光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（課件）高一生物（人教版2019必修1）

第4節(jié)光合作用和能量轉(zhuǎn)化捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第5章細胞的能量的供應(yīng)和利用課標(biāo)要求核心素養(yǎng)說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)化并儲存為糖分子中的化學(xué)能。1.生命觀念：認同葉綠體的結(jié)構(gòu)特點與其作為光合作用的場所相適應(yīng)。2．科學(xué)探究：通過對“綠葉中色素的提取和分離”實驗的操作，提升實驗探究能力。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、捕獲光能的色素那么，綠葉中與光合作用有關(guān)的色素和結(jié)構(gòu)有哪些呢？它們有什么特點和功能呢？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)。思考：“白化苗”能持續(xù)正常地生長嗎？光合作用與細胞中的色素有關(guān)。白化苗不能進行光合作用，不能正常生長。實驗原理：探究實踐：綠葉中色素的提取和分離（1）提?。荷啬苋芙庠谟袡C溶劑無水乙醇中（2）分離：不同色素在層析液中的溶解度不同目的要求：材料用具：綠葉中色素的提取和分離及色素的種類新鮮的綠葉、定性濾紙等、無水乙醇等一、捕獲光能的色素1.用什么方法可以獲得綠葉中的色素呢？2.綠葉中的色素是一種還是多種呢？3.提取色素要注意什么？

使色素溶解于試劑中。破碎細胞及葉綠體，使色素充分釋放。保證色素的結(jié)構(gòu)和活性不被破壞。一、捕獲光能的色素觀看視頻，閱讀教材P98的實踐與探究，回答相關(guān)問題。1.色素提取時所用試劑及作用？無水乙醇：二氧化硅：碳酸鈣：2.菠菜葉放置24-36小時的原因？防止水分過多影響提取效果3.研磨時應(yīng)注意什么？原因為何？迅速且充分。保證色素釋放的更加充分且揮發(fā)量少。提取綠葉中的色素4.過濾時尼龍布能否用濾紙?zhí)娲?不能。因為濾紙的吸附性強，會導(dǎo)致濾液中色素的濃度過低溶解色素；使研磨更加充分；保護色素免于被破壞紙層析法:分離綠葉中的色素分離色素的方法分離色素的原理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)的差異而建立起來的一種分離技術(shù)。不同色素在層析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度快；溶解度低的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度慢。分離綠葉中的色素1.制備濾紙條時為什么要減去兩角？2.濾液細線的劃線原則是什么？待濾液干后，再重畫一到兩次的目的是什么？減少邊緣效應(yīng)，使濾液同時到達濾液細線防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快。畫濾液細線的原則是細、直、齊。待濾液干后，再重畫一到兩次可以增加濾液細線中色素的含量。3.為何濾液細線不能觸及層析液？防止色素溶解在層析液中。一、捕獲光能的色素4.濾紙條剪去濾紙兩角？減少邊緣效應(yīng)，使濾液同時到達濾液細線防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快。5.不能讓濾液細線觸及層析液？防止色素溶解在層析液中6.層析液的成分及注意事項？層析液由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。使用時應(yīng)注意蓋好蓋子并避免灑出。層析過程應(yīng)在通風(fēng)處進行，結(jié)束時應(yīng)用肥皂將手洗干凈。7.濾液細線的劃線原則？細、直、勻。8.分離后的色素有幾種？有何差異？一、捕獲光能的色素你還可以用哪些方法分離這些色素？結(jié)果葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）擴散速度最快含量多層析液易揮發(fā)且有一定毒性，所以研磨要快，收集的濾液要用棉塞塞住，層析時要加蓋，盡量減少有機溶劑的揮發(fā)。注意比較不同植物或不同顏色葉片中的色素？一、捕獲光能的色素色素帶色素種類色素顏色色素含量溶解度擴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綠色最多較低較慢黃綠色較多最低最慢葉綠素由C、H、O、N、Mg構(gòu)成葉綠素（含量約占3/4）類胡蘿卜素（含量約占1/4）綠葉中四種光合素色的比較紅光和藍紫光（藍綠色）葉綠素a（黃綠色）葉綠素b（橙黃色）胡蘿卜素葉黃素（黃色）葉綠素(約占3/4)類胡蘿卜素（約占1/4）藍紫光色素的作用：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能一、捕獲光能的色素葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光紅光藍紫光一、捕獲光能的色素花青素，是自然界一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物質(zhì)大部分與之有關(guān)。在植物細胞液泡不同pH條件下，花青素使花瓣、葉片等呈現(xiàn)五彩繽紛的顏色。知識拓展綠色植物通過光合色素捕獲光能，色素有四種：葉綠素a和葉綠素b合稱葉綠素，胡蘿卜素和葉黃素合稱類胡蘿卜素。利用綠葉中的光合色素溶解于有機溶劑的特點，可通過研磨、過濾的方法提取得到。利用綠葉中的四種光合色素在層析液中的溶解度不同，可通過紙層析法進行分離。課堂小結(jié)一、捕獲光能的色素

