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

5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)換

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。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？植物工廠①用人工光源生產(chǎn)蔬菜，可以避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導(dǎo)致光合作用強度低而造成的減產(chǎn)。②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

玉米中有時會出現(xiàn)白化苗，圖中是白化苗和正常玉米苗的比較，白化苗由于不能進行光合作用，待種子中的營養(yǎng)成分消耗完后就會死亡，這說明光合作用離不開色素的作用。

綠葉中有哪些色素呢，如何提取呢？它們分別是什么顏色呢？各種色素在綠葉中的含量相同嗎？探究·實踐《綠葉中色素的提取與分離》2.分離色素原理：紙層析法在層析液中溶解度大的色素在濾紙條上擴散得快，反之溶解度小，擴散速度慢1.提取原理：光合色素均可溶于無水乙醇、乙醚和丙酮等溶劑（溶解度不同），不溶于水，因此，可以用這些溶劑提取葉綠素。1.實驗原理探究·實踐《綠葉中色素的提取與分離》2、實驗步驟①提取色素

研磨：稱取5g新鮮綠葉，剪去主葉脈剪碎葉片，放入研缽中，加少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10mL無水乙醇，迅速、充分研磨。SiO2:CaCO3：10ml無水乙醇：使研磨充分防止色素被破壞溶解色素①菠菜葉放置24-36小時的原因？防止水分過多影響提取效果。②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。實驗注意③為什么研磨時要迅速？葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分，以保證提取較多的色素。2、實驗步驟②過濾

將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置單層尼龍布），獲取綠色濾液，及時用棉塞將試管口封嚴。單層尼龍布：封嚴：防止層析液在濾紙條邊緣擴散過快，使層析液在濾紙條上擴散均勻。過濾葉脈及二氧化硅等防止乙醇揮發(fā)和色素氧化2、實驗步驟③畫濾液細線

用毛細吸管（我們使用的是蓋玻片）吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻劃出一條細線。細、齊、直：要求：細、齊、直。待濾液干后，重復(fù)1-2次。重復(fù)1-2次:防止色素帶重疊積累更多色素，使色素分離效果更明顯。①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。②濾液細線的劃線原則？細、直、齊。③分離后的色素有幾種？有何差異？葉綠體色素的提取與分離實驗注意④為什么盛放濾液的試管管口加棉塞？防止乙醇揮發(fā)和色素氧化⑤分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因?不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬，反之色素帶窄。2、實驗步驟④分離色素

將濾紙條有濾液細線的一端朝下，略微傾斜靠著燒杯內(nèi)壁，輕輕插入層析液，用培養(yǎng)皿蓋蓋上燒杯。要求：不能讓濾液細線觸及層析液溶解度大，擴散速度快溶解度小，擴散速度慢防止色素溶解在層析液中胡爺愛幣記憶：從上到下橙黃藍黃提示：綠葉中色素含量--葉綠素（3/4）；類胡蘿卜素（1/4）（色素帶寬度與色素含量的關(guān)系，還需要進一步討論）葉綠素（含量約占3/4）類胡蘿卜素（含量約占1/4）▲

濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？實驗過程總結(jié)假設(shè)同學(xué)甲在進行色素提取實驗時，一次加入大量無水乙醇；同學(xué)乙在進行層析時，不小心將濾液細線浸沒于層析液之下。請問兩位同學(xué)的操作是否會影響到實驗結(jié)果？同學(xué)甲的操作會導(dǎo)致提取到的色素濃度過低；同學(xué)乙的操作會導(dǎo)致濾紙條上的色素更多的溶解于層析液中。實驗注意A.收集到的濾液綠色過淺的原因分析?未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。?使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。?一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。?未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。B.濾紙條色素帶重疊：經(jīng)干燥處理，濾液線不能達到細、齊的要求，使色素擴散不一致造成的。C.濾紙條看不到色素帶?忘記畫濾液細線、用清水代替乙醇進行提取。?濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。D.濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。綠葉中色素提取和分離實驗異?，F(xiàn)象分析1.下列用鮮菠菜進行色素提取、分離實驗的敘述，正確的是()A．應(yīng)該在研磨葉片后立即加入CaCO3，防止酸破壞葉綠素B．即使菜葉剪碎不夠充分，也可以提取出4種光合作用色素C．為獲得10mL提取液，研磨時一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D．層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶劑揮發(fā)消失B

2.如圖是某同學(xué)用無水乙醇分別提取正常光照和強光照下某種植物等量葉片中的光合色素，然后用層析液進行紙層析得到的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列相關(guān)敘述正確的是()A.實驗研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸鈣過

少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變深B.實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗

效果更好C.色素分離過程中如果濾液細線觸及層析液，

會縮短四條色素帶間的距離D.與正常光照下相比，該植物強光照下葉片會發(fā)黃D

▌研磨綠葉時要加入碳酸鈣，其目的是()A.使各種色素溶解在丙酮中B.使研磨充分C.防止色素分子被破壞D.加速研磨▌紙層析法分離葉綠體色素時,濾紙上最下端的色素名稱和顏色分別是()A.橙黃色的胡蘿卜素B.黃色的葉黃素C.藍綠素的葉綠素aD.黃綠色的葉綠素bDC

?實戰(zhàn)演練▌在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進行色素分離，會看到近似同心的四圈色素環(huán)，排在最外圈的色素是()A.橙黃色的胡蘿卜素B.黃色的葉黃素C.藍綠素的葉綠素aD.黃綠色的葉綠素bA光是一種電磁波，分為可見光和不可見光?？梢姽獾牟ㄩL是400-760nm。不同波長的光，顏色不同。太陽光太陽光是由多種波長的光混合而成四種光合色素對光的吸收有什么差別呢？連續(xù)光譜連續(xù)光譜中有部分變黑色素的顏色是由其反射的光所決定A.葉綠素主要吸收紅光和藍紫光B.葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同C.類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，不吸收紅光吸收光譜學(xué)科交叉：葉綠體中的色素只吸收

