5.4光合作用与能量转化（第一课时）-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修一(1)

该高中生物学课件聚焦“光合作用与能量转化”，围绕绿叶中色素的提取分离实验、色素种类功能及叶绿体结构展开。通过玉米白化苗与正常植株对比导入，引导学生从现象探究色素提取分离原理，再分析色素吸收光谱与叶绿体结构功能，搭建“现象-原理-结构”的学习支架。 其亮点在于以探究实践为主线，实验设计从原理到异常分析（如色素提取液淡绿色原因）层层深入，结合恩格尔曼实验渗透结构与功能观（生命观念），课堂练习联系海洋藻类分布等实际情境培养科学思维。学生通过动手与思辨提升探究能力，教师可借助详实实验指导与分层练习高效教学。

探索生物课堂 5.4光合作用与能量转化 Time：2025.12 第5章 细胞的能量供应和利用 第一课时 目标素养 简述绿叶中色素的种类及其功能 说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点，认同叶绿体的结构与功能相适应 阐明“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法 通过对“绿叶中色素的提取和分离”实验的操作，提升实验探究能力 2 重点难点 02 01 难点 叶绿体适于进行光合作用的结构特点 通过学习经典实验学习实验的设计思路 重点 “绿叶中色素的提取和分离”实验的原理和方法 叶绿体适于进行光合作用的结构特点 3 01 新课导入 新课讲授 捕获光能的色素 叶绿体的结构适于进行光合作用 课堂小结 课堂练习 02 03 04 目录 4 新课导入 玉米白化苗很快就会死去,而正常植株可以不断生长,为什么? 白化苗由于不能形成叶绿素,不能进行光合作用,储存的养分耗尽就会死去 正常植株(绿色)含有叶绿素等能捕获光能的色素,能进行光合作用,可以不断生长 由此可见,捕获光能的色素对于光合作用十分重要,那么这些色素有哪些种类?具有哪些功能呢? 阅读本实验的课题“绿叶中色素的 和 ”说一说本实验可以分为哪两步？ 捕获光能的色素 提取 分离 一.实验原理 1.提取 2.分离 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绿叶中的色素 绿叶中的不同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 二.实验目的 进行绿叶中色素的提取和分离 探究绿叶中含有几种色素 阅读教材,总结提取和分离的实验原理分别是什么？ ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 三.材料用具 二氧化硅 碳酸钙 层析液 新鲜菠菜叶 无水乙醇 试管架 放有尼龙布的玻璃漏斗 研钵 培养皿 干燥定性滤纸 试管 量筒 天平 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 提取绿叶中的色素 制备滤纸条 画滤液细线 分离绿叶中的色素 提取 分离 分离前的准备工作 四.方法步骤 观察与记录 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 取材 研磨 过滤 收集 捕获光能的色素 实验材料为什么要选新鲜的绿叶? 研磨过程中二氧化硅和碳酸钙分别有什么作用？ 研磨时应注意什么？为什么？ 过滤时要将研磨液迅速倒入基部放一块单层尼龙布的玻璃漏斗中,为什么不能用纱布或滤纸? 制备滤纸条时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,目的是什么? 如何画滤液细线? 为什么要多画几次? 分离色素的方法叫纸层析法，它是如何操作的？ 为什么要用棉塞将装有层析液的试管口塞紧？ 纸层析时需要注意什么？避免什么？ 阅读教材相关内容，思考以下问题： ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 1.提取绿叶中的色素 四.方法步骤 取材 研磨 称取5g新鲜绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中 向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5~10mL无水乙醇，迅速、充分的进行研磨 二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 提取 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 四.方法步骤 取材 研磨 二氧化硅 碳酸钙 新鲜绿叶中叶绿素的含量较高 防止研磨时色素被破坏 有助于充分研磨 保证色素充分释放且挥发量少 1.提取绿叶中的色素 提取 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 称取5g新鲜绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中 向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5~10mL无水乙醇，迅速、充分的进行研磨 思考： 为什么不能用纱布或滤纸? 迅速、及时、塞严的目的? 捕获光能的色素 四.方法步骤 过滤 收集 纱布和滤纸易吸附色素 防止乙醇挥发和色素氧化 1.提取绿叶中的色素 提取 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(基部放一块单层尼龙布)进行过滤 将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严 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 捕获光能的色素 四.