5.4 光合作用与能量转化（第1课时）课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.4 光合作用与能量转化 第1课时 捕获光能的色素和结构 第2课时 光合作用的过程 第3课时 影响光合作用的因素及应用 1 教学目标 1、阐明绿叶中色素的提取和分离实验的原理与方法 2、说出植物捕获光能的色素的种类和作用 CONTENTS 目 录 01 捕获光能的色素 02 叶绿体的结构及功能 3 情景导入 绿叶中的色素有哪些?这些色素有什么作用呢? 《苏幕遮·怀旧》 宋代范仲淹 碧云天,黄叶地，秋色连波,波上寒烟翠。 山映斜阳天接水，芳草无情,更在斜阳外。 （绿叶）叶绿体 液泡（秋后红叶） 叶绿素 类胡萝卜素 花青素（不同PH） 脂溶性色素 水溶性色素 光合作用有关 光合作用无关 糖类积累 捕获光能 情景导入 白化苗 正常苗 白化苗无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。 正常幼苗进行光合作用，制造有机养料。 事实： 推论: 光能的捕获与叶片颜色有关 分析，提出假设： 光能的捕获需要绿叶所含的色素 01 捕获光能的色素 6 01 捕获光能的色素 1 提取绿叶中的色素 探究·实践 绿叶中色素的提取与分离 提取原理 实验用品及作用 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中（P98背） 色素提取时，研磨叶片会导致液泡中的有机酸释放，破坏叶绿素，碳酸钙可以中和酸性物质，保护叶绿素。 7 01 捕获光能的色素 《绿叶中色素的提取》视频 01 捕获光能的色素 绿叶中色素的提取和分离 实验 1.实验原理： 提取原理： 提取方法： 分离原理： 分离方法： 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 纸层析法 绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度不同。 溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢 实验原理 无水乙醇 01 捕获光能的色素 绿叶 二氧化硅和碳酸钙 无水乙醇 单层尼龙布 棉塞 实验步骤 （1）绿叶色素的提取 01 捕获光能的色素 1cm 将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线； 剪去两角的原因？ 防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐 （2）制备滤纸条 01 捕获光能的色素 注意：（1）滤液细线要细直匀 （2）干燥后重复1—2次 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次； 防止色素带重叠而影响分离效果 增加色素量，使分离出的色素带清晰 滤液细线 画滤液细线 （3）画滤液细线 01 捕获光能的色素 ①为何滤液细线不能触及层析液？ （防止色素溶解在层析液中） ②为何要盖上培养皿？ （防止层析液挥发，因其易挥发且有毒） （4）分离绿叶中的色素 插滤纸条 层析液 培养皿 石油醚、丙酮和苯的混合液 01 捕获光能的色素 实验结果 分离绿叶中的色素效果(视频) 01 捕获光能的色素 叶绿素 类胡萝卜素 绿叶中光合素色的功能：吸收、传递和转化光能 (占1/4) (占3/4) 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色） 绿叶中光合素色的种类 实验结果 01 捕获光能的色素 色素含量(色素带宽度): 叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 溶解度(扩散速度): 胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 距离最远: 距离最近： 叶黄素和胡萝卜素 叶绿素a和叶绿素b 实验结果 请列表从色素颜色、含量、溶解度、扩散速度等方面比较四种光合色素。 01 捕获光能的色素 绿叶中四种光合素色的比较 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 最少 最高 最快 黄色 较少 较高 较快 蓝绿色 最多 较低 较慢 黄绿色 较多 最低 最慢 叶绿素由C、H、O、N、Mg构成 请小组合作分析以下异常情况原因：收集的滤液绿色过浅、滤纸条色素带重叠、滤纸条看不到色素带等。 01 捕获光能的色素 （1）收集的滤液绿色过浅的原因分析 ➊未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 （2）滤纸条色素带重叠 没等干后再划线、滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。 ➋菠菜叶不新鲜，滤液色素(叶绿素)太少。 ➌一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低 ➍未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 4.实验异常结果分析: 01 捕获光能的色素 （3）滤纸条看不到色素带 ➊忘记画滤液细线。 ➋滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。 （4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带： 忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 4.实验异常结果分析: 思考：如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？ 会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为_____________？ 叶绿素b 叶绿素a 叶黄素 胡萝卜素 胡-黄-a-b 01 捕获光能的色素 01 捕获光能的色素 太阳光是由不同波长的光组合成的复合光，不同波长的光，颜色不同，可见光的波长是400-760nm；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。 1.四种光合色素吸收的是什么光？ 2.四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？ 请自主阅读课本P98-99页，完成以下问题。 01 捕获光能的色素 色素溶液 测定色素对不同波长光的吸收情况，而色素颜色由其反射的光所决定。 结论：一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 思考：植物工厂里为什么不用发绿光的光源？（P99旁栏思考） 色素几乎不吸收绿光，无法用于光合作用制造有机物。 习题巩固 1.银杏的叶秋季为什么变黄了？ 秋季，叶片的叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。 2.秋天枫叶变红色的原因是什么？ 秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。 3.叶片呈绿色？ 正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1， 且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。 习题巩固 4.用这种方法有什么好处？不同 颜色的光照对植物的光合作用 会有什么影响？ 5.为什么不使用绿色的塑料薄膜 或补充绿色光源？ 选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选红光和蓝紫光。 红光是长波更容易被吸收。 02 叶绿体的结构及功能 25 02 叶绿体的结构及功能 色素 酶 1.光合作用的场所： 叶绿体 叶绿体类囊体薄膜 2.光合色素的分布： ①多个类囊体堆叠形成基粒，色素和酶的附着面积增大，极大地扩展了受光面积，利于提高光能的利用率。 ②叶绿体基质和类囊体膜上含有光合作用有关的酶。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。 02 叶绿体的结构及功能 二、叶绿体功能的实验验证 1.实验者 德国科学家恩格尔曼 2.实验材料 水绵 易于观察，作为释放氧气的观察指标。 注：水绵的叶绿体呈螺旋 带状分布，细菌为需 氧菌，可以运动。 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 叶绿体光合作用释放氧气 3.恩格尔曼的实验（一） 1、恩格尔曼此实验的结论是？ 相互对照 02 叶绿体的结构及功能 02 叶绿体的结构及功能 设计： 选材： 水绵：叶绿体螺旋带状，易观察。 好氧细菌：可确定氧气产生部位。 1、无空气的黑暗环境： 2、在选材、实验设计上有何巧妙之处？ 3.恩格尔曼的实验（一） 2、极细光束点状照射： 叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。 3、黑暗、局部光照、全曝光： 再次验证实验结果。 排除氧气和光的干扰。 02 叶绿体的结构及功能 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 吸收光能用于光合作用放氧 4.恩格尔曼的实验（二） 1、为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？ 2、综上所述，你认为叶绿体有何功能？ 02 叶绿体的结构及功能 归纳叶绿体的结构适于进行光合作用的原因： 2、在_____________上和______________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 叶绿体基质 类囊体薄膜 1、叶绿体内有众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积，类囊体膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子； 习题巩固 1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 (1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。 （ ） (2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。 （ ） (3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。 （ ） ✘ ✓ ✘ 习题巩固 2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述错误的是（ ） A.所有植物细胞中都含有 4 种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素 C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 A 谢谢观看 THANKS 34 Lavf58.20.100 Lavf58.41.100 $$