鈉代替無水乙醇③研磨時(shí)沒有加入碳酸鈣④研磨時(shí)沒有加入二氧化硅⑤取的葉片葉脈過多，葉肉細(xì)胞過少⑥畫濾液細(xì)線的次數(shù)少⑦使用放置數(shù)天的菠菜葉A.①③⑦

B．②④⑤

C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

2.下圖所示“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的裝置正確的是()一捕獲光能的色素

太陽光是由不同波長(zhǎng)的光組合成的復(fù)合光，不同波長(zhǎng)的光，顏色不同，可見光的波長(zhǎng)是400-760nm；波長(zhǎng)小于400nm的光是紫外光；波長(zhǎng)大于760nm的光是紅外光。情景材料二1.四種光合色素吸收的是什么光？2.四種光合色素對(duì)光的吸收有什么差別呢？合作探究七：請(qǐng)自主閱讀課本P98-99頁，小組合作完成以下問題。葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光色素提取液一捕獲光能的色素【四種色素對(duì)光的吸收】類胡蘿卜素色素提取液【四種色素對(duì)光的吸收】類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光一捕獲光能的色素色素溶液結(jié)論：一般情況下，光合作用吸收的光是可見光。葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。400500600700葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素一捕獲光能的色素合作探究八：植物工廠中利用的人工光源主要是紅色、藍(lán)紫色和白色的光源，為什么不用綠光？因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。

一捕獲光能的色素合作探究九：請(qǐng)自主閱讀課本P100-101頁，小組合作完成以下問題。1.這些色素存在于細(xì)胞中什么部位呢？2.為什么葉綠體結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用？3.葉綠體除吸收光能還有什么功能？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1.光合作用的場(chǎng)所：葉綠體葉綠體類囊體薄膜2.光合色素的分布：二葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用

色素、酶是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。二葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用合作探究十：在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有何巧妙之處？3.恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證葉綠體是光合作用的場(chǎng)所水綿：葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察好氧菌：可確定釋放氧氣的部位水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗

無空氣好氧細(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二葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用3.恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)（一）恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)(視頻)①氧氣是葉綠體釋放出來的②葉綠體是綠色植物光合作用的場(chǎng)所合作探究十一：分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論？合作探究十二：實(shí)驗(yàn)為啥在沒空氣的黑暗環(huán)境中進(jìn)行？沒空氣：排除氧氣的干擾黑暗：排除極細(xì)光束外的光的干擾光照多與光照少形成對(duì)照黑暗與完全曝光形成對(duì)照二葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗

無空氣好氧細(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合作探究十三：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中如何形成對(duì)照？合作探究十四:恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處是？前后對(duì)照恩格爾曼實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處（1）巧選實(shí)驗(yàn)材料：選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可以準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧氣的部位。（2）巧妙排除干擾因素：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。（3）巧妙設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)：用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)；臨時(shí)裝片暴露在無空氣的光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧型細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。葉綠體中光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光葉綠體吸收光能用于光合作用放氧氣二葉綠體的結(jié)構(gòu)