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高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 光合作用——光能的捕获和转换完美版课件ppt
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这是一份高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 光合作用——光能的捕获和转换完美版课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了课标内容，揭开光合作用之谜，五年后，理论依据，同位素标记法，叶绿体与光能的捕获，①提取色素的原理，②分离色素的原理，分离色素的方法，提取色素等内容，欢迎下载使用。
1.阐明“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的原理与方法。2.说出植物捕获光能的色素的种类和作用。3.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。
亚里士多德认为：植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。土壤减少的重量=植物增加的重量
问题：植物为什么长大?所需的营养物质来自何处？
结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。
一、1648年比利时科学家海尔蒙特
结论：植物可以更新污浊的空气。
二、1771年英国科学家普利斯特利
结论：绿叶在光下吸收CO2 ，释放O2。
资料：1785年,拉瓦锡发现了空气的组成。
三、1779年荷兰的科学家英格豪斯
500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？
推测:植物体只有在光下才能更新污浊的空气。
确定植物只有绿叶才能更新空气并且依赖于光。
能量守恒定律：能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
光合作用时将光能转变成有机物中的化学能
四、1845年德国科学家梅耶
五、1864年德国科学家萨克斯实验
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
光合作用产生的O2来自于H2O。
H2O C18O2
H218O CO2
O2 O2 O2
O2 O2 O2 O2
18O2 18O2 18O2
18O2 18O2 18O2
六、1941年美国鲁宾和卡门实验
光合作用释放的氧气中的氧是来自于哪里？
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环，探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径.
七、卡尔文实验（同位素标记法）
19世纪60年代，俄国科学家通过光学仪器发现叶绿素的吸收光谱与光合作用的作用光谱相似
不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度就越快，反之则慢。
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
思考并在课本找出加少量二氧化硅和碳酸钙，无水乙醇的作用
①称取5g新鲜菠菜叶，剪去主叶脉→剪碎置研钵中
②加入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入5ml无水乙醇
③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤
④收集滤液、封口及时用棉塞将试管口塞严
(防止乙醇挥发和色素氧化)
某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
观看绿叶中色素分离实验视频，回答以下问题：
要求： ①细、齐、直，②待干后重复 2-3次
使用干燥滤纸的原因：使层析液在滤纸条上快速扩散
注意：不能让滤液细线触及层析液，否则绿叶细线中的色素会溶解到层析液中，不能再滤纸上扩散
色素带的位置反映 大小。色素带的宽窄反映 多少
从上往下依次是：胡 黄 a b
下图是提取和分离绿叶中的光合色素的实验步骤，请分析：
(1)提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，其作用是______________；B是碳酸钙，作用是_________________________；C是__________，作用是溶解色素。
(2)制备滤纸条时，剪去两角的作用是___________________。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
(3)色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？
防止滤液细线中的色素溶解于层析液中，不能在滤纸条上扩散。
(4)结合分离到的色素在滤纸条上的分布情况图示，分析回答下列问题：
①含量最多和最少的色素分别是哪种？含量最多的是叶绿素a，含量最少的是胡萝卜素。②在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪种？溶解度最高的是胡萝卜素，溶解度最低的是叶绿素b。
(5)如果色素的分离实验装置如图所示，则
①实验时应将滤液滴在a处还是b处？a处。②在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆环(如图)，则图示a～d依次是哪种色素？黄绿色和橙黄色分别是哪个环？
a—胡萝卜素；b—叶黄素；c—叶绿素a；d—叶绿素b。其中最里面的d环呈黄绿色，而最外面的a环为橙黄色。
实验中常见异常现象分析
在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵
好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。
光线照射部位进行光合作用产生了氧气。
阅读教材恩格尔曼的实验，分析：
在没有空气的光亮环境中
产生氧气的部位是叶绿体。
好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
(1)实验1中先选用黑暗并且没有空气的环境，目的是_____________________________________________________。
(2)实验1中先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由________释放出来的，________是光合作用的场所。
排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性
1882年美国科学家恩格尔曼改进实验
用透过三棱镜的光照射临时玻片标本，让不同颜色的光投射到水绵的带状叶绿体上
实验结果：红光区和蓝光区的叶绿体部位都聚集了大量的好氧细菌
(3)实验2的思路是什么？为什么大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？实验2的设计思路：好氧细菌聚集多的地方，表明O2浓度高，水绵光合作用强，则可证明水绵对相应颜色的光吸收多。大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明叶绿体吸收较多的光是红光和蓝紫光。
(4)下图是恩格尔曼实验装置改装示意图。
