【課件】光合作用與能量轉(zhuǎn)化+第1課時(shí)課件-2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

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)第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用植物工廠光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)在玉米地里，有時(shí)可以看到葉片中不含綠色色素的白化苗。這樣的白化苗，待種子中儲(chǔ)存的營(yíng)養(yǎng)成分耗盡就會(huì)死亡。可見(jiàn)，葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。用什么方法提取綠葉中的色素？綠葉中的色素是一種還是多種吶？（一）捕獲光能的色素1.探究·實(shí)踐

綠葉中色素的提取和分離（P98~P99）進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離。探索綠葉中含有幾種色素。目的要求（一）捕獲光能的色素材料：新鮮的綠葉（如菠菜的綠葉）。用具：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(10mL),天平等。試劑：無(wú)水乙醇(也可用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇加入適量無(wú)水碳酸鈉來(lái)代替)，層析液(由20份在60~90℃下分餾出來(lái)的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成)，二氧化硅和碳酸鈣。材料用具1.探究·實(shí)踐

綠葉中色素的提取和分離（P98~P99）（一）捕獲光能的色素（1）提取綠葉中的色素葉綠體中的色素屬于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑中，可用

來(lái)提取實(shí)驗(yàn)原理無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑1.破碎細(xì)胞及葉綠體，使色素充分釋放提取色素要注意什么？2.保證色素的結(jié)構(gòu)和活性不被破壞3.使色素溶解在試劑里（一）捕獲光能的色素（1）提取綠葉中的色素色素提取時(shí)所用試劑及作用？研磨時(shí)要注意什么？為何？過(guò)濾時(shí)可以使用紗布代替單層尼龍布嗎？將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴(yán)？任務(wù)1：觀看色素分離實(shí)驗(yàn)視頻后，閱讀教材P98的探究·實(shí)踐，回答相關(guān)問(wèn)題。（一）捕獲光能的色素（一）捕獲光能的色素（1）提取綠葉中的色素（1）提取綠葉中的色素色素提取時(shí)所用試劑及作用？研磨時(shí)要注意什么？為何？過(guò)濾時(shí)可以使用紗布代替單層尼龍布嗎？將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴(yán)？任務(wù)1：觀看色素分離實(shí)驗(yàn)視頻后，閱讀教材P98的探究·實(shí)踐，回答相關(guān)問(wèn)題。（一）捕獲光能的色素（1）提取綠葉中的色素實(shí)驗(yàn)步驟稱(chēng)磨濾剪加稱(chēng)取5g綠葉剪去主葉脈，剪碎二氧化硅→碳酸鈣→無(wú)水乙醇→迅速、充分地研磨將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）防止乙醇揮發(fā)，使色素充分溶解不能用紗布或?yàn)V紙，因?yàn)樗鼈円孜缴丶癁V液收集到試管，棉塞將試管口塞嚴(yán)防止乙醇揮發(fā)和色素被氧化破壞有助于研磨充分防止研磨中色素被破壞溶解色素（一）捕獲光能的色素實(shí)驗(yàn)原理（2）分離綠葉中的色素分離色素的方法：紙層析法各種色素在___________中的__________不同,溶解度高的隨層析液在濾紙條上的_____________,反之則慢。層析液溶解度擴(kuò)散更快層析法是利用待分離物質(zhì)中不同組分的某些理化性質(zhì)的差異而建立起來(lái)的一種分離技術(shù)（一）捕獲光能的色素（2）分離綠葉中的色素層析液的成分以及注意事項(xiàng)濾液細(xì)線的劃線原則？層析液能否沒(méi)過(guò)濾液細(xì)線？分離后的色素有幾種？有何差異?任務(wù)2：觀看色素分離實(shí)驗(yàn)視頻后，閱讀教材P98-99的探究·實(shí)踐，回答相關(guān)問(wèn)題。