5.4 光合作用与能量转换（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“捕获光能的色素和结构”，通过韭菜与韭黄、白化苗与正常苗的对比情境导入，引导学生推测色素与光能捕获的关系，搭建“问题-实验-原理-应用”学习支架，衔接色素提取分离实验及光合色素、叶绿体的系统知识。 其亮点在于情境贴近生活，如元代《农书》记载和白化苗实例，结合实验教学（原理、步骤、异常分析及圆形滤纸片改进）培养科学思维与探究实践能力，通过大棚补光、海洋藻类分布等实例深化结构与功能观的生命观念，助力学生提升知识应用能力，为教师提供丰富教学素材。

空气变馒头：农业工业化 与玉米合成淀粉相比，人工合成淀粉的能量转换效率提升了3.5倍，淀粉的合成速度提升了8.5倍，把此前2-3个月的自然淀粉合成时间缩短到数天。这意味着未来淀粉生产可脱离农业种植，实现工业化的车间制造，让人类有了太空生存的能力。 空气变馒头：农业工业化 自然界中太阳光能的输入、转化和捕获是生物圈得以维持运转的基础，光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。所以，有人将光合作用是“地球上最重要的化学反应”。 光合作用 第五单元 细胞的能量供应和利用 5.４ 光合作用和能量转换（第一课时） ——捕获光能的色素和结构 阐明色素提取和分离的实验原理和步骤。 说出叶绿体适于进行光合作用的结构。 说出光合色素的类型、含量和吸收光谱。 2 1 3 学习目标 PART 1 色素的提取和分离 目录 PART 2 捕获光能的色素 PART 3 叶绿体 情景导入（韭菜与韭黄） 元代《农书》：至冬，移根藏于地屋荫中，培以马粪，暖而即长，高可尺许，不见风日，其叶黄嫩，谓之韭黄。比常韭易利数倍。 情景导入（白化苗与正常苗） 白化苗因不能形成叶绿素，不能光合作用，待贮存的养分耗尽后死亡。 正常幼苗含绿色色素，能进行光合作用制造有机养料；可以正常生长。 能得出什么推论？ 叶片中的色素可能与光能的捕获有关。 哪些结构含色素 液泡：花青素 叶绿体：光合色素 注：仅叶绿体中的色素可以 捕获光能 如何提取和分离的叶绿体中的 色素呢？ PART 1 色素的提取和分离 光合色素的提取与分离 提取原理 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中， 可以用无水乙醇提取色素。 绿叶中色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散速度快，反之，则慢。 1.实验原理 分离 原理 分离方法：纸层析法 替代：体积分数95%乙醇+无水碳酸钠或丙酮 由石油醚、丙酮、苯混合而成 2.实验步骤 ⑤滤纸的一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细线。 减少边缘效应， 使色素带扩散均匀 防止油墨溶解于层析液影响实验 ⑥用毛细吸管吸取少量滤液沿铅笔线均匀地画出一条细线， 待滤液干后，再重复画一到两次。 细、直、齐：使分离出的色素带平整 积累更多的色素 ⑦ 将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液。 为什么不能让滤液细线触及层析液？ 防止色素直接溶解到层析液中 为何要塞上试管口？ 防止有毒的层析液挥发 光合色素的提取与分离 光合色素的提取与分离 3.实验结果 （橙黄色） （黄色） （蓝绿色） （黄绿色） 色素带的宽度说明？ 色素的含量 色素带离滤液细线的距离说明？ 色素的溶解度， 溶解度大的扩散速度越快 光合色素的提取与分离 从上到下颜色分别是？ 4.实验结论 光合色素的提取与分离 5.异常分析 ——色素提取： 收集到的滤液中绿色过浅 ①使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 ②一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低（应该多次少量加入）。 ③未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。 ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带 光合色素的提取与分离 5.异常分析 ——色素分离： ①色素带重叠： 滤液细线画后未干燥，细线未达到“细长直”使得色素扩散不一致。 ②无色素带： a忘记画滤液细线。 b滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 c白化叶 光合色素的提取与分离 a忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏； b所用叶片为“黄叶”。 ③滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带 5.异常分析 ——色素分离： 光合色素的提取与分离 6.圆形滤纸片分离色素的方法 思考:四个同心圆的色素带，从外往里颜色依次为？ 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？ 定性滤纸 培养皿 灯芯棉 光合色素的提取与分离 PART 2 捕获光能的色素 绿叶中的色素 叶绿素 (含量约占3/4) 类胡萝卜素 (含量约占1/4) 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 光合色素 1.光合色素的种类和含量 吸收、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能 叶绿素a: C55H72O5N4Mg 叶绿素b: C55H70O6N4Mg 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 2.光合色素的功能 光合色素 阳光是由不同波长的光组合成的复合光，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。 