光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸收，水绵光合作用微弱，产生O2较少，因此好氧细菌分布无显著变化。
观察到变暗处即是被色素吸收的光谱。
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
由图可以看出：①叶绿素a和叶绿素b主要吸收 ；②胡萝卜素和叶黄素主要吸收 。
可见光：400~760nm紫外光：小于400nm红外光：大于760nm光合作用所利用的光都是可见光。
色素的功能：吸收大部分的可见光，用于光合作用。类胡萝卜素还有保护叶绿素免遭强光伤害的作用
思考：这些色素存在于细胞中的什么部位呢？
下图为不同色素的吸收光谱，请据图回答下列有关问题：
(1)从图中可以读出：叶绿素对____光和______光的吸收量大；类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大；光合色素对绿光吸收量较少，所以叶片呈现绿色。
(2)温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？提示：红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此可以补充这两种光达到增产的目的。
(3)温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？(透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。)提示：无色的玻璃或塑料薄膜。
(1)叶绿体中的色素很少吸收绿光，绿光被反射，所以大多数叶片看起来呈绿色。(2)秋天叶片变黄的原因：低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色。(3)部分植物叶片变红的原因：这类植物叶片中除了叶绿素和类胡萝卜素外，其液泡中还有大量水溶性的色素，如花青素，其呈现出液泡中的花青素的颜色。
1.绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。( )2.叶绿体中色素吸收的可见光用于光合作用。( )3.吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。( )4.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( )5.叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。( )
A.提取色素时加入二氧化硅是为了加速研磨，加入碳酸钙是为了防止滤液挥发C.四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最小D.镁元素缺乏会影响甲、乙、丙、丁四种色素的含量
例1 如图为新鲜菠菜叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )
B.甲、乙、丙和丁分别为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素
例2 实验操作不规范可能导致实验失败。下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，错误的是 ( )A.无水乙醇加入量太多可能导致所有色素带颜色变浅C.滤液细线浸没到层析液中导致滤纸条上无色素带D.滤液细线过粗可能导致色素带之间无法分离
B.未加CaCO3可能导致滤纸上黄色和橙黄色两条色素带的颜色变浅
例3 关于叶绿体结构和功能的叙述，正确的是 ( )A.叶片呈现绿色是因为叶绿体吸收了绿光B.与光合作用有关的酶都分布在叶绿体基质中D.在光学显微镜下可见叶绿体内部由类囊体堆叠形成的基粒
C.叶绿体的类囊体巨大的膜面积有利于充分吸收光能
例4 德国科学家恩格尔曼用水绵和好氧细菌做了两个经典实验，下列对实验叙述正确的是( )A.他用同位素标记法发现光合作用的场所是叶绿体B.选用水绵作材料是因为其叶绿体大且呈球形便于观察C.他用透过三棱镜的光照射水绵临时玻片，发现好氧细菌大多数聚集在绿光区域
D.恩格尔曼实验证明了光合作用放氧部位是叶绿体
1.北方秋季，银杏、黄栌、红枫等树种的叶片由绿变黄或变红，一时间层林尽染，分外妖娆。低温造成叶肉细胞中含量下降最显著的色素是 ( )A.叶黄素 B.花青素 D.胡萝卜素
2.关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验，下列叙述正确的是( )A.常用层析液提取C.提取色素时加入的CaCO3能使研磨更加充分D.滤纸条上扩散速度最快的色素是叶绿素a
B.收集滤液后应及时用棉塞将试管口塞严
3.如图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果示意图，则如图②所示结果最有可能来自于( )
D.秋冬季节的银杏落叶
A.清水培养的水仙叶片B.盆栽的天竺葵的叶片C.大蒜发芽长出的绿叶
4.恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和好氧细菌的临时玻片①，将临时玻片②暴露在光下，结果如图所示。关于该实验的叙述错误的是( )
A.实验开始前，临时玻片都要先进行通气处理
B.该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作用的场所C.临时玻片中好氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气D.用透过三棱镜的光束照射临时玻片①，会得到与该图示不同的结果
1.阐明“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的原理与方法。2.说出植物捕获光能的色素的种类和作用。3.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。
亚里士多德认为：植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。土壤减少的重量=植物增加的重量
问题：植物为什么长大?所需的营养物质来自何处？
结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。
一、1648年比利时科学家海尔蒙特
结论：植物可以更新污浊的空气。
二、1771年英国科学家普利斯特利
结论：绿叶在光下吸收CO2 ，释放O2。
资料：1785年,拉瓦锡发现了空气的组成。
三、1779年荷兰的科学家英格豪斯
500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？
推测:植物体只有在光下才能更新污浊的空气。
确定植物只有绿叶才能更新空气并且依赖于光。
能量守恒定律：能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
光合作用时将光能转变成有机物中的化学能
四、1845年德国科学家梅耶
五、1864年德国科学家萨克斯实验
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
光合作用产生的O2来自于H2O。
H2O C18O2
H218O CO2
O2 O2 O2
O2 O2 O2 O2
18O2 18O2 18O2
18O2 18O2 18O2
六、1941年美国鲁宾和卡门实验
光合作用释放的氧气中的氧是来自于哪里？
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环，探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径.