植物工廠的LED燈都是做成全紅、全藍、紅藍組合三種形式。

植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的官光源？

不同波長的光具有明顯不同的生物學(xué)效應(yīng)，包括對植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成、光合作用和器官生長發(fā)育等方面的不同影響。

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。綠葉中可用于光合作用的四中色素存在于細胞中的生么部位呢二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用葉綠體由雙層膜包被，內(nèi)部有許多基粒。每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)——類囊體堆疊而成。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1g菠菜葉片中的類囊體總面積竟有60m2左右。二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用水綿黑藻仔細觀察，水綿的葉綠體有什么特殊之處？實驗

驗證葉綠體是光合作用的場所水綿是藻類,真核生物每條水綿由許多個結(jié)構(gòu)相同的長筒狀細胞連接而成。水綿很明顯的特點是：葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細胞里。好氧細菌：聚集在氧氣產(chǎn)生的地方。二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用1881年，德國科學(xué)家恩格爾曼用水綿和好氧細菌做了這樣的實驗:閱讀教材P102的思考·討論，回答相關(guān)問題。恩格爾曼的實驗（一）1.實驗的自變量和因變量是什么？自變量：因變量：葉綠體是否光照（觀測指標(biāo)：好氧細菌的分布）完全光照葉綠體光照部位是否產(chǎn)生氧氣黑暗，無空氣極細光束照射好氧細菌二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用恩格爾曼的實驗（一）2.在選材、實驗設(shè)計上有何巧妙之處？設(shè)計： 選材：①無空氣黑暗環(huán)境,排除氧氣和光的干擾①水綿葉綠體呈螺旋帶狀分布，便于觀察；②用需氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。②用極細光束照射，使葉綠體形成有光和無光部位，相當(dāng)于一組對比實驗。閱讀教材P102的思考·討論，回答相關(guān)問題。二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用和黑暗條件下用極細光束照射進行對照，進一步明確實驗結(jié)果完全是由光照射到葉綠體引起的。3.為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下？恩格爾曼的實驗（一）葉綠體能吸收光能用于光合作用氧氣是葉綠體釋放出來的4.由此實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？閱讀教材P102的思考·討論，回答相關(guān)問題。二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區(qū)域分布。恩格爾曼的實驗（二）5.為什么大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域呢？三棱鏡好氧細菌二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用二、葉綠體結(jié)構(gòu)適于光合作用資料：又結(jié)合其他實驗證據(jù)，科學(xué)家們證明了：在葉綠體基質(zhì)中，含有多種進行光合作用所必需的酶。

葉綠體是光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。

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，還有很多進行光合作用所必需的酶。問題探討你參觀或聽說過植物工廠嗎？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。討論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?

紅色/藍色LED燈二氧化碳發(fā)生器植物工廠1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？①可以避免自然光照強度不足，光合作用強度降低而造成的減產(chǎn)。②人工光源的強度和光質(zhì)可控，可根據(jù)植物生長情況進行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達到最大。問題探討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？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)。二氧化碳發(fā)生器植物工廠問題探討紅色/藍色LED燈二氧化碳發(fā)生器概念檢測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，是因為葉片中的葉綠體吸收了綠光（）×√×概念檢測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種色素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A拓展應(yīng)用