光合色素 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 类胡萝卜素溶液 光合色素 3.色素的吸收光谱实验结果 由图可以看出： ①叶绿素主要吸收_____________；类胡萝卜素主要吸收_______，不吸收红光。 ②光合色素吸收光的范围：光合色素只吸收可见光,叶绿素a吸收光谱的范围最大。 红光和蓝紫光 蓝紫光 光合色素 1.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。 2.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。 牛刀小试 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.叶片呈绿色的原因 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。 牛刀小试 影响叶绿素合成的因素 迁移应用 海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻、红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？ 牛刀小试 藻类 色素种类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 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 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素 主要吸收绿光蓝紫光， 反射红黄光 中水层：存在绿光、蓝紫光 红藻 叶绿素a、叶绿素d、 胡萝卜素、叶黄素、 藻红素、藻蓝素 藻红素 主要吸收蓝紫光, 反射红光 深水层：存在蓝紫光 扩展：藻类都必须含有的光合色素是叶绿素a,因为叶绿色a是转化 光能的色素。其他色素主要是吸收和传递光能。 牛刀小试 PART 3 叶绿体 结构： 功能： 双层膜：均光滑 类囊体堆叠形成基粒(增大了膜面 积，1g菠菜叶片类囊体面积为60m2) 基粒 类囊体薄膜上有色素和光合作用光反应相关酶 叶绿体基质：含DNA、RNA、核糖 体、光合作用暗反应相关酶 绿色植物细胞进行光合作用的场所；是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” 形态： 一般呈扁平的椭球形或球形 外膜 内膜 基质 核糖体 DNA 类囊体 基粒 叶绿体 （1）恩格尔曼实验一：水绵实验 需氧细菌只集中分布在叶绿体被光束照射水绵到的部位 需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位 在黑暗中 用极细光束照射水绵 完全曝光 无空气 水绵 + 需氧细菌 自变量： 因变量： 叶绿体是否光照 （观测指标：好氧细菌的分布） 叶绿体光照部位是否产生氧气 极 细 光 束 均匀光照 叶绿体 极 细 光 束 均匀光照 需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位 需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？ 设计： 选材： 水绵：叶绿体螺旋带状，易观察 好氧细菌：可确定O2产生部位 无空气的黑暗环境： 对照设置： 思考：1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？ 极细的光束：有光与无光对照 暴露阳光下：局部有光与完全曝光对照 排除O2和光的干扰 光合作用需要光；光合作用产生O2； 光合作用的场所是叶绿体。 叶绿体 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 思考： 1.为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？ 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 在此波长照射下，叶绿体会释放氧气多 2.综上所述，你认为叶绿体有何功能？ 物质和结构基础： 类囊体薄膜上——色素分子 类囊体膜和叶绿体基质——光合酶 （2）恩格尔曼实验二：三菱镜实验 综合上述两个实验可以得出： 叶绿体主要吸收红光与蓝紫光 用于光合作用放出O2。 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 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。 叶绿体 恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。 在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有多种进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 光合作用的探究历程 光学显微镜 电子显微镜 光合色素 光反应相关酶 光反应 基质：暗反应相关酶 暗反应 小结 [2024·贵州·高考真题]为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖 草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获 取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的 吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列 叙述错误的是(　　) A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 D 牛刀小试 谢谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.41.100 $