5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第1課時）課件【知識精研】高一上學(xué)期生物人教版必修1

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？

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。

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)。問題探討討論5.4.光合作用與能量轉(zhuǎn)化

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)”。那么，植物捕獲光能需要依靠的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)是什么呢？H2OCO2C6H12O6O2綠色植物能夠捕獲光能

植物的葉片多數(shù)是綠色的，說明其中有綠色的色素。玉米中有時會出現(xiàn)白化苗。白化苗由于不能進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。證明：光合作用需要色素綠葉中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)綠葉中的色素究竟有哪些呢？都參與植物的光合作用嗎？玉米苗正常玉米植株和白化玉米植株一、捕獲光能的色素1.實驗原理（1）提取原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑_______________中。（2）分離原理: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。紙層析法無水乙醇層析液溶解度擴散更快探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離（1）進行綠葉中色素的提取和分離（2）探究綠葉中色素的種類2.目的要求：3.材料用具：新鮮的綠葉（如菠菜葉）、定性濾紙等、無水乙醇、層析液、二氧化硅、碳酸鈣等方法步驟：1、提取綠葉中的色素（2）加入少許SiO2和CaCO3，

再加入10mL無水乙醇，研磨（3）將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）進行過濾。將濾

液收集到試管中，及時用棉塞將試管口塞嚴。(防止乙醇揮發(fā)和色素氧化)SiO2有助于研磨充分CaCO3防止色素被破壞無水乙醇溶解色素（1）稱取5g菠菜葉，剪去主葉脈，

剪碎，放人研缽中。剪碎加乙醇研磨過濾濾液探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離2.制備濾紙條干燥的定性濾紙避免層析液在邊緣擴散過快（邊緣效應(yīng)），使其同步到達細線

將濾紙剪成能放入燒杯中的濾紙條

在濾紙條一端剪去兩角

在距去角一端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線鉛筆線剪兩角3.畫濾液細線將濾液倒入培養(yǎng)皿，用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻畫出一條細線。等濾液干后再畫一到兩次。為了積累更多的色素，使分離后的色素帶更明顯★要求：細、直、齊；重復(fù)2—3次探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離4.分離綠葉中的色素原理：溶解度高的色素隨層析液在濾紙上_____________;反之，則慢。

將濾紙條有濾液細線的一端插入_____________。思考：1、為何濾液細線不能觸及層析液？2、為何要蓋上培養(yǎng)皿？防止色素溶解在層析液中防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒擴散得快層析液探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離5.實驗結(jié)果色素分離的其他方法:結(jié)果分析：①色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)，四條色素帶說明有_____色素。②色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)，色素帶越寬說明此種色素含量越多。色素帶最寬(色素含量最多)的是________，色素帶最窄(色素含量最少)的是________，葉綠素b的色素帶比葉黃素的稍寬(含量稍多)。③色素帶擴散速度與______________________有關(guān)，擴散速度越快說明__________。溶解度最高的是__________。④相鄰兩條色素帶之間距離最遠的是__________，最近的是______________。四種葉綠素a胡蘿卜素色素在層析液中的溶解度溶解度越高胡蘿卜素胡蘿卜素和葉黃素葉綠素a和葉綠素b（1）收集到的濾液中綠色過淺①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出來。②使用放置數(shù)天的綠葉或綠葉用量少，濾液中的色素(葉綠素)含量太少。③一次加入大量的無水乙醇，導(dǎo)致提取液濃度太低。④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。（2）濾紙條看不見色素帶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。（3）濾紙條色素帶重疊沒等干后再劃線、濾液線不能達到細、齊的要求，使色素擴散不一致造成的。探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）類胡蘿卜素葉綠素（含量約占1/4）（含量約占3/4）【色素含量比較:】【色素溶解度比較:】葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜素胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b一、捕獲光能的色素4種色素對光的吸收有什么差別嗎？太陽光的折射陽光是由不同波長的光組合成的復(fù)合光，在穿過三棱鏡時發(fā)生折射，不同波長的光會分散開，形成不同顏色（紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫）的光帶,稱為（可見）光譜?？梢姽獠ㄩL范圍為400~760nm一、捕獲光能的色素吸收光譜上，在紅光區(qū)和藍紫光區(qū)有兩個明顯的吸收帶（黑帶），說明這兩個區(qū)域色素吸收的光多，其它區(qū)域吸收的較少一、捕獲光能的色素葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素類胡蘿卜素主要吸收藍紫光一、捕獲光能的色素400500600700波長/nm葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素吸收光能的百分比葉綠素主要吸收類胡蘿卜素主要吸收樹葉為什么是綠色？紅光和藍紫光藍紫光葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。分析：為什么植物春夏葉子翠綠?而深秋則葉片金黃呢？由于葉綠素的含量大大超過類胡蘿卜素，而使類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，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來。當溫度低于7℃時，樹葉中會生成花青素(存在于液泡，不用于光合作用)。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？拓展應(yīng)用

