5.4 光合作用与能量转化（第1课时）- 【易备课】2024-2025学年高一生物同步备课实用课件（人教版2019必修1）

第4节 光合作用与能量转化 贺老师 第3章 细胞的基本结构 1 叶子概念车（光合作用汽车） 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径 。因此,有人称光合作用是“地球上最重要的化学反应" 植物捕获光能需要特定的物质和结构，是什么呢？ 它为什么可以不使用汽油呢？ 这款光合作用汽车的能量来源是什么？ 太阳能 电能 机械能 2 植物的叶片多数是绿色的，说明其中 有绿色的色素。玉米中有时会出现白化苗。 证明： 绿叶中的色素究竟有哪些呢？ 正常玉米植株和白化玉米植株 “白化苗”能持续正常地生长吗？ 不能，白化苗不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。 捕获光能的色素 光合作用需要色素 绿叶中的色素可能与光能的捕获有关 叶绿体像太阳能电池板一样能够吸收和转化光能 3 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 1 提取绿叶中的色素 （1）提取原理:叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于 ，因此可用 等有机溶剂来提取。 有机溶剂 无水乙醇 1. 实验原理 p98 （2）分离原理:各种色素在___________中的__________不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上的_____________,反之则慢。 层析液 溶解度 扩散更快 2.实验方法 （1）提取方法： （2）分离方法： 过滤法 纸层析法 同学们阅读p93页第一段 4 观看《绿叶中色素的提取》视频 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 5 SiO2 无水乙醇 CaCO3 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 叶绿体中的色素不溶于水，水分多了不利于色素的提取。 迅速且充分。保证色素溶解的更加充分且挥发量少。 ③色素提取时所用试剂及作用？ ①菠菜叶放置24-36小时的原因？ ②研磨时应注意什么？原因为何？ 任务1：根据视频回答相关问题。 使研磨充分 溶解色素 色素提取时，研磨叶片会导致液泡中的有机酸释放，已知在酸性条件下，叶绿素分子中的Mg2+可以被H+取代，导致叶绿素被破坏。 中和酸性物质，保护叶绿素 6 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 1.滤纸条为什么要剪去两角？ 2.滤液细线的划线原则？ 3.层析液能否没过滤液细线？ 4.分离后的色素有几种？ 2 分离绿叶中的色素 7 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 2 分离绿叶中的色素 1.滤纸条为什么要剪去两角？ 减少边缘效应，使层析液在滤纸条上扩散均匀。 2.滤液细线的划线原则？ ★要求：细、直、齐 注意：待滤液干后，再画一两次。增加滤液细线中色素的含量，使分离色素带清晰。 防止色素溶解在层析液中 8 2 分离绿叶中的色素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 4.分离后的色素有几种？有何差异？ （橙黄色） （黄 色） （蓝绿色） （黄绿色) 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 类胡萝卜素 （含量约占¼） 叶绿素 （含量约占¾） 色素带条数—— 色素的扩散速度—— 代表色素的种类 与溶解度有关 光合色素 9 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 1.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置。 应将滤液滴在a处还是b处？ 实验改进与思考 定性滤纸 培养皿 灯芯棉 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 四个同心圆的色素带，从外往里 依次为 。 思考: 10 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 (4)绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 ①使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 滤液细线画得过粗或不整齐，使色素扩散不一致造成的。 a.收集到的滤液中绿色过浅的原因分析 b.滤纸条色素带重叠 ②未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。 ③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。 ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 11 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同，一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。 不同色素对光的吸收差异 阳光(白光)在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 4种光合色素吸收的是什么光？四种光合色素对光的吸收有什么差别吗？ 同学们知道吗，太阳光其实是一种复合光 12 捕获光能的色素 由图可知，光合色素主要吸收 和 。 对照组 实验组 单一变量： 有无光合色素 红光 蓝紫光 13 2 光合色素的吸收光谱 ①叶绿素主要吸收 和 。 ②叶绿素a和叶绿素b的 不同。 ③类胡萝卜素主要吸收 ，不吸收 。 红光 蓝紫光 吸收峰值 蓝紫光 红光 14 问题1: 为什么大多植物的叶片是绿色的？ ①正常叶片中叶绿素含量较高，约占75%， ②植物对绿光吸收最少，绿光被反射出来。 问题3: 枫叶为什么是红色的？ 秋天温度降低，叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄。 问题2: 为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？ 秋天时，低温和植物体内积累的可溶性糖有利于液泡中花青素的形成，花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶片呈现红色。 15 捕获光能的色素 问题4:冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？ 应选无色的大棚塑料薄膜。因为太阳光由七色光组成，所以用无色的大棚塑料薄膜，植物可以获得更多的光能。 问题5:阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ 应选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。 16 电镜下 捕获光能的色素 类囊体 外膜 内膜 光镜下 基粒 基质 类囊体薄膜、叶绿体基质 色素分布： 类囊体薄膜上 酶分布： 捕捉光能的色素在细胞中的哪个部位？ 色素　 酶 叶绿体内有如此多的类囊体堆叠成基粒，优点是？ 极大地扩展了受光面积， 扩大色素和酶的附着位点。 类囊体 基粒 堆叠 17 恩格尔曼的实验一 水绵： 需氧细菌： 光照、黑暗 需氧菌聚集部位 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。 氧是由 叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所 需氧细菌可确定释放O2的部位。 极 细 光 束 没有空气的黑暗环境， 极细光束照射 均匀光照 实验材料： 自变量： 因变量： 结 论： 结 果： 细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 叶绿体除吸收光能外还有什么功能？ 18 恩格尔曼的实验二 现象：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在 区域。 叶绿体中的色素主要通过吸收红光和蓝紫光来进行光合作用。 →叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 红光和蓝紫光 结论： 19 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶 黄 素 叶绿素 （约占3/4，主要吸收红光和蓝紫光） 类胡萝卜素 （约占1/4，主要吸收蓝紫光） 绿叶中的色素 （橙黄色） （黄 色） （蓝绿色） （黄绿色） 叶绿体 双层膜 基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒 光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质 功能 结构 类囊体 基粒 堆叠 叶绿体是捕获光能、进行光合作用的场所。 20 二、拓展应用p101 1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ 有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的红光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。 21 p101：海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请解释。 藻类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层：存在红光和蓝紫光。 褐藻 某种叶黄素 主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层：存在绿光、蓝紫光 红藻 藻红素 主要吸收蓝紫光,反射红光 深水层：存在蓝紫光 22 国际顶级学术期刊《科学》（Science）：我国科学家成功实现了无需任何植物，直接利用二氧化碳合成淀粉分子的全过程 23 现代温室大棚的“神器” 红色日光灯 红色/蓝色LED灯 二氧化碳发生器 24 探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》 (3)实验步骤 绿叶 SiO2和CaCO3 无水乙醇 单层尼龙布 棉塞 25 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$