【一堂好课】5.4 光合作用与能量转化（课件）-2022-2023学年高一生物精讲课件+导学案（人教版2019必修1）

生物（人教版）高中生物必修一第五章细胞的能量供应和利用第4节光合作用与能量转化“青青园中葵，朝露待日稀。阳春布德泽，万物生光辉。”这首古诗描述的景象，可以说是对“万物生长靠太阳”最唯美的诠释。没有植物的光合作用（photosynthesis)就没有草木威霾、鸟兽成群的和谐景象，更没有我们人类的生存和发展（图4-20)。光合作用的机理是什么？光能是如何被捕获并储存的？人们对光合作用的探究经历了怎样的历程？第4节光合作用与能量转化01捕获光能的色素和结构（课时1）

1光合色素的提取与分离2光合色素的种类捕获光能的色素植物工厂一、捕获光能的色素植物工厂捕获光能的色素一、捕获光能的色素光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。捕获光能的色素一、捕获光能的色素植物正常生长需要光能，而叶片中的色素可能与光能的捕获有关。捕获光能的色素一、捕获光能的色素绿叶中色素的提取与分离思考与探究：1.用什么方法可以获得绿叶中的色素呢？2.绿叶中的色素是一种还是多种呢？一、捕获光能的色素提取色素要注意什么？

破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。保证色素的结构和活性不被破坏。使色素溶解于试剂中。一、捕获光能的色素绿叶中色素的提取与分离1.提取色素的原理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，因此可用无水乙醇等有机溶剂来提取。绿叶中色素的提取与分离一、捕获光能的色素任务一：观看视频《绿叶中色素的提取》并阅读教材P98的实践与探究，回答相关问题。视频选自人民教育电子音像出版社一、捕获光能的色素色素提取时所用试剂及作用？无水乙醇：溶解色素；二氧化硅：使研磨更加充分；碳酸钙：保护色素免于被破坏。菠菜叶放置24-36小时的原因？防止水分过多影响提取效果。研磨时应注意什么？原因为何？迅速且充分。保证色素释放的更加充分且挥发量少。绿叶中色素的提取与分离一、捕获光能的色素2.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。绿叶中色素的提取与分离一、捕获光能的色素3.分离色素的方法：

分离色素的方法是“纸层析法”。层析法是利用待分离物质中不同组分的某些理化性质的差异而建立起来的一种分离技术。绿叶中色素的提取与分离一、捕获光能的色素视频选自人民教育电子音像出版社任务二：观看视频《绿叶中色素的分离》并阅读教材P98-99的实践与探究，回答相关问题。一、捕获光能的色素层析液的成分及注意事项？层析液由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。使用时应注意盖好盖子并避免洒出。层析过程应在通风处进行，结束时应用肥皂将手洗干净。滤液细线的划线原则？细、直、匀。分离后的色素有几种？有何差异？绿叶中色素的提取与分离一、捕获光能的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色）色素分离后的结果一、捕获光能的色素色素分离的纸层析法的其他做法: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）一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素假设同学甲在进行色素提取实验时，一次加入大量无水乙醇；同学乙在进行层析时，不小心将滤液细线浸没于层析液之下。请问两位同学的操作是否会影响到实验结果？同学甲的操作会导致提取到的色素浓度过低；同学乙的操作会导致滤纸条上的色素更多的溶解于层析液中。两位同学的错误操作均会影响色素分离的效果。一、捕获光能的色素想一想你还能提出哪些关于色素的提取与分离的探究性实验呢？1.不同种类叶片中四种色素的比例是否相同？2.长势相同的同种叶片分别置于光照、黑暗环境相同时间后，是否会影响到色素提取及分离的效果？

一、捕获光能的色素想一想花青素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同pH条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现五彩缤纷的颜色。小结

1.绿色植物通过光合色素捕获光能，色素有四种：叶绿素a和叶绿素b合称叶绿素，胡萝卜素和叶黄素合称类胡萝卜素。

2.利用绿叶中的光合色素溶解于有机溶剂的特点，可通过研磨、过滤的方法提取得到。

3.利用绿叶中的四种光合色素在层析液中的溶解度不同，可通过纸层析法进行分离。02捕获光能的色素和结构（课时2）1不同色素对光的吸收差异2叶绿体的结构适于进行光合作用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）捕获光能的色素二、叶绿体的结构适于进行光合作用不同色素对光的吸收差异可见光光谱二、叶绿体的结构适于进行光合作用光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。不同色素对光的吸收差异二、叶绿体的结构适于进行光合作用太阳光太阳光是由多种波长的光混合而成四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？不同色素对光的吸收差异二、叶绿体的结构适于进行光合作用任务一：分析总结叶绿体的色素主要吸收的光谱二、叶绿体的结构适于进行光合作用不同色素对光的吸收差异二、叶绿体的结构适于进行光合作用实验结果表明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。不同色素对光的吸收差异二、叶绿体的结构适于进行光合作用思考：大棚种植蔬菜时，夜晚如果进行人为延长光照时间，选择哪种颜色的光谱最为经济？想一想：叶片为什么是绿色的呢？二、叶绿体的结构适于进行光合作用1.色素的功能：吸收光能，并且吸收光存在差异。不同色素对光的吸收差异二、叶绿体的结构适于进行光合作用2.叶绿素的分子结构不同色素对光的吸收差异二、叶绿体的结构适于进行光合作用β-胡萝卜素的分子结构二、叶绿体的结构适于进行光合作用不同色素对光的吸收差异色素名称元素组成分子质量β-胡萝卜素C、H536叶黄素C、H、O568叶绿素aC、H、O、N、Mg892叶绿素bC、H、O、N、Mg906不同色素对光的吸收差异二、叶绿体的结构适于进行光合作用想一想：为何在植物工厂中用彩色光源？植物工厂不同波长的光具有明显不同的生物学效应，包括对植物的形态结构与化学组成、光合作用和器官生长发育等方面的不同影响。植物工厂的LED灯都是做成全红、全蓝、红蓝组合三种形式。想一想：为何在植物工厂中用彩色光源？叶绿体的结构适于进行光合作用1g菠菜叶片中的类囊体总面积竟有60m2左右。二、叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体的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水绵黑藻叶绿体的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恩格尔曼的第一个实验（1）实验材料为什么选择水绵和好氧细菌？

