5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時課件高一上學(xué)期生物人教版必修1_第1頁
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文檔簡介

第4節(jié)

光合作用與能量轉(zhuǎn)化一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養(yǎng)液成分等條件下,生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源,其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。1、靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處?2、為什么要控制二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件?用人工光源可以避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導(dǎo)致的減產(chǎn)。同時,人工光源的強度和不同色光是可以調(diào)控的,可以根據(jù)植物生長的情況進行調(diào)節(jié),以使蔬菜產(chǎn)量達到最大。影響光合作用的因素很多,既有植物自身條件,也有外界環(huán)境條件。二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度是影響植物生長的重要外部條件,因此要進行控制,以便讓植物達到最佳的生長狀態(tài)。問題探討

在植物工廠里,人工光源可以為植物的生長源源不斷地提供能量,在自然界,萬物生長靠太陽。太陽光能的輸入、捕獲和轉(zhuǎn)化,是生物圈得以維持運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。因此,有人稱光合作用是“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”。白化苗正常苗白化苗無法進行光合作用,待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。正常幼苗進行光合作用,制造有機養(yǎng)料。事實:推論:光能的捕獲與葉片顏色有關(guān)分析,提出假設(shè):光能的捕獲需要綠葉所含的色素1綠葉中色素的提取和分離1.如何提取?2.如何分離?綠葉中色素的提取和分離提?。壕G葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中分離:各種色素在層析液中的溶解度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快,反之則慢【實驗原理】【實驗?zāi)康摹?.進行綠葉中色素的提取和分離2.研究綠葉中含有幾種色素紙層析法材料用具新鮮的綠葉(如菠菜的綠葉)無水乙醇、層析液、二氧化硅、碳酸鈣干燥的定性濾紙,試管,棉塞,試管架,研缽,玻璃漏斗,尼龍布,毛細吸管,剪刀,藥勺,量筒(10mL),天平。①稱取5g的綠葉,剪去主葉脈,剪碎,放入研缽中。②放入少許二氧化硅和碳酸鈣,再放入5--10mL無水乙醇,迅速、充分地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防止無水乙醇揮發(fā)葉綠體能夠被充分破壞,使得色素能充分被釋放出來③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾,收集濾液,封口用單層尼龍布過濾,過濾葉脈及二氧化硅等并且不吸附色素?!緦嶒灢襟E】防止揮發(fā)和色素分子被氧化1.提取綠葉中的色素2.某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺,請結(jié)合實驗步驟分析可能的原因有哪些?(1)綠葉不新鮮(2)未加入二氧化硅或研磨不充分,色素未能充分提取出來(3)未加入碳酸鈣或加入過少,部分色素分子被破壞(4)加入的無水乙醇過多,色素溶液濃度小1.在酸性條件下,葉綠素分子卟啉環(huán)中的鎂離子可以被氫離子取代,導(dǎo)致葉綠素被破壞,試分析色素提取時加入碳酸鈣的作用是什么?

