5.4光合作用与能量转化（第一课时）课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦“光合作用与能量转换”第1课时，围绕绿叶中色素的提取分离、种类功能及叶绿体结构与功能展开，通过“人工光源生产蔬菜”问题探讨及白化苗实例导入，搭建从实际问题到捕获光能结构物质的学习支架。 其亮点在于以探究实践为核心（实验步骤详尽含异常分析）、科学思维为支撑（光谱分析实际问题+表格归纳色素特性），渗透结构与功能观（叶绿体结构适于光合作用），结合植物工厂光源选择等实例，助学生形成生命观念与解决问题能力，教师使用可提升教学效率与学生参与度。

第五章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转换（第1课时） 智慧植物工厂（视频） 靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 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。 为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件? 影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件也有外界条件，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 那么植物用于捕获光能的结构和物质是什么呢？ 思考 植物工厂 问题探讨 探究一 绿叶中色素的提取和分离 在玉米地里，有时可看见叶片中不含绿色色素的白化苗。白化苗由于不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡 玉米（白化苗） 玉米（正常苗） 问题3: 可见，叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？ 1. 色素提取和分离的原理分别是什么？ 2. 研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？ 3. 将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？ 4. 滤纸条一端为什么要剪去两角？ 5. 画滤液细线时应注意什么？ 6. 为什么不能让滤液细线触及层析液？ 阅读课本P97-98，并思考以下几个问题 一、捕获光能的色素 用 提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）。 1.实验原理 （1）提取原理 无水乙醇 可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代。 （2）分离原理 用 分离色素。 层析液 绿叶中的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。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 纸层析法 分离的方法 探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 一、捕获光能的色素 2.材料用具 新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶：色素含量高）、干燥的定性滤纸、研钵、无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙等。 3.方法步骤 （1）提取绿叶中的色素 （2）分离色素 （3）观察与记录 ①制备滤纸条 ②画滤液细线 ③分离绿叶中的色素 一、捕获光能的色素 ①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。 ②放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10mL 无水乙醇，迅速、充分地研磨。 SiO2 CaCO3 无水乙醇 作用 作用 作用 有助于研磨充分 防止色素被破坏 溶解、提取色素 （1）提取绿叶中的色素 巧记口诀： 石英砂，破细胞；碳酸钙，护色素；乙醇提，层析分。 1 2 一、捕获光能的色素 （1）提取绿叶中的色素 ③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。 ④将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。 盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。 4 3 一、捕获光能的色素 （2）分离色素——纸层析法 ①制备滤纸条 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1 cm处用铅笔画一条细的横线。 1cm 铅笔线 剪去两角 为什么要剪去两角？ 避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应），使其同步到达细线 一、捕获光能的色素 ②画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线（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，再画一两次。 ★注意：细齐直 目的：为了积累更多的色素使分离色素带更明显。 一、捕获光能的色素 ③分离色素 将适量的层析液倒入试管或烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）插入层析液（细线不能浸入）中，观察色素带及其颜色并记录。 注意：不能让滤液细线触及层析液，否则色素会被色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。 为何要盖上培养皿？ 防止层析液挥发，因其易挥发且有毒。 一、捕获光能的色素 （3）观察与记录 黄绿色(叶绿素b) 蓝绿色(叶绿素a) 黄色(叶黄素) 橙黄色(胡萝卜素) 色素分离后的结果 色素种类 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 最少 最高 最快 较少 较高 较快 最多 较低 较慢 较多 最低 最慢 叶绿素含量约占3/4 类胡萝卜素含量约占1/4 巧记规律：①顺序: 胡黄ab, 橙黄蓝绿黄绿; ②含量: ab多, 胡黄少; ③扩散速度: 胡跑最快, b在最后。 光合色素的功能： 吸收、传递、转化光能 异常分析 A.收集到的滤液绿色过浅的原因分析 B.滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带： 色素带 未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 使用放置数天的菠菜叶称取的绿叶过少，滤液色素(叶绿素)太少 一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏。 分析：为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？ 由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。 低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。 当温度低于7 ℃时，树叶中会生成花青素(存在于液泡，不用于光合作用)。 白光 可见光 760nm 400nm 光谱 红外光 紫外光 阳光通过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760 nm。不同波长的光，颜色不同。 白光 说明类胡萝卜素主要吸收什么光？ 0 450 500 550 600 650 700 400 50 100 吸收光能的百分比 波长/nm 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 色素带 色素 种类 色素 颜色 色素 含量 溶解度 扩散速度 吸收 光 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 叶绿素 （含量约占3/4） 类胡萝卜素（含量约占1/4） 小结：根据所学知识完成下列表格 蓝紫光和红光 蓝紫光 结合色素的吸收光谱分析实际问题 学以致用 植物工厂 植物工厂里为什么不用发绿的光源？ 绿色光源发出绿色的光，色素几乎不吸收绿光。 无色。因为太阳光由七色光组成，所以用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。 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？为什么？ 大棚蔬菜 结合色素的吸收光谱分析实际问题 学以致用 阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择“蓝紫光和红光”或“白光”的照明灯为蔬菜补充光源，为什么？ 色素主要吸收红光和蓝紫光，植物吸收利用的光能越多，光合作用越强，蔬菜产量才越高。 探究二 叶绿体的结构适于进行光合作用 如果把水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞放在光学显微镜下观察，可以看到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。不过，叶绿体内更精细的结构，就必须用电子显微镜观察才能看清楚。 ② ① ③ ④ (1)写出图中的①②③④所代表的结构： ①______________________ ②______________________ ③____________________ ④____________________ (2)叶绿体是如何增大生物膜面积的，优点? 叶绿体含有众多的基粒和类囊体,极大地扩展了生物膜面积。 (3)进行光合作用所必需的酶分布在叶绿体的哪些结构中? 类囊体薄膜上或者叶绿体基质中。 叶绿体内膜、外膜 叶绿体基质 叶绿体基粒 类囊体薄膜 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 1. 叶绿体的结构 水绵是一种多细胞植物，也是常见的真核生物，1881年，德国科学家恩格尔曼用水绵和好氧细菌做了这样的实验: 螺旋带状叶绿体 细胞核 好氧细菌 恩格尔曼的实验一： 氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 (1)实验的自变量和因变量是什么？ 自变量： 因变量： 叶绿体是否光照 （观测指标：好氧细菌的分布） 完全光照 叶绿体光照部位是否产生氧气 黑暗，无空气 极细光束照射 好氧细菌 2. 叶绿体的功能 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 (2)实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点：水绵的叶绿体呈___________分布，便于观察；用需氧细菌可确定 的部位。 (3)为何要除去小室中原有的空气？ 螺旋带状 释放氧气多 可排除空气中氧气的干扰。 (4)在黑暗中用极细的光束照射水绵有何巧妙之处？ 使叶绿体形成有光和无光部位,相当于一组对比实验。 (5)为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？ 和黑暗条件下用极细的光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放较多氧气，适于需氧细菌在此区域分布。 (1)为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？ 恩格尔曼的实验二 (2)综合上述分析，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 恩格尔曼的实验（二） 为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？ 三棱镜 好氧细菌 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 （蓝绿色） 叶绿素a （黄绿色） 叶绿素b （橙黄色） 胡萝卜素 叶 黄 素 （黄 色） 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 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 叶绿体是捕获光能、进行光合作用的场所。 结构 功能 构建网络 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（ ） × √ × 教材课后习题·概念检测 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 教材课后习题·概念检测 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所形成的，即红藻反射出红光，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光， 因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。 教材课后习题·拓展应用 【提示】 Lavf58.28.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.41.100 Lavf58.45.100 $