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必修1.pptx

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1、第第4 4节节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化重点重点1.1.叶绿体适于光合作用的结构特点叶绿体适于光合作用的结构特点2.2.光合作用的原理光合作用的原理难点难点1.1.光合作用过程中物质的能量的变化及相互关系光合作用过程中物质的能量的变化及相互关系2.2.探究影响光合作用强度的环境因素探究影响光合作用强度的环境因素本节聚焦本节聚焦1.1.植物依靠哪些色素捕获光能？植物依靠哪些色素捕获光能？2.2.叶绿体结构有哪些适于进行光合作用的特点？叶绿体结构有哪些适于进行光合作用的特点？在植物工厂里，人工光源可以为植物的生长源源在植物工厂里，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

2、是万物生长靠太阳。不断地提供能量。在自然界，则是万物生长靠太阳。太阳光能的太阳光能的输入、捕获和转化输入、捕获和转化，是生物圈得以维持转，是生物圈得以维持转运的基础。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生运的基础。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。因此，有人称物学途径。因此，有人称光合作用是光合作用是“地球上最重要地球上最重要的化学反应的化学反应”。无论是在植物工厂里，还是在自然界，植物捕获无论是在植物工厂里，还是在自然界，植物捕获光能要依靠特定的光能要依靠特定的物质和结构物质和结构。一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构高等植物中，捕获光能的器官高等植物中，捕获光能的器官

3、是什么？什么与光能的捕获有关？是什么？什么与光能的捕获有关？对于高等植物来说，叶片是进对于高等植物来说，叶片是进行光合作用的主要器官。这些植物行光合作用的主要器官。这些植物的叶片多数是绿色的，说明其中有的叶片多数是绿色的，说明其中有绿色的色素。绿色的色素。可见，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。可见，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。绿叶中究竟有哪些色素呢？绿叶中究竟有哪些色素呢？（一）捕获光能的色素（一）捕获光能的色素探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）试剂的作用试剂的作用有助于研磨有助于研磨溶解绿叶中的色素溶解绿叶中的色素防止研磨过程中色素被破坏防止研

4、磨过程中色素被破坏分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素试剂试剂作用作用SiOSiO2 2CaCOCaCO3 3无水乙醇无水乙醇层析液层析液一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构几个问题1.1.滤液颜色太浅的原因是什么？滤液颜色太浅的原因是什么？2.2.制备的滤纸条，制备的滤纸条，为什么要剪去一端两角？为什么要剪去一端两角？3.3.画滤液细线时，为什么要重复画，且线要细、直？画滤液细线时，为什么要重复画，且线要细、直？4.4.层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？层析

5、时，为什么不能让滤液细线触及层析液？5.5.收集到的滤液，在放入试管内时，为什么要塞紧收集到的滤液，在放入试管内时，为什么要塞紧管口？管口？探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）1.1.实验目的实验目的 2.2.实验原理实验原理 （1 1）叶绿体中的色素能溶解在）叶绿体中的色素能溶解在丙酮（有机溶剂，酒精、汽丙酮（有机溶剂，酒精、汽油、苯、石油醚等）油、苯、石油醚等）中，所以用丙酮可提取叶绿体中色素。中，所以用丙酮可提取叶绿体中色素。（2 2）色素在层析液中溶解度不同，）色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散

6、得快，溶解度低的色素分子随层层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色，因而可用层析液将不同的色素分离。素分离。（1 1）初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法。）初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法。（2 2）探索叶绿体中有几种色素。）探索叶绿体中有几种色素。一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）3.3.实验材料实验材料 4.4.实验用具实验用具 干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管

7、架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒（尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒（10ml10ml），天平。），天平。新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶），无水乙醇（也可用体新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶），无水乙醇（也可用体积分数为积分数为95%95%的乙醇加入适量的无水碳酸钠来代替），层析的乙醇加入适量的无水碳酸钠来代替），层析液（由液（由2020份在份在60906090下分馏出来的石油醚、下分馏出来的石油醚、2 2份乙醇和份乙醇和1 1份份苯混合而成。苯混合而成。9393号汽油也可代用），二氧化硅和碳酸钙。号汽油也可代用），二氧化硅和碳酸钙。一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构探究

8、实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）5.5.方法步骤方法步骤 提取色素提取色素制滤纸条制滤纸条滤液划线滤液划线纸上层析纸上层析观察结果观察结果结论结论一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）试剂的作用试剂的作用有助于研磨有助于研磨溶解绿叶中的色素溶解绿叶中的色素防止研磨过程中色素被破坏防止研磨过程中色素被破坏分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素试剂试剂作用作用SiOSiO2 2CaCOCaCO3 3无水乙醇无水乙醇层析液层析液一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构探究实践绿