色素提取時,研磨葉片會導(dǎo)致液泡中的有機酸釋放,破壞葉綠素,碳酸鈣可以中和酸性物質(zhì),保護葉綠素。2.制備濾紙條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,再將濾紙條一端剪去兩角,并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。3.畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液,沿鉛筆線均勻地畫出一條細線(也可將濾液倒入培養(yǎng)皿,再用蓋玻片蘸取濾液,在橫線處按壓出均勻的細線)。待濾液干后,再重畫一到兩次。積累更多的色素使分離色素帶更明顯細、直、齊1cm①制備濾紙條②畫濾液細線濾液細線(細、齊、直)(待濾液干后重復(fù)畫1~2次)③分離色素層析液(蓋住,因?qū)游鲆阂讚]發(fā),有一定毒性)層析液不能浸沒濾液細線分離色素【實驗結(jié)果】溶解度含量高低葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素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(藍綠色)葉綠素b(黃綠色)胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)色素名稱元素組成分子質(zhì)量α-胡蘿卜素C、H536.8葉黃素C、H、O568葉綠素aC、H、O、N、Mg892葉綠素bC、H、O、N、Mg906內(nèi)外葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素3.濾紙條上的色素帶顏色過淺或較窄,分析可能的原因有哪些?(1)提取的色素少;(2)濾液細線只畫一次(3)濾液細線觸及層析液4.濾紙條上看不到色素帶,分析可能的原因有哪些?5.濾紙條上葉綠素的兩條色素帶較窄,分析可能的原因有哪些?6.濾紙條上的色素帶重疊,分析可能的原因有哪些?(1)濾紙條未干燥;(2)濾紙條未剪去兩角(3)濾液細線未達到細、直、齊光是一種電磁波,分為可見光和不可見光。可見光的波長是400-760nm。不同波長的光,顏色不同。一般情況下,光合作用所利用的光都是可見光。葉綠素溶液類胡蘿卜素溶液葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光功能:吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能問題探討:為什么常見的是紅色、藍色和白色的光源?植物利用光能的效率更高。植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源?

綠色光源發(fā)出綠色的光,這種波長的光線不能被光合色素吸收,因此無法用于光合作用中制造有機物。冬季時,為了增加蔬菜的產(chǎn)量,應(yīng)該選紅色、藍色還是無色的大棚塑料薄膜?為什么?應(yīng)選無色的大棚塑料薄膜。因為太陽光由七色光組成,所以用無色的大棚塑料薄膜,植物可以獲得更多的光能。2葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用外膜內(nèi)膜基質(zhì)類囊體基粒葉綠體的結(jié)構(gòu)吸收光能的4種色素分布在類囊體的薄膜上,基粒與基粒之間充滿了基質(zhì)。葉綠體內(nèi)眾多的基粒和類囊體,極大擴展了受光面積。在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中,含有多種進行光合作用的酶葉綠體除吸收光能外,還有什么功能呢?資料11881年,德國科學(xué)家恩格爾曼(T.Engelmann,1843—1909)做了這樣的實驗:把載有水綿(葉綠體呈螺旋帶狀分布)和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內(nèi),在黑暗中用極細的光束照射水綿,發(fā)現(xiàn)細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中;如果把裝置放在光下,細菌則分布在葉綠體所有受光的部位。恩格爾曼的第一個實驗1.實驗材料為什么選擇水綿和好氧細菌?水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀,便于觀察,用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。3.在黑暗中用極細光束照射水綿有何巧妙之處?

用極細的光束照射,葉綠體上有光照多和光照少的部位,相當(dāng)于一組對比實驗。4.為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下?臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結(jié)果。2.為何要在沒有空氣的黑暗環(huán)境?

排除了氧氣和光的干擾。德國科學(xué)家恩格爾曼的第二個實驗好氧細菌水綿好氧細菌大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域又結(jié)合其他的實驗證據(jù),科學(xué)家們得出葉綠體是光合作用的場所這一結(jié)論恩格爾曼的實驗直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。2.下列關(guān)于高等植物細胞內(nèi)色素的敘述,錯誤的是(

)A.所有植物細胞中都含有4中色素B.有些植物細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.植物細胞內(nèi)的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類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)葉綠體只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作

)(2)葉綠體類囊體上有巨大膜面積,利于吸收光能。

)(3)植物綠葉之所以呈綠色,因為葉片中葉綠體吸收了綠光。(

)A

概念檢測1.海洋中的藻類,習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻,它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎?不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光,即紅藻反射出了紅光,綠藻反射出綠光,褐藻反射出黃色的光。拓展應(yīng)用水對紅、橙光的吸收比對藍、綠光的吸收要多,即到達深水層的光線是短波長的光。因此,吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層,吸收藍紫光和綠光較多的褐藻分布于海水中層,吸收藍

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