【高中生物】光合作用与能量转化（第1课时） 2023-2024学年高一生物上学期人教版2019必修1.pptx

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1、必修一 分子与细胞新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。它们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！光合作用与能量转化光合作用与能量转化光合作用与能量转化光合作用与能量转化第一课时第一课时第一课时第一课时 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构第第5 5章章 第第4 4节节目录 一、新课导入 二、任务探究 三、课堂练习 问题探讨新课导入新课导入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靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。讨论1.靠人工光

2、源生产蔬菜有什么好处?2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?问题探讨新课导入新课导入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靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。讨论1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处?用人工光源生产蔬菜，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。问题探讨新课导入新课导入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、

3、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靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。讨论2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。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。一、捕获光能的色素 【任务一】1.阅读课本98页和99页的探究实践“绿叶中色素的提取和分离”，描述本实验的实验原理、实验方法和实验步骤等。任务探究任务探究绿叶中色素的提取和分离提取原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇

4、提取绿叶中的色素。分离原理绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。纸层析法一、捕获光能的色素 实验原理实验方法新鲜菠菜叶新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）一、捕获光能的色素 实验选材选新鲜绿色的叶片，使滤液中的色素含量高。实验步骤1.提取绿叶中的色素2.制备滤纸条3.画滤液细线4.分离绿叶中的色素5.观察与记录加入碳酸钙，目的是防止色素被破坏（保护色素）。是为了防止乙醇挥发，防止色素分解。加入二氧化硅，目的是研磨充分。加入无水乙醇，目的是溶解色素。将绿叶的主叶脉剪去，剪碎

5、叶片，放入研钵中。1放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入510mL无水乙醇。迅速、充分地进行研磨。231.提取绿叶中的色素一、捕获光能的色素 用单层尼龙布能过滤叶脉及SiO2等研磨液中的杂质。不能用滤纸过滤，滤纸会吸附色素，降低滤液中色素的含量，使实验效果不明显。利用基部放有单层尼龙布的玻璃漏斗对研磨液进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。45加塞棉塞目的是减少乙醇挥发，防止色素氧化。1.提取绿叶中的色素一、捕获光能的色素 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。2.制备滤纸条一、捕获

6、光能的色素 滤纸预先干燥处理，干燥滤纸透性好、吸收滤液多，使层析液在滤纸上快速扩散。滤纸条下端要剪去两角，使层析液同步到达滤液细线，防止色素带不整齐（避免边缘效应）。用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再重画一到两次。（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）。3.画滤液细线一、捕获光能的色素 滤液细线干燥后再重画1-2次，为积累更多色素，使分离后色素带清晰分明。滤液细线要求细、直、齐；使分离出的色素带平整不重叠。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。也可用小烧杯代替试管，用培养

7、皿盖住小烧杯。滤液细线不能触及层析液，防止色素直接溶解于层析液中而无法得到色素带。加棉塞或加盖的目的是防止层析液挥发。一、捕获光能的色素 4.分离绿叶中的色素5.观察与记录一、捕获光能的色素 1.提取色素2.制备滤纸条3.画滤液细线4.分离色素研磨过滤收集滤液干燥滤纸剪滤纸条铅笔画线吸取滤液用滤液画线重复画线叶绿体中色素的提取和分离实验步骤归纳5.观察与记录一、捕获光能的色素 过程注意事项操作目的提取色素1选鲜嫩、深绿色的叶片2研磨时加无水乙醇3加少量SiO2和CaCO34迅速、充分研磨5盛滤液的试管管口加棉塞分离色素1滤纸预先干燥处理2滤液细线：直、细、均匀3滤液细线干燥后重复画一两次4滤液

8、细线不触及层析液使滤液中色素含量高溶解叶绿体中的色素研磨充分和保护叶绿素防止乙醇蒸发，并充分溶解色素防止乙醇挥发和色素氧化使层析液在滤纸上扩散速度快使分离的色素带平整、不重叠使分离的色素带清晰分明防止色素直接溶解到层析液中一、捕获光能的色素 【任务一】2.根据以上学习，完成以下表格。1.色素带全部较浅或没有的可能原因研磨不充分或未加SiO2，色素未能充分提取出来（浅）；材料过少或无水乙醇过多，色素溶液浓度小（浅）；画滤液细线的次数偏少（浅）或忘记画滤液细线（没有）；滤液细线接触层析液，且时间较长，色素溶解到层析液中（没有）。选取的叶片是嫩黄叶或者老叶；未加CaCO3，叶绿素部分被破坏；色素提取

9、液放置时间过长，导致叶绿素分解。滤纸条没经干燥处理，滤液细线未达到细、直的要求，导致色素扩散不一致。3.滤纸条色素带重叠2.叶绿素a和叶绿素b色素带较浅或者没有的可能原因一、捕获光能的色素 【任务一】3.请对以下出现的异常实验结果进行分析。二、色素的种类及对光的吸收吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上叶绿素的功能：吸收、传递、转化光能。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。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。二、色素的种类及对光的吸收【任务二】1.阅读课本99页第一段和图5-12，结合以下资料，说明不同色素