9、叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构几个问题叶片颜色太浅、叶片不新鲜、研磨不充分、未叶片颜色太浅、叶片不新鲜、研磨不充分、未加碳酸钙或加入量太少、加入无水乙醇量太多、加碳酸钙或加入量太少、加入无水乙醇量太多、研磨时间过长，使部分叶绿素被破坏。研磨时间过长，使部分叶绿素被破坏。1.1.滤液颜色太浅的原因是什么？滤液颜色太浅的原因是什么？探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）2.2.为什么要剪去一端两角？为什么要剪去一端两角？由于液面的不同位置表面张力不同，纸条接近液由于液面的不同位置表

10、面张力不同，纸条接近液面时，其边缘表面的张力大，层析液沿滤纸边缘面时，其边缘表面的张力大，层析液沿滤纸边缘扩张较快，从而导致色素带分离不整齐。扩张较快，从而导致色素带分离不整齐。这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果。实验结果。几个问题一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构3.3.为什么滤液细线要重复画，且线要细、直？为什么滤液细线要重复画，且线要细、直？重复划线是为了增加色素的浓度，使分离出的色重复划线是为了

11、增加色素的浓度，使分离出的色素带清晰分明。画线细、直是为了防止色素带之素带清晰分明。画线细、直是为了防止色素带之间出现重叠。间出现重叠。几个问题探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构4.4.层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？滤纸条上的滤液细线触及（或没入）层析液，会使滤纸条上的滤液细线触及（或没入）层析液，会使滤液中的色素溶解在层析液中，滤纸条上得不到色滤液中的色素溶解在层析液中，滤纸条上得不到色素带，使实验失败。素带，使实验失败。几个问题5.5.收集到的滤液，在放

12、入试管内时，为什么要塞紧收集到的滤液，在放入试管内时，为什么要塞紧管口？管口？防止滤液挥发和色素被氧化，避免影响实验结果。防止滤液挥发和色素被氧化，避免影响实验结果。探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）（4 4）观察结果：）观察结果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的彩带（如下图）滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的彩带（如下图）最宽：最宽：叶绿素叶绿素a a；最窄：胡萝卜素；最窄：胡萝卜素；相邻色素带最近：相邻色素带最近：叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b；相邻色素带最远：相邻色素带最远：胡萝卜素和叶黄素。胡萝卜素和叶黄素。胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜

13、素叶黄素叶黄素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a a a a叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素b b b b一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构橙黄色橙黄色橙黄色橙黄色黄黄黄黄 色色色色蓝绿色蓝绿色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色黄绿色黄绿色探究实践绿叶中色素的提取和分离（绿叶中色素的提取和分离（实验十一实验十一）主要与溶解度有关，溶解度高则扩散速度快，反主要与溶解度有关，溶解度高则扩散速度快，反之则慢。之则慢。主要与分子颗粒大小有关，颗粒小则扩散速度快，主要与分子颗粒大小有关，颗粒小则扩散速度快，反之则慢。反之则慢。与含量有关，叶绿素与含量有关，叶绿素a a条带宽是因为其含量高。条带宽是因为其

14、含量高。(1)(1)为什么胡萝卜素扩散最快而叶绿素为什么胡萝卜素扩散最快而叶绿素b b最慢？最慢？(2)(2)为什么叶绿素为什么叶绿素a a的条带最宽的条带最宽？6.几个问题一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构（一）捕获光能的色素（一）捕获光能的色素绿叶中的色素有绿叶中的色素有4 4种，可以归纳为两类：种，可以归纳为两类：1.1.绿叶中的色素绿叶中的色素类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约占（含量约占1/41/4）叶绿素叶绿素（含量约占（含量约占3/43/4）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（

15、黄绿色）这这4 4种色素对光的吸收有什么差别呢？种色素对光的吸收有什么差别呢？一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光2.2.色色素素的的吸吸收收光光谱谱一、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溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光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主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液2.2.色素的吸收光谱色素的吸收光谱一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构叶绿素和类胡萝卜素的吸

16、收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 从连续光谱可以从连续光谱可以看到不同波长的光被看到不同波长的光被吸收的情况：吸收的情况：叶绿素叶绿素主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红红光光，类，类胡萝卜素胡萝卜素主要主要吸收吸收蓝紫光蓝紫光。对。对绿光绿光的吸收最少。的吸收最少。2.2.色素的吸收光谱色素的吸收光谱叶绿素主要吸收红光和蓝紫光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主要吸收蓝紫光旁栏思考：植物工厂里为什么不用绿光的光源？旁栏思考：植物工厂里为什么不用绿光的光源？一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构色素种类色素种类颜色颜色含量含量在层析液在层析液中的溶解中的溶

17、解度度扩散速扩散速度度主要吸收主要吸收的可见光的可见光作用作用叶绿叶绿素素类胡萝类胡萝卜素卜素3 34 41 14 4叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素最多最多较多较多最少最少较少较少最小最小最大最大较大较大较小较小最快最快最慢最慢较快较快较慢较慢红光红光蓝紫光蓝紫光蓝紫光蓝紫光吸吸收收、传传递递、转转化化光光能能蓝绿色蓝绿色橙黄色橙黄色黄绿色黄绿色黄黄 色色这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？2.2.色素的吸收光谱色素的吸收光谱一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构 科学家在科学家在1919世纪早期就