教材P101綠藻：反射綠光紅藻：反射紅光褐藻：反射黃光水對紅、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紅藻分布于海水的深層。1．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。(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。2．不同顏色溫室大棚的光合效率(1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫室大棚應(yīng)使用無色透明的塑料薄膜或玻璃，因為它們能讓所有的光都透過，效果最好。(2)若為大棚內(nèi)植物補充光照，應(yīng)選擇補充紅光或藍紫光，因為相同強度的紅光或藍紫光，比白光的光合作用強度要高。(3)葉綠素對綠光吸收最少，因此使用綠色塑料薄膜或玻璃的溫室大棚光合效率最低。(1)結(jié)構(gòu)外表：①_______內(nèi)部②_____③______：由_________堆疊而成↓決定(2)功能：進行____________的場所。雙層膜基質(zhì)基粒類囊體光合作用(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，還有許多進行光合作用所必需的酶。色素分子類囊體膜葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用思考·討論：

恩格爾曼的實驗一極細的光束黑暗中——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菌氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。討論：1、恩格爾曼第一個實驗的結(jié)論是什么？(1)、選材：（1）水綿具有細長的帶狀葉綠體，易于觀察現(xiàn)象。

（2）需氧細菌的利用，準確顯示出氧氣產(chǎn)生的部位。(2)、設(shè)計：黑暗無空氣的設(shè)計，排除了氧氣和光的干擾。

(4)、進行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是

光照引起的。(3)、極細的光束照射：葉綠體上可分為有光照和無光照的部位，相當

于一組對比實驗。2、恩格爾曼在選材、實驗設(shè)計上有什么巧妙之處？三棱鏡照射水綿需氧細菌聚集在紅光和藍紫光的區(qū)域思考·討論：

恩格爾曼的實驗二3.在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？

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。4、綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。1、在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示（“＋”表示使用，“－”表示未使用），其余操作均正常，他們所得的實驗結(jié)果依次應(yīng)為（）A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④甲乙丙丁無水乙醇－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－B練習(xí)·鞏固2、如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法不正確的是（）A.葉綠體中甲、乙、丙、丁四種色素都分布在類囊體薄膜上B.衰老葉片中甲、乙兩種色素的含量顯著減少C.甲、乙、丙、丁四種色素均可溶于有機溶劑D.丙、丁兩種色素主要吸收紅光和藍紫光D練習(xí)·鞏固3、關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是（

）A.研磨時加入適量二氧化硅，有助于提高過濾液的色素濃度B.可用干燥定性濾紙置于玻璃漏斗基部進行過濾，收集濾液C.可用蓋玻片蘸取濾液，沿鉛筆細線按壓出均勻的色素細線D.層析后出現(xiàn)的色素帶，其位置、顏色和寬窄蘊含不同信息B練習(xí)·鞏固4、某興趣小組選擇了新鮮菠菜的“綠葉”“嫩黃葉”,做綠葉中色素的提取和分離實驗。色素層析結(jié)果如圖,下面敘述正確的是（

）A.提取色素的原理是色素在層析液