5.4+光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第一課時）【知識精研+培優(yōu)拓展】高一生物課件人教版2019必修1

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用光合作用與能量轉(zhuǎn)化第五章第4節(jié)一

捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用是最偉大的魔術(shù)

——居里夫人光合作用是捕獲和轉(zhuǎn)化光能的唯一生物途徑。綠色植物通過光合作用制造的有機(jī)物和氧氣，滋養(yǎng)了地球上億萬生靈。光合作用是最偉大的魔術(shù)

——居里夫人約4400億噸地球表面的綠色植物每年通過光合作用制造的有機(jī)物。約7.11×1018千焦地球表面的綠色植物每年通過光合作用儲存的能量。23000個三峽水電站100倍人類全部所需能量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)太陽能光合作用是捕獲和轉(zhuǎn)化光能的唯一生物途徑。綠色植物通過光合作用制造的有機(jī)物和氧氣，滋養(yǎng)了地球上億萬生靈。約7.7億噸中國糧食消耗2018年綠色植物捕獲光能，依靠什么？捕獲光能的色素目錄NO.1丨捕獲光能的色素NO.2丨葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用NO.3丨光合作用的原理NO.4丨光合作用原理的應(yīng)用Pigmentthatcaptureslightenergycatalogue約4400億噸地球表面的綠色植物每年通過光合作用制造的有機(jī)物。約7.11×1018千焦地球表面的綠色植物每年通過光合作用儲存的能量。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)太陽能白化苗由于不能進(jìn)行光合作用，待種子中的營養(yǎng)成分消耗完后就會死亡。植物正常生長需要光能，而葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。玉米中的白化苗和正常苗1.綠葉中的色素是一種還是多種呢？2.用什么方法可以獲得綠葉中的色素呢？

實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)視頻實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)?zāi)康?提取和分離綠葉中的色素?探究綠葉中色素的種類實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離色素提取

綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中色素分離

不同的色素在層析液中溶解度不同，溶解度越高，隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散得越快層析液分離色素?zé)o水乙醇提取色素實(shí)驗(yàn)原理新鮮的綠葉（菠菜）干燥的定性濾紙、試管、棉塞、試管架、研缽、玻璃漏斗、尼龍布、毛細(xì)吸管、剪刀、藥匙、量筒等菠菜研缽玻璃漏斗無水乙醇、層析液、二氧化硅碳酸鈣試管和試管架干燥的定性濾紙剪刀實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)步驟1、提取綠葉中的色素稱取5g綠葉剪去主葉脈剪碎放入研缽中①取材實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離1、提取綠葉中的色素放入少許二氧化硅和碳酸鈣，再放入10mL無水乙醇，迅速、充分地研磨①取材②研磨●二氧化硅：有助于研磨得充分●碳酸鈣：可防止研磨中色素被破壞●無水乙醇：溶解（提?。┥亍裱杆伲悍乐挂掖紦]發(fā)和色素的破壞●充分：葉綠體能夠被充分破壞，使得色素能充分被釋放出來要點(diǎn)提示實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離要點(diǎn)提示1、提取綠葉中的色素將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。①取材②研磨③過濾●用單層尼龍布過濾，不可用濾紙，為什么？單層尼龍布●實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離要點(diǎn)提示1、提取綠葉中的色素將濾液收集到試管中,及時用棉塞將試管口塞嚴(yán)。①取材②研磨③過濾④收集●塞嚴(yán)試管口以防止無水乙醇的揮發(fā)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離2、色素的分離●將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑，長度略小于試管長度的濾紙條。①制備濾紙條實(shí)驗(yàn)步驟●再將濾紙條的一端剪去兩個角?！癫⒃诰噙@一端底部1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。濾紙條避免層析液在邊緣擴(kuò)散過快，使其同步到達(dá)細(xì)線實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離要點(diǎn)提示2、色素的分離①制備濾紙條濾紙條②畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線，待濾液干后，再重畫一到兩次?！駷V液細(xì)線要求：細(xì)、直、齊，防止色素帶重疊而影響分離效果●重復(fù)1-2次，為了積累更多的色素使分離色素帶更明顯

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離要點(diǎn)提示●不能讓濾液細(xì)線觸及層析液，否則濾液細(xì)線中的色素會被層析液溶解，而不能在濾液上擴(kuò)散。2、色素的分離將適量的層析液倒入試管中③分離色素①制備濾紙條②畫濾液細(xì)線將濾紙條輕輕插入層析液中，隨后用棉花塞緊試管口。（也可用小燒杯代替試管）濾紙條層析液濾液細(xì)線培養(yǎng)皿實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離2、色素的分離觀察濾紙條上出現(xiàn)了幾條色素帶，以及每條色素帶的顏色和寬窄。③分離色素①制備濾紙條②畫濾液細(xì)線④觀察實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離結(jié)果分析（橙黃色）（黃

色）（藍(lán)綠色）（黃綠色)?