18、从植物细胞中分离出世纪早期就从植物细胞中分离出叶绿素，但当时并不清楚色素在植物细胞中的分布情叶绿素，但当时并不清楚色素在植物细胞中的分布情况。后来，科学家才弄清楚，叶绿素并非遍布整个细况。后来，科学家才弄清楚，叶绿素并非遍布整个细胞，而是集中在一个更小的结构里，这个结构就是胞，而是集中在一个更小的结构里，这个结构就是叶叶绿体绿体。一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构 植物色素包括：植物色素包括：水溶性的细胞液色素水溶性的细胞液色素和和脂溶性的叶绿体色素脂溶性的叶绿体色素，后者存在于后者存在于叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体，与光合作用有关，与光合作用有关，如如叶绿素。叶绿素。叶绿素。叶绿素

19、。前者存在于液泡中，特别与花朵的颜色前者存在于液泡中，特别与花朵的颜色有关，如有关，如花青素，花青素，花青素，花青素，属黄酮类物质；属黄酮类物质；1.1.绿叶中色素的分布绿叶中色素的分布（二）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一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构2 2.叶绿体的分布叶绿体的分布（二）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 叶片上面绿色深，因为靠近叶片上表皮的是栅栏组叶片上面绿色深，因为靠近叶片上表皮的是栅栏组织，细胞排列紧密整齐，含叶绿体多；织，细胞排列紧密整齐，含叶绿体多；下面绿色浅，因为靠近下表皮的是海绵组织，

20、细胞下面绿色浅，因为靠近下表皮的是海绵组织，细胞排列疏松，含叶绿体少。排列疏松，含叶绿体少。主要：叶肉细胞中主要：叶肉细胞中其他：幼嫩茎、果实等器官的其他：幼嫩茎、果实等器官的一些细胞中一些细胞中 保卫细胞保卫细胞一、捕获光能的色素和结构一、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（二）叶绿体的结构适于进行光合作用3.3.叶绿体的结构叶绿体的结构基基 粒粒每个基粒都含有每个基粒都含有2 2个以上个以上类囊体类囊体，多则达到多则达到100100个。个。吸收光能的四种色素，就分布在吸收光能的四种色素，就分布在类囊体薄膜上，还有多种光合酶。类囊体薄膜上，还有多种光合酶。极大地扩展极大地

21、扩展了受光面积了受光面积1g1g菠菜叶片中的菠菜叶片中的类囊体的总面积类囊体的总面积达到达到60cm60cm2 2基质：基质：液体与多液体与多种光合酶种光合酶一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构3.3.叶绿体的功能（恩格尔曼实验叶绿体的功能（恩格尔曼实验 p100p100）思考思考 讨论讨论黑暗，用极细光束照射黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下隔绝空气隔绝空气水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片资料资料1 1一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构3.3.叶绿体的功能（恩格尔曼实验叶绿体的功能（恩格尔曼实验 p100p100）思考思考 讨论讨论资料资料2

22、2 在类囊体膜上和叶绿体基在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必质中，含有多种进行光合作用所必须的酶。须的酶。讨论：讨论：1.1.恩格尔曼第一实验的结论是什么恩格尔曼第一实验的结论是什么？2.2.恩格尔曼在选材、实验设计上有恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？什么巧妙之处？3.3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？为什么？4.4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构3.3.叶绿体的功能（恩格尔曼实验叶绿

23、体的功能（恩格尔曼实验 p100p100）思考思考 讨论讨论一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构1.1.恩格尔曼第一实验的结论是什么？恩格尔曼第一实验的结论是什么？提示：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合提示：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。作用的场所。2.2.恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？提示：（提示：（1 1）实验材料选择水绵和好养细菌，水绵的叶绿体呈螺）实验材料选择水绵和好养细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好养细菌可确定释放氧气多的部位；旋式带状，便于观察，用好养细菌可

24、确定释放氧气多的部位；（2 2）没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；（）没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；（3 3）用极）用极细光束照射，叶绿体上有光照多喝光照少的部位，相当于一组细光束照射，叶绿体上有光照多喝光照少的部位，相当于一组对比实验；（对比实验；（4 4）临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验）临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验的结果，等等。的结果，等等。3.3.叶绿体的功能（恩格尔曼实验叶绿体的功能（恩格尔曼实验 p100p100）思考思考 讨论讨论一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构3.3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，在第二

25、个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？为什么？提示：这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红提示：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，适于好养细菌在此区域分布。气，适于好养细菌在此区域分布。4.4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？提示：叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收提示：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。特定波长的光。一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构 恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸

26、收光能用恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。叶绿体是光合作用的场所这一结论。在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸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，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还收光能的色素分子，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的酶。这是叶绿体捕获光有许多进行光合作用所必需的的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。能、进行光合作用的结构基础。叶绿体能捕获光能，进行光合作用的结构基础是什么？叶绿体能捕获光能，进行光合作用的结构基础是什么？