5.4 光合作用与能量转化-【学生物探究说理】2023-2024学年高一生物同步精品备课资源（人教版2019必修1）

植物工厂 用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。 影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。 你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下， 生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。 1．靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 2．为什么要控制二氧化碳浓度，营养液成分和温度等条件？ 问题探讨 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化 江西生物组 东东老师 学习目标： 1．尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能。 2．运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 3．通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，说明光合作用过程，并从物质与能量观视角，阐明光合作用原理，认同人类对光合作用过程的认识过程是逐步的、不断发展的。 4．设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。 5．关注光合作用原理的应用。 捕获光能的色素和结构 Function of cell membrane 思考：植物工厂的绿色植物如何利用补照红/蓝/白光增产？有特定物质结构吗？ 高等植物光合作用的主要器官叶片大多绿色，含有绿色的色素。但绿色的植物幼苗有时会出现不含绿色色素的白化苗。白化苗由于不能光合作用，待种子中贮存养分耗尽就会死亡。 绿色植物绿叶中绿色的色素可能会捕获光能进行光合作用增产 一、捕获光能的色素 实验：绿叶中色素的提取和分离 Experiment: Extraction and separation of pigment from green leaves 2．分离原理：溶解在层析液中的绿叶色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开 1．提取原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇 思考：绿叶中究竟有哪些捕获光能的色素呢？ 思考：什么试剂可替代无水乙醇？层析液含有哪些物质，可由什么代替？ 一、原理 二、目的要求： 1．进行绿叶中色素的提取和分离；2．探究绿叶中含有几种色素 三、材料用具： 新鲜菠菜绿叶；干燥定性滤纸、试管、棉塞、试管架、研钵、玻璃漏斗、尼龙布、毛细吸管、剪刀、药匙、10mL量筒、天平；无水乙醇、层析液（20份60~90℃分馏的石油醚、2份丙酮和1份苯）、SiO2和CaCO3 95%乙醇加适量无水碳酸钠 20份石油醚、2份丙酮和1份苯；93号汽油 层析液 1cm 实验：绿叶中色素的提取 四．实验过程：①提取绿叶中的色素 称取5g菠菜叶、剪碎 加10mL无水乙醇、SiO2和CaCO3迅速充分研磨 过滤 用棉塞将试管口塞紧防止乙醇挥发和色素氧化 思考：得到的色素提取液绿色较淡的原因有哪些? ①研磨不充分（未加SiO2）/研磨太慢，乙醇挥发 ②未选新鲜绿叶（叶片发黄）或称取绿叶过少 ③加入无水乙醇过多，导致色素溶液浓度偏小 ④未加CaCO3或加入过少，导致色素被破坏，主要是叶绿素被破坏 实验：绿叶中色素的提取和分离 Experiment: Extraction and separation of pigment from green leaves 四．实验过程 色素均匀扩散，更好地分离 防止层析液在边缘扩散过快，使色素在滤纸上扩散均匀 笔墨中的色素会也能随层析液扩散， 污染从绿叶中提取的色素 细、直：使分离的色素带平整、不重叠 积累更多的色素， 使分离出的色素带清晰。 铅笔细线 实验：绿叶中色素的提取和分离 Experiment: Extraction and separation of pigment from green leaves 不能让滤液细线触及层析液： 防止色素溶解在层析液中， 导致实验失败观察不到色素带 防止层析液中的成分挥发 (因为丙酮、苯等有毒) 四．实验过程 实验：绿叶中色素的提取和分离 Experiment: Extraction and separation of pigment from green leaves 五．实验结果 上 下 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b （主要吸收蓝紫光和红光） （主要吸收蓝紫光） 类胡萝卜素 1/4 叶绿素 3/4 捕获光能的色素和结构 Function of ce