（一）捕獲光能的色素（一）捕獲光能的色素（2）分離綠葉中的色素（2）分離綠葉中的色素層析液的成分以及注意事項(xiàng)濾液細(xì)線的劃線原則？層析液能否沒(méi)過(guò)濾液細(xì)線？分離后的色素有幾種？有何差異?任務(wù)2：觀看色素分離實(shí)驗(yàn)視頻后，閱讀教材P98-99的探究·實(shí)踐，回答相關(guān)問(wèn)題。（一）捕獲光能的色素（2）分離綠葉中的色素（2）分離綠葉中的色素實(shí)驗(yàn)步驟制畫(huà)析制備濾紙條畫(huà)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(huà)出一條細(xì)線待濾液干后，再重畫(huà)一到兩次分離綠葉中的色素將干燥的定性濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1㎝處用鉛筆畫(huà)一條細(xì)的橫線將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中用棉塞塞緊試管口防止邊緣效應(yīng)，使分離的色素帶平齊細(xì)、直、齊增加濾液細(xì)線中的色素含量不能讓濾液細(xì)線觸及層析液防止層析液揮發(fā)（一）捕獲光能的色素（2）分離綠葉中的色素濾紙條上呈現(xiàn)四條顏色、寬度不同的色素帶實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.從上而下的排序說(shuō)明了什么？2.不同條帶的寬窄說(shuō)明了什么？含量不同（a>b>黃>卜）溶解度不同（胡>黃>a>b）胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b（一）捕獲光能的色素（2）分離綠葉中的色素綠葉中四種光合素色的比較色素種類(lèi)色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色最少最高最快黃色較少較高較快藍(lán)綠色最多較低較慢黃綠色較多最低最慢（一）捕獲光能的色素（2）分離綠葉中的色素綠葉中光合色素的種類(lèi)葉綠素（含量約占3/4）類(lèi)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）（一）捕獲光能的色素假設(shè)同學(xué)甲在進(jìn)行色素提取實(shí)驗(yàn)時(shí)，一次加入大量無(wú)水乙醇；同學(xué)乙在進(jìn)行層析時(shí)不小心將濾液細(xì)線浸沒(méi)于層析液之下。請(qǐng)問(wèn)兩位同學(xué)的操作是否會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？實(shí)驗(yàn)操作的誤差分析同學(xué)甲的操作會(huì)導(dǎo)致提取的色素濃度過(guò)低，使色素提取液和色素帶顏色較淺；同學(xué)乙的操作會(huì)導(dǎo)致綠葉紙條上的色素更多的溶解于層析液中，如果時(shí)間較短，色素帶顏色較淺；若時(shí)間較長(zhǎng)，則可能無(wú)色素帶出現(xiàn)。（一）捕獲光能的色素分析：為什么植物春夏葉子翠綠?而深秋則葉片金黃呢？而有的葉片為什么呈紅色？由于葉綠素的含量大大超過(guò)類(lèi)胡蘿卜素，而使類(lèi)胡羅卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色。低溫使葉綠素大量破壞，而使類(lèi)胡蘿卜素的顏色顯示出來(lái)。當(dāng)溫度低于7℃時(shí)，樹(shù)葉中會(huì)生成花青素，存在于液泡中。1.某同學(xué)在進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了以下操作：①將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無(wú)水乙醇后直接進(jìn)行研磨；②將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用圓珠筆畫(huà)一條橫線；③為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，將濾液細(xì)線畫(huà)粗些；④將濾紙條畫(huà)有濾液細(xì)線的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細(xì)線浸入層析液中。該同學(xué)的操作有誤的是A.① B.①②

C.①②③ D.①②③④√練習(xí)鞏固2.如圖是利用新鮮的菠菜葉進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)，濾液經(jīng)層析后，色素帶在濾紙條上的分布情況，下列說(shuō)法正確的是A.①是葉黃素，②是胡蘿卜素，它們都是