方法步骤 2.制备滤纸条 分离 保证色素在滤纸上均匀扩散 避免层析液在边缘扩散过快，使其同步到达细线 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 四.方法步骤 3.画滤液细线 分离 滤液细线要细、直、齐 使滤液细线含有较多的色素 使各色素扩散的起点相同 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀的画出一条细线（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1~2次 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口 【也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯】 捕获光能的色素 四.方法步骤 4.分离绿叶中的色素 分离 注意：不能让滤液细线触及层析液，防止色素溶解在层析液中，而不能在滤纸上扩散 层析液 防止层析液挥发 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 四.方法步骤 5.观察与记录 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 色素带位置的高低不一说明了什么？ 请分析滤纸条上4条色素带分别代表什么色素？ 4种色素中哪种色素在层析液中扩散速度最快？ 色素带宽窄不一说明了什么？ 各种色素的扩散速度不同 叶绿体中各类色素的含量不同 橙黄色→胡萝卜素 黄色→叶黄素 蓝绿色→叶绿素a 黄绿色→叶绿素b 扩散速度 慢 快 含量最高 含量最低 类胡萝卜素（占1/4） 叶绿素（占3/4） 四.方法步骤 5.观察与记录 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 五.交流讨论 1.若色素提取液呈淡绿色的，原因是什么？ ①选取的叶片放置数天或颜色不是浓绿色或称取的绿叶过少，色素含量少 ②加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小 ③碳酸钙未加或加入过少，部分色素分子被破坏 ④二氧化硅未加或加入过少，研磨不充分，色素未能充分提取出来 2.若色素带颜色较浅，原因是什么？ ⑤画滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少 ⑥层析时，部分滤液细线已触及层析液 同上4点 色素提取液 色素带 ——探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 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 ——色素的吸收光谱 捕获光能的色素 分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱 叶绿素 类胡萝卜素 ——色素的吸收光谱 主要吸收蓝紫光 主要吸收红光和蓝紫光 捕获光能的色素 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收 叶绿素和类胡萝卜素对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少 树叶为什么是绿色？ ——色素的吸收光谱 物理角度：叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射和透射，因此叶绿素呈现绿色，叶子也呈现绿色 生物角度：绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，所以叶片呈现绿色 捕获光能的色素 ——色素的吸收光谱 知识拓展 秋天、气温下降或叶片衰老时，叶绿素的含量减少，而类胡萝卜素较稳定，所以叶片显示类胡萝卜素的颜色，叶子变黄 枫树叶片等在秋天变红，是因为秋天降温，体内积累了较多的糖分以适应寒冷，可溶性糖多了就形成较多的红色花青素，叶子呈现红色 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？ 绿藻 含叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 褐藻 含某种叶黄素 主要吸收绿光蓝紫光，反射红黄光 红藻 含藻红素 主要吸收蓝紫光，反射红光 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收高，即到达深水层的光线是短波长的光，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褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层 浅水层 中水层 深水层 捕获光能的色素 ——色素的吸收光谱 知识拓展 藻类本身的颜色是反射出来的光 小组讨论，回答下列问题 1.叶绿体主要分布在哪些细胞内? 2.所有植物细胞都含有叶绿体吗? 3.在光学显微镜下,叶绿体是什么形状的? 叶绿体的结构适于进行光合作用 绿色植物的叶肉细胞 不是，如根尖细胞不含叶绿体 扁平的椭球形或球形 叶绿体的结构适于进行光合作用 4.电子显微镜下,叶绿体的结构具有哪些特点? 内膜 外膜 基质 基粒 类囊体 6.与光合作用有关的色素在哪里? 7.与光合作用有关的酶分布在哪里? 基粒:由类囊体堆叠形成 基质 双层膜 类囊体薄膜 类囊体薄膜和叶绿体基质 5.