5.4.1 捕获光能的色素和结构课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第5章 细胞的能量供应与利用 第4节 捕获光能的色素和结构（第1课时） 人教版 生物学 必修1 SZ-LWH 1.尝试提取绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及功能。（重点） 2.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。（难点） 1.生命观念：认同叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应。 2.科学思维：理解“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理，学会探究实验的设计思路。 3.社会责任：通过了解彩稻种植，体会乡村振兴新模式，树立科技与生活联系的观念。（首课思政育人点） 学习目标 素养要求 课标要求 说明植物细胞的叶绿体从太阳中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖和氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 目标引领 SZ-LWH 科技赋能乡村振兴——走进彩稻世界 彩色水稻是通过人工选择和改良培育出来的一种特殊品种，与传统的白色水稻相比，它在颜色上有着明显的区别。目前市面上有红色、黑色、紫色等多种颜色的彩色水稻。这些水稻不仅在颜色上与传统水稻不同，其口感和营养价值也有所提升。彩色水稻富含多种维生素和矿物质，对人体有着显著的保健作用。 乡村振兴是当前我国发展的重要战略，而彩色水稻正是乡村振兴的有力助推者。首先，彩色水稻的种植种植适应性强，可以在各类土壤和气候条件下生长，特别适合农村地区的种植。无论是山区、丘陵还是平原，只要有适合水稻种植的条件，都可以种植彩色水稻。这种特性使得乡村地区有更大的发展空间，可以充分利用土地资源发展增收项目。 首课思政育人 问题激疑 SZ-LWH 从袁隆平院士研发的杂交水稻解决了中国人的温饱问题(席德, 2015)，再到李家洋院士团队研发的双季早粳稻品种，让以后每年好吃的优质新米可以提前两三个月端上餐桌，我国特色粮食安全之路越走越稳健，越走越宽广。当然，除了提高水稻产量、研制能够对抗恶劣环境的新品种外，我国科学家还尤其热衷于让水稻更有营养。 绿叶稻中捕获光能的色素只有叶绿素吗？ 在实验中寻找证据！ 首课思政育人 问题激疑 SZ-LWH 白化苗 正常苗 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 正常幼苗进行光合作用，制造有机养料。 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。 一、捕获光能的色素 自主探究 SZ-LWH 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 叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有机溶剂。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。 自主探究 SZ-LWH 6 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 自主探究 SZ-LWH 观看绿叶中色素提取实验视频，阅读教材98页探究实践内容，回答以下问题。 1.菠菜叶放置24-36小时的原因，能不能选用白菜做实验材料？ 2.色素提取时所用试剂及作用？ 3.研磨时应注意什么？原因为何？ 4.为什么选用单层尼龙布过滤？ 自主探究 SZ-LWH 用放置24-26小时的菠菜叶，防止水分过多影响提取效果；白菜中所含的叶绿素少，影响提取效果 无水乙醇用于溶解色素，二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。 研磨应迅速，少量多次加入无水乙醇，减少乙醇挥发；研磨应充分，使叶绿体充分破坏，色素完全释放 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。 延迟符 SZ-LWH 某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，请结合实验步骤分析可能的原因有哪些？ (1)未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出来； (2)称取绿叶过少或加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小； (3)未加入碳酸钙或加入过少，部分色素分子被破坏。 合作解疑 SZ-LWH 2 分离绿叶中的色素 分离色素的方法： 层析液 培养皿 “纸层析法” 分离色素的原理： 不同色素在层析液中的溶解度不同。 溶解度高的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度低的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。 自主探究 SZ-LWH 观看绿叶中色素分离实验视频，阅读教材98页探究实践内容，回答以下问题。 1.滤纸条为什么要剪去两角？ 2.滤液细线的划线原则？ 3.层析液能否没过滤液细线 4.分离后的色素有几种？ 自主探究 SZ-LWH 避免边缘效应，使层析液同步到达细线 细、直、齐、浓；为保证有足够的色素，可多次重复划线 层析液不能没及滤液线；防止色素溶解在层析液中 自主探究 SZ-LWH 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 实验结果 滤纸条上的色素带分布说明了绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不同。同时由于 4 种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。 色素分离 滤纸条上色素的分布情况说明了什么？ 自主探究 SZ-LWH 案例分析 甲同学在提取绿叶中色素的实验中一次加入了大量的无水乙醇，乙同学在色素分离实验中，不小心将滤液细线浸没在层析液中。请问这两位同学的实验结果是否会受到影响？ 合作解疑 SZ-LWH (1)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析 (3)滤纸条看不见色素带 ①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 滤液细线画得过粗。 ①忘记画滤液细线。②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。 绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 （2）滤纸条色素带重叠 精讲点拨 SZ-LWH 绿叶中光合色素的种类 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） 写出各种光合色素的含量排序。 色素含量：叶绿素a > 叶绿素b > 叶黄素 > 胡萝卜素 精讲点拨 SZ-LWH 过渡：那不同种类的色素对光的吸收有什么差异呢？ 17 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。 自主探究 SZ-LWH 叶绿素a和叶绿素b：主要吸收 ； 胡萝卜素和叶黄素：主要吸收 。 蓝紫光和红光 蓝紫光 光合色素的吸收光谱 自主探究 SZ-LWH 1.写出图中的①②③所代表的结构： ①________________________ ②________________________ ③________________________ 阅读教材P100中间三段内容, 完成以下问题： 二、叶绿体的结构适于进行光合作用  叶绿体内膜、外膜 叶绿体基质 叶绿体基粒 类囊体 外膜 内膜 基质 (含有与光合作用有关的酶) (类囊体薄膜上有色素和与光合作用有关的酶) 基粒 自主探究 SZ-LWH 20 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.联想：线粒体？体现了什么样的生物学观点？ 结构和功能相适应 4.进行光合作用所必需的酶分布在叶绿体的哪些结构中? 进行光合作用所必需的酶分布在叶绿体的基粒的类囊体薄膜上或者叶绿体基质中。 自主探究 SZ-LWH 21 合作探究 结合教材P100“思考·讨论”的内容讨论下列问题: 黑暗中用极细光束照射 黑暗 无空气 完全暴露在光下 细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 细菌分布在叶绿体所有受光的部位 恩格尔曼的实验一：1881年德国科学家恩格尔曼的实验 叶绿体的功能 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。 （叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧） 自主探究 SZ-LWH 22 1.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。 2.为何要除去小室中原有的空气？ 螺旋带状 释放氧气多 选用没有空气的环境，可排除空气中氧气的干扰。 3.在黑暗中用极细的光束照射水绵有何巧妙之处？ 用极细的光束照射，使叶绿体形成有光和无光部位，相当于一组对比实验。 4.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。 分析叶绿体的功能 精讲点拨 SZ-LWH 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，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。 5.为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？ 光 三棱镜 临时装片 好氧细菌 水绵 好氧细菌 恩格尔曼的实验二 6.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。 叶绿体的功能 精讲点拨 SZ-LWH 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。 拓展延伸 SZ-LWH 25 1.冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？ 2.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(蓝紫光或红光/白光)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ 无色。由于太阳光由七色光组成，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得的光能更多。 提示：蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高。 拓展延伸 SZ-LWH 26 叶绿体的结构 原理 过程 易溶于有机溶剂 取材→研磨→过滤→收集 在层析液中的溶解度不同，溶解度高的扩散速度快 制备滤纸条→画滤液细线→分离色素 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 光合作用的场所 提取 分离 叶绿体的功能 决定 基粒 内膜 外膜 基质 平滑 吸收光能 功能 色素 结果 叶绿素a 种类 3/4 1/4 知识建构 SZ-LWH (1)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分(　　) (2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快(　　) (3)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光(　　) (4)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(　　) × × × × (5)没有叶绿体的生物无法进行光合作用(　　) (6)植物细胞都含有叶绿体(　　) (7)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中(　　) × × × 巩固训练 SZ-LWH 1．某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是(　　) A．①   B．①② C．①②③   D．①②③④ √ 巩固训练 SZ-LWH 2．如图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是(　　) A．①具有选择透过性                      B．吸收光能的色素分布在②上 C．与光合作用有关的酶只分布在③中      D．叶绿体具有双层膜 √ 巩固训练 SZ-LWH Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $