高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用第4节 光合作用与能量转化一 捕获光能的色素和结构优秀教学ppt课件

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生命观念：理解叶绿体的结构和功能，体会结构与功能相适应的生物学观点。科学思维：通过绿叶中色素的提取和分离实验，掌握科学研究的基本方法，提升分析和解决问题的能力。科学探究：通过小组合作，设计并实施实验，培养团队协作精神和创新能力。社会责任：运用所学知识解释农业生产中的实际问题，提高解决生产生活问题的能力。
与能量转换有关的细胞器
ATP中活跃的化学能热能
太阳光能的输入、捕获和转化，是生物圈得以维持运转的基础,光合作用是唯一能够捕获光能和转化光能的途径。光合作用是地球上最重要的化学反应
绿色植物通过光合色素捕获光能。无光合色素的植物因无法制造有机物而无法生存，如：玉米的白化苗。
你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。
为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。
植物捕获光能依靠特定的物质？绿叶中的色素
叶片中的色素有哪些种类，含量又是多少呢？作用是什么？
实验《绿叶中色素的提取和分离》
提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类
提取：用 无水乙醇 提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）
分离：用 层析液 分离色素（色素在层析液中溶解度不同）
不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢
（95%酒精+无水碳酸钠）/丙酮
①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
②放入少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10 mL无水乙醇
碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
取材-> 研磨->过滤->收集
叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来
④将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。
盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发
为了积累更多的色素，使分离后的色素带更明显
使层析液在滤纸条上扩散得快。
避免边缘效应，使层析液同步到达细线
要求：细、直、齐 ；重复2—3次
将滤纸条有滤液细线的一端朝下轻轻放入层析液中（滤液细线不能触及层析液），随后用培养皿盖住烧杯
(1)色素带的条数与 有关，四条色素带说明有 种色素。(2)色素带的宽窄与 有关，色素带越宽说明此种色素含量 。色素带最宽的是 ，最窄的是 ，叶绿素b比叶黄素稍宽。(3)色素带扩散速度与 有关，扩散速度越快说明溶解度 。
5.色素提取液呈淡黄绿色的原因分析： (1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
思考：这样4种色素对光的吸收有什么差别呢？主要吸收什么光呢？
【重点难点，知识精讲】
实验结果表明:叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
注意：绿光不是不吸收，只是吸收较少
应用：阴天补充红光和蓝紫光
知识链接——叶子为什么会变色？
2. 影响叶绿素合成的因素：
低温影响相关酶活性，叶绿素合成受阻；低温时叶绿素易被破坏
光照是叶绿素合成的主要条件，黑暗条件下不能合成叶绿素
Mg,N是叶绿素合成的重要元素
思考：为什么植物叶片呈现绿色？
因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？叶绿体除了吸收光能外，还有什么功能呢？
思考：为什么植物工厂常用红色、蓝色和白色光源，而不用绿色的光源呢？
二、叶绿体的结构适用于进行光合作用
由囊状结构的类囊体堆叠而成
含与光合作用有关的色素和酶
含少量DNA、RNA、与光合作用有关的酶
水绵和需氧型细菌放在没有空气的黑暗小室内
好氧菌只集中在叶绿体被光束照射到的地方。
好氧菌集中在叶绿体所有受光部位。
氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
2.恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处?
实验材料的选择妙：水绵，不仅具有细而长的带状叶绿体，而且呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察；排出干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境排出了环境中氧气和光的干扰；观测指标的设计妙：通过需养细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位；实验对照的设计妙：用极细的光束点投射，叶绿体上课分为获得光照部位和无光照部位，相当于一组对照实验，进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光
综合上述两个实验可以得出：叶绿体是光合作用的场所
讨论：为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？
这是因为水绵叶绿体上的色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。
资料2：叶绿体基质中含有多种进行光合作用所必需的酶。
绿叶中色素的提取和分离
叶绿体的结构适于进行光合作用
功能: 叶绿体是进行光合作用的场所
1、某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时， 由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误 的是 (　　)
A.甲可能是因为研磨时未加入SiO2B.乙可能是因为研磨时未加入CaCO3C.丙可能是误用水作提取液和层析液D.丁是正确操作得到的理想结果
2、在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 (　　)
A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④
练习与应用(P106)
1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？
有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光造成的。即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。
水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收更多，即到达深水层的光线是短波长的光。因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布在海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。