10、对光的吸收有什么差别？叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同；类胡萝卜素和叶绿素的吸收峰值不同类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光；叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。二、色素的种类及对光的吸收1.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？2.叶片呈绿色的原因？秋天叶片变黄的原因？3.枫叶秋天变红色的原因？二、色素的种类及对光的吸收温室或大棚种植蔬菜时，选择无色透明的玻璃、塑料薄膜；补充光源可选择红光或蓝紫光。叶子里面含较多叶绿素，而胡萝卜素和叶黄素较少，到秋天时前者减少后者增多，导致颜色由绿变黄。秋天降温时，植物体为适应寒冷，体

11、内积累较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素逐渐降解，叶子呈现红色。【任务二】2.结合以上知识，思考以下问题，小组讨论完成。二、色素的种类及对光的吸收影响叶绿素合成的三大因素知识补充知识补充知识补充知识补充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。植物色素二、色素的种类及对光的吸收知识补充知识补充知识补充知识补充三、叶绿体的结构适于进行光合作用外膜内膜类囊体光合色素与光反

12、应有关的酶与暗反应有关的酶基粒基质叶绿体适于光合作用的结构：色素、相关的酶、基粒以及类囊体薄膜。【任务三】1.阅读课本100页思考讨论“叶绿体功能”资料一，说明叶绿体除了吸收光能以外，还有什么功能吗？极细的光束黑暗中集中于叶绿体被光束照射的部位光下分布于叶绿体所有受光部位水绵需氧细菌结论：光合作用产生氧气，叶绿体是光合作用的场所。三、叶绿体的结构适于进行光合作用恩格尔曼 实验一1.为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料？2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？3.为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察;好氧细菌可确定释放O2的部位。选用黑暗并且没

13、有空气的环境，可排除光线和氧的干扰。用极细光束照射，叶绿体上可分为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实验结果。三、叶绿体的结构适于进行光合作用【任务三】2.阅读课本100页思考讨论“叶绿体功能”资料一，完成以下问题。三、叶绿体的结构适于进行光合作用结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光。照射水绵好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域三棱镜恩格尔曼 实验二【任务三】3.阅读课本101页思考讨论“叶绿体的功能”资料二，完成以下问题。1.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？2.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？思考这是因为水绵叶绿体上的光

14、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O2，适于好氧细菌在此区域分布。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。三、叶绿体的结构适于进行光合作用【任务三】4.阅读课本101页思考讨论“叶绿体的功能”资料二，完成以下问题。课堂练习1.(2023全国历年真题)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（）A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越

15、慢课堂练习【解析】【分析】本题考查叶绿体色素的种类和功能、及其提取和分离实验的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。【解答】A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，所以氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，所以叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；D、叶绿体中色素分离的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的扩散得快，在滤纸条的最上方；溶解度小得扩散得慢，在滤

16、纸条的最下方。因此，叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得速度越快，D错误。课堂练习2.(2023湖北省月考试卷)秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行实验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液的两条色素带非常窄，有关推断不合理的是A.变窄的是叶黄素和叶绿素aB.低温叶绿素容易被破坏C.滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素D.叶绿素易溶于无水乙醇课堂练习【解析】【分析】本题主要考查叶绿体色素的相关知识，要求学生能根据题干所给信息，结合所学知识，分析和解决问题的能

17、力，属于理解层次的考查。【解答】A.根据题意，变窄的是叶绿素b和叶绿素a，A错误；B.低温叶绿素容易被破坏，而导致叶绿素含量降低，B正确；C.滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素，不能溶解在无水乙醇中，C正确；D.叶绿素是有机物，有机物一般只溶于有机溶剂而不溶于水，无水乙醇是有机溶剂，D正确。故选A。课堂练习3.(2023广东省月考试卷)叶绿体作为捕获光能和能量转换的主要场所，在植物的光合作用中起到不可替代的作用。下列有关说法错误的是()A.叶绿体中能够吸收光能的色素只有叶绿素和叶黄素B.类囊体薄膜上的光反应为叶绿体基质中的暗反应提供ATP和HC.Mg+缺乏时会导致叶绿素合成减少，进而影响光合速率D.实验中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素课堂练习【解析】【分析】本题考查了光合作用等相关知识，意在考查学生对知识的理解和记忆能力。【解答】A、叶绿体中能够吸收利用光能的色素是叶绿素和类胡萝卜素两大类,叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素包括叶黄素和胡萝卜素，A错误;B、类囊体薄膜上的光反应为叶绿体基质中暗反应提供ATP和H,B正确;C、Mg+缺乏时会导致叶绿素合成减少，进而影响光合速率,C正确;D、实验中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素,D正确。