，

而對紅外光和紫外光等不吸收?？梢姽?.植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？2.為什么許多植物到了秋天葉子就變黃了?這些捕獲光能的色素位于什么地方呢？

?色素的吸收光譜與分布這種波長的光幾乎不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有機物。無色透明的塑料薄膜。藍紫光和紅光寒冷時葉綠素易破壞，而類胡卜素較穩(wěn)定。正常綠色葉色變黃葉色變紅植物色素知識拓展寒冷時，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩(wěn)定，葉片顯示出類胡蘿卜素的顏色而變黃正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為3∶1，且對綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色秋天降溫時，植物體為適應(yīng)寒冷環(huán)境，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉片呈現(xiàn)紅色▌下圖表示葉綠體中色素吸收光能的情況。根據(jù)此圖并結(jié)合所學(xué)知識分析，以下說法中正確的是①在晚間用大約550nm波長的綠光照射行道樹，目的是通過植物光合作用以增加夜間空氣中的氧氣濃度②在通過紙層析法分離出來的色素帶上，胡蘿卜素的條帶在最上面③土壤中缺乏鎂時，對420~470nm波長的光的利用率顯著減少B.①③A.

①②C.②③D.

①②③D

?實戰(zhàn)演練葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素和酶就分布在類囊體的薄膜上。而每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可達100個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地擴大了受光面積?；|(zhì)中有與光合作用有關(guān)的酶，少量DNA、RNA，核糖體捕捉光能的色素在細胞中的哪個部位？恩格爾曼（實驗一）水綿+好氧細菌黑暗無空氣極細光束照射

完全暴露光下

好氧細菌集中在葉綠體被光束照射的部位好氧細菌分布于葉綠體所有受光部位

?葉綠體的功能1.恩格爾曼第一個實驗說明什么？葉綠體能吸收光能放氧。試驗的巧妙之處：①水綿葉綠體大且呈帶狀,方便處理觀察②好氧細菌可確定釋放氧氣部位；③沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的影響④極細光線使葉綠體分為有光無光對比實驗⑤裝片曝光再次驗證試驗無氧光照處理

?葉綠體的功能2.恩格爾曼在選材、實驗設(shè)計上有什么巧妙之處？3.大量好氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，說明什么？恩格爾曼（實驗二）結(jié)論：葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。光的波長（nm）說明光合作用主要吸收的是紅光和藍紫光，在此波長段光照射下，葉綠體會放出氧氣，適于好氧菌在此分布。4.你覺得葉綠體有什么功能？葉綠體吸收光能并釋放氧氣，是光合作用場所，并能吸收特定波長的光。小積累知識拓展葉綠素不穩(wěn)定，易分解影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中葉呈黃色。(2)溫度：低溫抑制葉綠素的合成，破壞已有的葉綠素分子，從而使葉片變黃。(3)鎂等無機鹽：鎂是構(gòu)成葉綠素的重要成分，缺鎂葉片變黃。海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻、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)象是如何造成的？思考·討論藻類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，反射綠光淺水層：存在紅光和藍紫光。褐藻某種葉黃素主要吸收綠光和藍紫光，反射紅黃光中水層：存在綠光、藍紫光紅藻藻紅素主要吸收藍紫光,反射紅光深水層：存在藍紫光水對紅、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，吸收藍紫光較多的紅藻分布于海水的深層。1.秋天爬山虎的葉子逐漸變紅，在顯微鏡下觀察這樣的葉片橫切，可以看到柵欄組織細胞整體呈觀均勻紅色，加入稀堿液處理5分鐘，可見有些細胞變藍了，使細胞呈現(xiàn)紅色的是：()A．液泡中的花青素

B．葉綠體

C．無法判斷

D．細胞壁中的色素

A(2012年浙江卷，30題，節(jié)選)植物停止供水一段時間后，葉片變黃，原因是：葉綠素合成變化或停止或葉綠素分解，類胡蘿卜的顏色顯露出來▌葉綠體是綠色植物進行光合作用的主要場所，下列關(guān)于葉綠體結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是（

）A．觀察葉綠體常選用菠菜葉的上表皮B．葉綠體具有雙層膜，即外膜和內(nèi)膜，其中內(nèi)膜上附著有眾多的與光合作用有關(guān)的酶C．葉綠體的形態(tài)和分布不會發(fā)生改變D．葉綠體的類囊體增大了膜面積，有利于光合作用的進行D▌葉綠體是光合作用的主要場所，下列關(guān)于葉綠體的敘述，正確的（

）A．在光學(xué)顯微鏡下，可以觀察到葉綠體的類囊體B．吸收光能的四種色素分布在基質(zhì)中C．光合色素捕獲的光是屬于可見光D．沒有葉綠體的細胞就不能進行光合作用C

?實戰(zhàn)演練海蛞蝓—進行光合作用的小動物葉綠體的功能光合色素功能：吸收、傳遞（四種色素）、轉(zhuǎn)化光能（只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a）葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg胡蘿卜素：C40H56葉黃素：C40H56O23．如圖1所示為某生物興趣小組利用韭菜宿根進行相關(guān)實驗的流程，請分析回答下列問題：(1)提取色素時為了研磨充分應(yīng)加入__________，紙層析法分離色素的原理是

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