（2）为何要除去小室中原有的空气？

（3）在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？

二、叶绿体的结构适于进行光合作用任务二：结合恩吉尔曼的实验，分析回答下列问题恩格尔曼的第一个实验（4）为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？（5）由实验能得出什么结论？二、叶绿体的结构适于进行光合作用任务二：结合恩吉尔曼的实验，分析回答下列问题思考：结合刚刚学过的色素吸收光存在差异这一知识，同学们能否在恩格尔曼第一个实验的基础上进一步提出所要研究的问题？工具：三棱镜二、叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体的结构适于进行光合作用恩格尔曼进一步实验光三棱镜临时装片好氧细菌水绵好氧细菌资料：又结合其他实验证据，科学家们证明了：在叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。叶绿体的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叶绿体是光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。

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，还有很多进行光合作用所必需的酶。叶绿体的结构适于进行光合作用思考：课前任务中，同学们已经阅读了科普文章《带着蓝藻去火星》，请思考“红色极限”的含义，以及作者推测蓝藻可以在火星生存的原因。叶绿体的结构适于进行光合作用二、叶绿体的结构适于光合作用叶绿体的结构适于进行光合作用二、叶绿体的结构适于光合作用小结

1.叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。

2.叶绿体是捕获光能、进行光合作用的场所。

3.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，还有很多进行光合作用所必需的酶。03光合作用的原理和应用（课时3）1光合作用的原理2光合作用原理的应用光合作用的原理123456三、光合作用的原理光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。三、光合作用的原理任务一:根据光合作用反应简式推测O2是来自H2O还是来自CO2？实验1：鲁宾和卡门实验实验思路：

用放射性同位素标记来研究物质的去路材料：小球藻处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。三、光合作用的原理任务二:根据实验分析光合作用原理光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。结果：A为O2，B为18O2；结论：三、光合作用的原理活动2:根据实验分析光合作用原理实验2：希尔实验实验思路：施加单一变量进行研究材料：离体叶绿体处理：给离体叶绿体悬浮液加入氧化剂，

不通入CO2；给予光照结果：叶绿体有O2释放。叶绿体中H2O光解产生氧气。推测：三、光合作用的原理任务二:根据实验分析光合作用原理问题1：希尔实验中的氧化剂起到什么作用？NADP++2H++2e-NADPH+H+结合H2O分解产生的2H+和2e-问题2：叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么？酶三、光合作用的原理任务二:根据实验分析光合作用原理实验3：阿尔农实验1材料：离体叶绿体处理：加入ADP、Pi，给予光照结果：叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气；光照下，水光解同时ADP和Pi合成ATP。结论：三、光合作用的原理任务二:根据实验分析光合作用原理总结：叶绿体类囊体薄膜结构与功能的统一三、光合作用的原理色素复合体膜蛋白膜蛋白ATP合成酶色素复合体总结：叶绿体类囊体薄膜结构与功能的统一三、光合作用的原理实验4：阿尔农实验2材料：离体叶绿体处理：供给ATP、NADPH和CO2，黑暗条件结果：离体叶绿体中有糖类生成结论：黑暗条件下，CO2合成糖类需要ATP和NADPH。三、光合作用的原理活动2:根据实验分析光合作用原理实验：卡尔文实验1实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程材料：小球藻处理：光照、提供14CO2；不同时间杀死小球藻，再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。三、光合作用的原理任务二:根据实验分析光合作用原理CO2C3

C6C5结果：先出现14C3，最后出现14C5、14C6结论：三碳化合物其他中间产物5秒后60秒后三、光合作用的原理任务二:根据实验分析光合作用原理C52C3还原的C3卡尔文实验2：实验现象：如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5量增加；突然停止光照，C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低。CO2（CH2O）结论：C3与C5之间是相互循环的。多种酶三、光合作用的原理任务二:根据实验分析光合作用原理三、光合作用的原理光反应阶段暗反应阶段场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质能量变化光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类中稳定的化学能联系光反应为暗反应提供还原剂和能量小结ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O204光合作用的原理和应用（课时4）1影响光合作用的因素2农作物增产的措施四、光合作用原理的应用1.光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。2.环境因素：阳光、温度、水、CO2浓度、无机营养等。四、光合作用原理的应用任务一:通过光合作用的反应式分析影响光合作用的因素自变量：光照（强度、光质