濾紙條上出現(xiàn)了幾條色素帶？類胡蘿卜素4條色素帶胡蘿卜素葉黃素葉綠素葉綠素a葉綠素b（含量約3/4）（含量約1/4）實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離類胡蘿卜素（含量約1/4）胡蘿卜素胡蘿卜素主要有α、β、γ三種形式，其中最為重要的為β-胡蘿卜素。它是自然界中最普遍存在也是最穩(wěn)定的天然色素。它是一種最常見的維生素A補(bǔ)充劑。維生素A對于人體視覺發(fā)育至關(guān)重要。葉黃素葉黃素在蔬菜、水果、花卉等植物中廣泛存在，也是存在于人眼視網(wǎng)膜黃斑區(qū)的主要色素。人類等哺乳動物不能自行合成葉黃素，外來食物是唯一的葉黃素?cái)z入來源。組成元素為C、H、O組成元素為C、H知識拓展葉綠素（含量約3/4）1、組成元素：C、H、O、N、Mg2、影響葉綠素合成的三大因素光照溫度必需元素韭黃，同屬于韭菜的一種，韭黃是韭菜通過培土，遮光等在黑暗環(huán)境中軟化栽培后產(chǎn)生的黃化韭菜。秋天葉片變黃柑橘缺鎂，葉面黃化知識拓展葉子為什么會變色？春夏季秋季冬季落葉植物為了生長會產(chǎn)生大量的葉綠素進(jìn)行光合作用，所以此時葉子多呈綠色。葉綠素的分解速度比類胡蘿卜素快，葉綠素比例下降，類胡蘿卜素的顏色顯露出來。當(dāng)溫度低于7℃時，樹葉中會生成花青素?；ㄇ嗨厥侵参锘ò曛兄饕娘@色物質(zhì)，如玫瑰、牡丹等。樹葉落地后，樹葉中的各種色素會逐漸降解，這時殘留于葉中“單寧”的顏色——褐色便呈現(xiàn)出來。知識拓展結(jié)果分析溶解度最大，擴(kuò)散最快溶解度最小，擴(kuò)散最慢胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃

色）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）?

色素帶在濾紙條上是按照什么次序分布的？按照不同色素在層析液中的溶解度來分布，在層析液中溶解度越大，排在越上層。溶解度下降實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離結(jié)果分析最寬，含量最多最窄，含量最少胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃

色）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）?

不同色素帶在濾紙條上的寬度相同嗎？這說明了什么？不同，含量越多，寬度越大實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離色素分離的其他方法:●在濾紙的中央滴一滴色素提取液●再滴一滴層析液●由外向內(nèi)依次是什么顏色？分別是什么色素？色素隨層析液擴(kuò)散，會得到近似同心環(huán)的4個色素圈。胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離色素種類色素含量擴(kuò)散速度溶解度類胡蘿卜素含量約1/4胡蘿卜素葉黃素葉綠素含量約3/4葉綠素a葉綠素b最少較少最多較多最快較快較慢最慢最大較大較小最小實(shí)驗(yàn)總結(jié)綠葉中色素的種類。。。不同色素在吸收光能方面有什么區(qū)別？色素的吸收光譜光譜陽光穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。陽光是由不同波長的光組合成的復(fù)合光色素的吸收光譜葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜葉綠素主要吸收類胡蘿卜素主要吸收根據(jù)吸收光譜判斷：紅光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光色素的吸收光譜冬季時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選擇紅色、藍(lán)色還是無色的大棚塑料薄膜？為什么？問題1提示：無色。由于太陽光由七色光組成，所以用無色透明的塑料薄膜，植物獲得的光能更多。陰天時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，在功率相同的情況下，應(yīng)該選擇什么顏色(選“藍(lán)紫光或紅光”/“白光”)的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源？為什么？問題2提示：藍(lán)紫光或紅光。在照明燈功率相同的情況下，選用發(fā)藍(lán)紫光或紅光的照明燈，植物利用光能的效率最高。色素的吸收光譜胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）綠葉中的色素類胡蘿卜素含量約1/4葉綠素含量約3/4主要吸收藍(lán)紫光主要吸收紅光和藍(lán)紫光這些色素存在于細(xì)胞中什么部位呢？葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用目錄NO.1丨捕獲光能的色素NO.2丨葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用NO.3丨光合作用的原理NO.4丨光合作用原理的應(yīng)用Thestructureofchloroplastsissuitableforphotosynthesiscatalogue葉綠體的結(jié)構(gòu)借助電子顯微鏡的進(jìn)一步觀察。。。植物的葉肉細(xì)胞含有大量橢球形或球形葉綠體葉綠體的結(jié)構(gòu)●●葉綠體chloroplast分布：植物細(xì)胞功能：光合作用的主要場所昵稱：養(yǎng)料制造車間、能量轉(zhuǎn)換站結(jié)構(gòu)：雙層膜外膜內(nèi)膜外膜

