5.4 光合作用与能量转化 第1课时课件-高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章细胞的能量供应和利用

炎炎烈日之下，岩石变得很烫，这是因为照射在岩石上的光能转变成热能，而组成岩石的分子并未发生化学变化。岩石旁边的植物同样遭到暴晒，却并未变得发烫。是不是植物不吸收光能呢？当然不是。植物的叶片不但能吸收光能，而且能通过光合作用，将一部分光能转变成储存在有机物中的化学能。

细胞的生命活动是需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。

细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？

第4节光合作用与能量转化(第1课时)目标010203进行绿叶中色素的提取和分离。简述绿叶中色素的种类及功能。教学目标运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。

你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依赖LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。1.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。植物工厂问题探讨讨论：

你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依赖LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。1.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？植物工厂问题探讨讨论：

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。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。植物通过什么物质捕获并转化光能呢？在植物工厂里，人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量。在自然界，则是万物生长靠太阳。

一捕获光能的色素和结构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。一、捕获光能的色素和结构正常玉米植株（绿色）叶片中含绿色的色素白化玉米植株（白色）叶片不含绿色的色素这说明光合作用需要色素去捕获光能。（一）捕获光能的色素请自主阅读课本P98，完成以下问题。1.色素提取和分离的原理和方法是什么？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.画滤液细线时为什么要细直匀？干燥后为什么要重复画1-2次？6.为什么不能让滤液细线触及层析液？探究·实践绿叶中色素的提取和分离提取色素绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。分离色素1、实验原理原理：方法：用无水乙醇提取色素。原理：方法：绿叶中不同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。纸层析法(让绿叶中的色素随着层析液在滤纸上扩散而分开)探究·实践绿叶中色素的提取和分离色素含量高3、实验材料：2、目的要求:①进行绿叶中色素的提取和分离

②探究绿叶中含有几种色素新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）剪碎加药品研磨过滤无水乙醇：溶解色素二氧化硅：有助于研磨得充分碳酸钙：防止研磨中色素被破坏防止溶剂挥发，使更多色素溶解在无水乙醇中迅速、充分：单层尼龙布：（不用滤纸）试管口用棉塞塞严：①提取绿叶中的色素防止无水乙醇挥发防止色素吸附在滤纸上，导致滤液中色素含量降低。4、方法步骤：探究·实践绿叶中色素的提取和分离1cm

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；防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐②制备滤纸条剪去两角的原因？探究·实践绿叶中色素的提取和分离4、方法步骤：要求（1）滤液细线要细、直、齐。

（2）干燥后重复1—2次

用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（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，再重画一到两次；防止色素带重叠而影响分离效果增加色素量，使分离出的色素带清晰滤液细线画滤液细线③画滤液细线探究·实践绿叶中色素的提取和分离4、方法步骤：

要求：1、层析液不能没及滤液细线：插滤纸条层析液培养皿2、试管口用棉塞塞紧（培养皿加盖）：防止色素溶解于层析液中而不能在滤纸上扩散防止层析液挥发，因其易挥发且有毒④分离绿叶中的色素石油醚、丙酮和苯的混合液探究·实践绿叶中色素的提取和分离4、方法步骤：探究·实践绿叶中色素的提取和分离

⑤观察与记录色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度最少较少最多较多最高较高较低最低最快较快较慢最慢胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b黄色蓝绿色黄绿色橙黄色探究·实践绿叶中色素的提取和分离4、方法步骤：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b色素含量扩散速度实验结果的其他表示方法探究·实践绿叶中色素的提取和分离滤液

叶绿体中色素的提取与分离实验的误差分析叶绿素类胡萝卜素（3/4）（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）绿叶中的色素一、捕获光能的色素和结构（一）捕获光能的色素1、绿叶中色素的种类1.下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是（

）

A.加入碳酸钙可防止滤液挥发

B.用NaCl溶液提取叶片中的色素

C.用无水乙醇分离滤液中的色素

D.加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨随堂练习D2.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带部分或全部颜色

较浅，分析其原因可能是（）

①加入的提取液太多

②用体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇

③研磨时没有加入碳酸钙

④研磨时没有加入二氧化硅

⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少

⑥画滤液细线的次数少

⑦使用放置数天的菠菜叶A.①③⑦

B．②④⑤

C．①③④⑤⑥⑦

D．②③④⑤⑥随堂练习CA.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④3.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学

对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”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()试剂甲乙丙丁无水乙醇－＋＋＋CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－随堂练习B4.下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是()随堂练习B光谱：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；自然光通过三棱镜自然光经过色素提取液后通过三棱镜现象：光屏出现明显的色光带现象：某些颜色的光由于被色素吸收而导致色光带变暗。（一）捕获光能的色素2、色素的吸收光谱一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构叶绿素溶液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（一）捕获光能的色素2、色素的吸收光谱光是一种电磁波。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于400nm的光是紫外光，波长大于760nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。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。结论：一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。叶绿素主要吸收

蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。一、捕获光能的色素和结构（一）捕获光能的色素2、色素的吸收光谱1.春天和夏天植物的叶为什么呈绿色？

叶绿体中叶绿素的含量多，且色素对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。3.大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的塑料薄膜最好？无色2、秋季为什么变黄了？

秋季，叶片的叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。

植物工厂中利用的人工光源主要是红色、蓝色和白色的光源，为什么不用发绿光的光源？因为绿光不能被光合色素吸收。

请自主阅读课本P100-101页，完成以下问题。1.这些色素存在于细胞中什么部位呢？2.为什么叶绿体结构适于进行光合作用？3.叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？一、捕获光能的色素和结构（二）叶绿体的结构适于进行光合作用①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。②在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素酶1.光合作用的场所：叶绿体类囊体的薄膜上2.光合色素的分布：3.叶绿体结构适于进行光合作用（二）叶绿体的结构适于进行光合作用类囊体

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？一、捕获光能的色素和结构水绵需氧细菌极细光束照射完全曝光无空气、黑暗

需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位恩格尔曼的实验（一）1、恩格尔曼此实验的结论是什么？恩格尔曼的实验示意图黑暗条件下极细光束照射完全曝光氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。思考·讨论叶绿体的功能讨论设计：

选材：水绵：

需氧细菌：无空气的黑暗环境：极细光束照射：2、恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？排除了氧气和光的干扰。叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。可确定释放氧气多的部位。再一次验证了实验结果。

叶绿体上分为光照多和光照少的部位，相当于对比实验。临时装片暴露在光下：恩格尔曼的实验（一）思考·讨论叶绿体的功能

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。

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。3、大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？4、综合上述资料，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）思考·讨论叶绿体的功能练习与应用.

1.水和无机盐是细胞的重要组成成分。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（

）一、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一、概念检测.

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