5.4.1 光合作用与能量转化课件-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”，涵盖绿叶色素提取分离实验、色素种类功能及叶绿体结构功能。通过实验视频、问题驱动和思考讨论导入，构建“实验操作-结果分析-功能探究”的学习支架。 其特色在于以科学探究为主线，系统呈现实验步骤、失败原因及结果对比，结合恩格尔曼实验分析培养科学思维，通过叶绿体结构与功能联系强化生命观念。融入海洋藻类分布等实例，提升学生探究实践能力，也为教师提供丰富教学资源。

5.4 光合作用与能量转化 一、捕获光能的色素和结构 学习目标 1.通过提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能。 2.理解叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 1 绿叶中色素的提取和分离 绿叶中色素的提取的原理 绿叶中色素的分离的原理 1 2 色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取色素。 纸层析法 不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样色素就会随层析液在滤纸上扩散而分离开。 2 观看实验视频 绿叶中色素的提取和分离 1.提取绿叶中色素 称取、剪碎（新鲜的绿叶） 研磨 过滤 少许CaCO3： 少许SiO2： 有助于研磨充分 防止研磨中色素被破坏 单层尼龙布而非滤纸过滤： 色素易被滤纸吸附 及时用棉塞塞严试管口： 防止乙醇挥发和色素被氧化 新鲜： 色素含量高 4 2.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。 滤纸条为何要剪去两角？ 防止色素在滤纸条边缘扩散太快，导致色素带扩散不整齐。 3.画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液沿铅笔线均匀地画出一条细线（细、直、齐）(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地细线)。待滤液干后，再重复画一到两次。 待滤液干后： 防止滤液扩散而使滤液线过宽，影响分离效果 5 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 点击添加文本 4.分离滤液中的色素 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。 注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。 也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。 6 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 5.观察与记录 观察试管内滤纸条上出现几条色素带，以及每条色素带的颜色和宽窄。将观察结果记录下来。 结果分析 实验结果 7 实验失败原因分析 A.滤纸条上未得到色带 a.用清水代替无水乙醇进行提取 b.忘记画滤液细线 B.滤纸条上的色带颜色较浅 a.研磨不充分（或未加入SiO2） b.提取时加入的无水乙醇过多 e.所取的绿叶不新鲜或老叶，色素含量太少 c.滤液细线画的次数不够 C.滤纸条上的色带重叠 a.滤纸条上的滤液细线画得过粗或不整齐 b.滤纸条没经干燥处理 c.实验过程中滤液细线浸没到层析液中 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 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。 提出问题：这4种色素对光的吸收有什么差别？ 9 点击添加文本 对照组 实验组 由图可知，光合色素主要吸收红光和蓝紫光。 10 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 ①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 ②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰不同 叶绿素a、叶绿素b 类胡萝卜素 ③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光， 不吸收红光 11 学以致用 补什么颜色光？ 为何不补绿光？ 12 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。这种现象是与光能的捕获有关吗？ 思考·讨论 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 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 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。 14 总结：光合色素 影响叶绿素合成的三大因素 叶绿素不稳定，易分解 提出问题：光合色素存在于细胞的什么部位？ 阅读教材（p100）: 认识叶绿体的显微结构和亚显微结构，边读边画出叶绿体亚显微结构的平面图 叶绿体的结构 观察叶绿体的电镜照片: 1.A~D分别是什么结构？ 2.结合资料分析，类囊体为何适合色素的集中分布？ D B C A 16 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 走进经典——恩格尔曼实验一 1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？ 氧气是叶绿体在光下放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 思考：恩格尔曼实验设计巧妙之处有哪些？ 17 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 点击添加文本 ①实验选材妙，观测指标妙：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气的部位。 ②没有空气的黑暗环境（排除干扰方法妙）：排除了氧气和光的干扰。 ③用极细的光束点状投射（实验对照设计妙）：叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验，临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。 2.恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？ 18 点击添加文本 恩格尔曼实验二 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在红光区和蓝紫光区。 3.大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ 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，适于好氧细菌在此区域分布。 19 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 点击输入简要文本内容，文字内容需概况精炼的说明该分项内容licai2011专业设计…… 点击添加文本 叶绿体的功能 恩格尔曼实验：直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 之后研究发现：类囊体膜上和叶绿体基质中含有多种光合作用所必需的酶 结论：叶绿体是光合作用的场所。 结构决定功能，结构与功能相适应 资料2：在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必须的酶。 20 拓展延伸 除了光合色素，叶片中还存在花青素等非光合色素，它们是造就鲜艳花瓣的主要原因，很多叶片中也含有花青素。不同于脂溶性的光合色素，花青素是水溶性的，可用酸性水溶液进行提取和分离。 总结：植物色素 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 叶绿体 液泡 溶解性 脂溶性 水溶性 代表种类 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 颜色 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫 颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色 红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 总 结 提 升 【测评反馈】 B 1. 某同学利用新鲜的菠菜叶片进行"绿叶中色素的提取和分离"实验。下列关于该实验的叙述，正确的是（ ） A．使用层析液可以将绿叶中的色素提取出来 B．滤液细线过粗可能会导致滤纸条上色素带重叠 C．提取色素过程中加入碳酸钙可使更多色素被研磨出来 D．分离色素时，距离滤液细线最近的色素带呈黄色 【测评反馈】 D 2. 高等植物的光合作用依赖光合色素。图甲是绿叶中色素的吸收光谱图，乙是绿叶中色素分离的结果。下列叙述不正确的是( ) A．图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3 B．图甲中①主要吸收蓝紫光，不吸收红光 C．图乙中的条带1在层析液中的溶解度最大 D．秋天植物叶片变黄是因为图甲中的②③转化为① 3.在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如表所示（“+”表示使用，“-”表示未使用），其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为（ ） A、④①②③ B、②③④① C、②④①③ D、③②①④ C 一、概念检测 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。（ ） × √ × 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 课后习题 二、拓展应用 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光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海⽔深的地方。 2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势?又面临哪些困难?你对植物工厂的发展前景持什么观点?请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。 与传统生产方式相⽐,植物工生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、⽣长环境、上市时间等,但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。综述性短文只要证据确凿、逻辑清晰、⾔言之有理,就可以的。 $