內(nèi)膜基粒

類囊體

基質(zhì)●基粒（圓柱狀）●類囊體（單層膜圍成的扁平小囊）色素分布于其上●基質(zhì)（液狀）內(nèi)含：DNA、RNA、酶、色素、核糖體葉綠體的功能極細(xì)的光束黑暗，無空氣完全曝光無空氣恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗

無空氣好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位小組討論，問題探究?

恩格爾曼第一個實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。極細(xì)的光束黑暗，無空氣完全曝光無空氣恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗

無空氣好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位小組討論，問題探究?

為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？葉綠體的功能黑暗并且沒有空氣的環(huán)境，可排除光線和氧的干擾。極細(xì)的光束黑暗，無空氣完全曝光無空氣恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗

無空氣好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位小組討論，問題探究?

為什么先用極細(xì)光束照射，而后讓水綿完全曝光？葉綠體的功能用極細(xì)光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實(shí)驗(yàn)；臨時裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二葉綠體的功能小組討論，問題探究?

在第二個實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放更多的氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。光三棱鏡臨時裝片恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二葉綠體的功能小組討論，問題探究?

恩格爾曼選用水綿和好氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料，有什么巧妙之處？水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位恩格爾曼實(shí)驗(yàn)二葉綠體的功能小組討論，問題探究?

綜合上述資料，你認(rèn)為葉綠體具有什么功能？葉綠體能吸收特定波長的光，用于光合作用并釋放出氧氣。思考葉綠體光合作用結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類囊體色素和酶酶葉綠體基質(zhì)葉綠體有哪些適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)？本節(jié)小結(jié)一、捕獲光能的色素①提取：綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中（1）實(shí)驗(yàn)原理②分離：不同的色素在層析液中溶解度不同，溶解度越高，隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散得越快（2）實(shí)驗(yàn)步驟（1）提?。孩偃〔摹谘心ァ圻^濾→④收集1、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離

（2）分離：①制備濾紙條→②畫濾液細(xì)線→③分離色素→④觀察（3）注意事項(xiàng)（1）分離色素時加入3種物質(zhì)的作用：①二氧化硅：有助于研磨得充分②碳酸鈣：可防止研磨中色素被破壞③無水乙醇：溶解（提?。┥乇竟?jié)小結(jié)一、捕獲光能的色素（3）注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離（2）研磨要迅速：防止乙醇揮發(fā)和色素的破壞（3）研磨充分：葉綠體能夠被充分破壞，使得色素能充分被釋放出來（4）濾紙一端要剪去兩個角，避免層析液在邊緣擴(kuò)散過快，使其同步到達(dá)細(xì)線（5）濾液細(xì)線要求：細(xì)、直、齊，防止色素帶重疊而影響分離效果（6）畫濾液細(xì)線要重復(fù)1-2次，為了積累更多的色素使分離色素帶更明顯

（7）分離色素時，不能讓濾液細(xì)線觸及層析液，否則濾液細(xì)線中的色素會被層析液溶解，而不能在濾液上擴(kuò)散。本節(jié)小結(jié)一、捕獲光能的色素2、色素的吸收光譜綠葉中光合色素的種類葉綠素（含量約占3/4）類胡蘿卜素（含量約占1/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）主要吸收藍(lán)紫光主要吸收紅光和藍(lán)紫光本節(jié)小結(jié)二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1、葉綠體的結(jié)構(gòu)雙層膜外膜

內(nèi)膜

基粒

類囊體

基質(zhì)2、葉綠體的功能吸收光能，進(jìn)行光合作用3、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子。

在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。練習(xí)與應(yīng)用1、基于對葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用。（）(2)葉綠體的類囊體上有巨大的膜面積，有利于充分吸收光能。（）(3)植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槿~片中的葉綠體吸收了綠光。（）

×√×練習(xí)與應(yīng)用2、下列關(guān)于高等植物細(xì)胞內(nèi)色素的敘述，錯誤的是（）A.所有植物細(xì)胞中都含有4種色素B.有些植物細(xì)胞的液泡中也含有色素C.葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收光能D.植物細(xì)胞內(nèi)的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類A練習(xí)與應(yīng)用3、從綠葉中提取色素，選取的最佳葉片應(yīng)（）

A.肥