每个基粒都含有两个以上的类囊体,多的可达100个以上,这样的结构有什么好处? 极大的扩展了受光面积 叶绿体功能：吸收光能 叶绿体还有什么功能？ 叶绿体的结构适于进行光合作用 思考·讨论 恩格尔曼的实验 实验1：把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内,在黑暗中用极细的光束照射水绵,发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中;如果把装置放在光下,细菌则分布在叶绿体所有受光的部位 叶绿体的结构适于进行光合作用 该实验的结论是什么? 为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料？ 氧是由叶绿体在光下释放出来的 水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察 需氧细菌可确定释放氧气的部位 为什么选用黑暗并且没有空气的环境？ 为什么用极细的光束照射？ 将临时装片全部暴露在光下有什么巧妙之处？ 排除光线和氧的干扰 叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验 再次验证了实验结果 叶绿体的结构适于进行光合作用 思考·讨论 恩格尔曼的实验 实验2：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红光和蓝紫光区域 为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？ 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,叶绿体会释放氧气,适于需氧细菌在此区域分布 根据实验1和实验2，你认为叶绿体具有什么功能? 叶绿体能吸收光能(特定波长的光),用于光合作用放氧 叶绿体功能总结：叶绿体能吸收光能,用于光合作用放氧,是光合作用的场所 色素的提取 色素的分离 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绿叶中的色素 绿叶中的不同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 步骤 现象 课堂小结 1.绿叶中色素的提取和分离 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 课堂小结 2.绿叶体的功能 课堂练习 下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是(　　) A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发 B．水稻在收获时节，叶片中色素量变为(甲＋乙)<(丙＋丁) C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光 B 课堂练习 下图表示某同学做“叶绿体中色素的提取和分离”的实验改进装置，下列叙述，错误的是( ) A．应向培养皿中倒入层析液 B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处 C．实验结果应得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形) D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色 D 课堂练习 植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　) A A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示 叶绿素吸收640～660 nm的红光，导致水光解释放O2 课堂练习 叶绿体在细胞中的分布和位置受到动态调控称为叶绿体定位。光照强度稳定时，叶绿体的分布和位置不呈现明显的变化。化学处理破坏细胞内的微丝后，叶绿体定位出现异常。野生型拟南芥（WT）呈深绿色，对叶片的一部分（整体遮光，中间留出一条窄缝）强光照射1h后，被照射的窄缝处变成浅绿色，过程如下图。下列表述错误的是（     ） A．光学显微镜下可见到呈椭球形、球形的叶绿体 B．强光下浅绿色叶片条带的出现，是因叶绿体的位置和分布发生了变化 C．叶绿体的运动和位置的维持，可能需要借助微丝的作用 D．强光下叶绿体移到两侧，有利于叶肉细胞更充分地吸收光能 D 当光照较弱时，叶绿体汇集到细胞顶面，以最大限度接收光能，当光照较强时，叶绿体移动到细胞侧面，以避免强光的伤害 课堂练习 海洋中的藻类，依其颜色可分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的分布大致依次是浅、中、深水层。下列叙述错误的是（    ） A．绿藻细胞中光合色素分布在类囊体薄膜上 B．三种藻类所含的光合色素的种类存在差异 C．绿藻中的叶绿素的吸收光谱在蓝紫光区，呈现单峰曲线 D．海洋中的藻类存在这种差异是对不同光质条件适应的结果 C 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收高，即到达深水层的光线是短波长的光，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褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层，所以海洋中的藻类在水层中的分布差异是对不同光质条件适应的结果 同 学 们 再 见 Time：2025.12 Lavf55.19.104 $