類(lèi)胡蘿卜素B.③是葉綠素b，其含量最多C.④的溶解度最高，擴(kuò)散速度最慢D.菠菜葉如果擺放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中③④色素帶寬度會(huì)變窄√練習(xí)鞏固綠葉中光合色素的種類(lèi)葉綠素（含量約占3/4）類(lèi)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）不同色素對(duì)光的吸收情況是否一樣吶？（一）捕獲光能的色素3.光合色素的吸收光譜光是一種電磁波，分為可見(jiàn)光與不可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光波長(zhǎng)為400-760nm。不同波長(zhǎng)的光，顏色不同。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見(jiàn)光。（一）捕獲光能的色素3.光合色素的吸收光譜吸收光譜（一）捕獲光能的色素3.光合色素的吸收光譜葉綠素a和葉綠色b主要吸收類(lèi)胡蘿卜素主要吸收紅光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光（一）捕獲光能的色素3.光合色素的吸收光譜葉綠素溶液類(lèi)胡蘿卜素（一）捕獲光能的色素3.光合色素的吸收光譜樹(shù)葉為什么是綠色？色素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射回來(lái)，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。（一）捕獲光能的色素旁欄思考題(P99)植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？這種波長(zhǎng)的光不易被光合色素吸收，因此無(wú)法用于光合作用中制造有機(jī)物。（一）捕獲光能的色素(1)葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光(

)(2)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(

)××(3)沒(méi)有葉綠體的生物無(wú)法進(jìn)行光合作用(

)(4)植物細(xì)胞都含有葉綠體(

)(5)在真核細(xì)胞內(nèi)，能進(jìn)行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中(

)×××判斷正誤，并說(shuō)明原因：練習(xí)鞏固如圖表示葉綠體中色素吸收光能的情況。據(jù)圖判斷，以下說(shuō)法不正確的是A.由圖可知，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收

400～500nm波長(zhǎng)的光B.用450nm波長(zhǎng)的光比600nm波長(zhǎng)

的光更有利于提高光合作用強(qiáng)度C.由550nm波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)為670nm波長(zhǎng)的光后，葉綠體吸收利用的光能減少D.土壤中缺乏鎂時(shí)，植物對(duì)420～470nm波長(zhǎng)的光的利用量顯著減少√練習(xí)鞏固科學(xué)家在19世紀(jì)早期就從植物細(xì)胞中分離出葉綠素，但當(dāng)時(shí)并不清楚色素在植物細(xì)胞中的分布情況。后來(lái)，科學(xué)家才弄清楚，葉綠素并非遍布整個(gè)植物細(xì)胞，而是集中在一個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里，即葉綠體內(nèi)。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.葉綠體的分布和形態(tài)（1）分布：主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞中（并非所有的植物細(xì)胞都含有葉綠體，如根尖細(xì)胞不含葉綠體）（2）形態(tài)：在光學(xué)顯微鏡下觀察，一般呈扁平的橢球型或球形（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用科學(xué)家如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明的？(1)結(jié)構(gòu)外表：①_______內(nèi)部②_____③______：由_________堆疊而成↓決定(2)功能：進(jìn)行____________的場(chǎng)所。雙層膜基質(zhì)基粒類(lèi)囊體光合作用(3)物質(zhì)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_________。在_____________上和______________中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。色素分子類(lèi)囊體膜葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)擴(kuò)大膜面積（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用如圖為葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，下列關(guān)于其結(jié)構(gòu)與功能的敘述正確的是A.葉綠體分布在植物體的所有細(xì)胞中B.葉綠素在高等植物體內(nèi)主要有兩種，

葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色C.同線粒體一樣，葉綠體的內(nèi)膜極大地?cái)U(kuò)展了受光面積D.吸收光能的色素都分布在①外膜上√練習(xí)鞏固思考·討論：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)一極細(xì)的光束黑暗中——集中于葉綠體被光束照射的部位光下——分布于葉綠體所有受光部位水綿需氧細(xì)菌1、結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。思考·討論：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)一2.（1）為什么選用水綿和好氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料？提示：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O2的部位。（2）為什么選用黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境？提示：選用黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境，可排除光線和氧的干擾。（3）為什么用極細(xì)的光束照射？提示：葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。思考·討論：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)二三棱鏡結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光照射水綿好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光的區(qū)域小組討論，問(wèn)題探究：3.在第二個(gè)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？提示：這是因?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(zhǎng)光的照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。結(jié)合其他的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，科學(xué)家們得出葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所這一結(jié)論。（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用在葉綠體內(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(lèi)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。這是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用一