七、卡尔文实验（同位素标记法）
19世纪60年代，俄国科学家通过光学仪器发现叶绿素的吸收光谱与光合作用的作用光谱相似
不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度就越快，反之则慢。
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
实验：提取和分离叶绿体中的光合色素
思考并在课本找出加少量二氧化硅和碳酸钙，无水乙醇的作用
①称取5g新鲜菠菜叶，剪去主叶脉→剪碎置研钵中
②加入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入5ml无水乙醇
③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤
④收集滤液、封口及时用棉塞将试管口塞严
(防止乙醇挥发和色素氧化)
某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
观看绿叶中色素分离实验视频，回答以下问题：
要求： ①细、齐、直，②待干后重复 2-3次
使用干燥滤纸的原因：使层析液在滤纸条上快速扩散
注意：不能让滤液细线触及层析液，否则绿叶细线中的色素会溶解到层析液中，不能再滤纸上扩散
色素带的位置反映 大小。色素带的宽窄反映 多少
从上往下依次是：胡 黄 a b
下图是提取和分离绿叶中的光合色素的实验步骤，请分析：
(1)提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，其作用是______________；B是碳酸钙，作用是_________________________；C是__________，作用是溶解色素。
(2)制备滤纸条时，剪去两角的作用是___________________。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
(3)色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？
防止滤液细线中的色素溶解于层析液中，不能在滤纸条上扩散。
(4)结合分离到的色素在滤纸条上的分布情况图示，分析回答下列问题：
①含量最多和最少的色素分别是哪种？含量最多的是叶绿素a，含量最少的是胡萝卜素。②在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪种？溶解度最高的是胡萝卜素，溶解度最低的是叶绿素b。
(5)如果色素的分离实验装置如图所示，则
①实验时应将滤液滴在a处还是b处？a处。②在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆环(如图)，则图示a～d依次是哪种色素？黄绿色和橙黄色分别是哪个环？
a—胡萝卜素；b—叶黄素；c—叶绿素a；d—叶绿素b。其中最里面的d环呈黄绿色，而最外面的a环为橙黄色。
实验中常见异常现象分析
在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵
好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。
光线照射部位进行光合作用产生了氧气。
阅读教材恩格尔曼的实验，分析：
在没有空气的光亮环境中
产生氧气的部位是叶绿体。
好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
(1)实验1中先选用黑暗并且没有空气的环境，目的是_____________________________________________________。
(2)实验1中先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由________释放出来的，________是光合作用的场所。
排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性
1882年美国科学家恩格尔曼改进实验
用透过三棱镜的光照射临时玻片标本，让不同颜色的光投射到水绵的带状叶绿体上
实验结果：红光区和蓝光区的叶绿体部位都聚集了大量的好氧细菌
(3)实验2的思路是什么？为什么大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？实验2的设计思路：好氧细菌聚集多的地方，表明O2浓度高，水绵光合作用强，则可证明水绵对相应颜色的光吸收多。大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明叶绿体吸收较多的光是红光和蓝紫光。
(4)下图是恩格尔曼实验装置改装示意图。
光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸收，水绵光合作用微弱，产生O2较少，因此好氧细菌分布无显著变化。
观察到变暗处即是被色素吸收的光谱。
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
由图可以看出：①叶绿素a和叶绿素b主要吸收 ；②胡萝卜素和叶黄素主要吸收 。
可见光：400~760nm紫外光：小于400nm红外光：大于760nm光合作用所利用的光都是可见光。
色素的功能：吸收大部分的可见光，用于光合作用。类胡萝卜素还有保护叶绿素免遭强光伤害的作用
思考：这些色素存在于细胞中的什么部位呢？
下图为不同色素的吸收光谱，请据图回答下列有关问题：
(1)从图中可以读出：叶绿素对____光和______光的吸收量大；类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大；光合色素对绿光吸收量较少，所以叶片呈现绿色。
(2)温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？提示：红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此可以补充这两种光达到增产的目的。
(3)温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？(透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。)提示：无色的玻璃或塑料薄膜。
(1)叶绿体中的色素很少吸收绿光，绿光被反射，所以大多数叶片看起来呈绿色。(2)秋天叶片变黄的原因：低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色。(3)部分植物叶片变红的原因：这类植物叶片中除了叶绿素和类胡萝卜素外，其液泡中还有大量水溶性的色素，如花青素，其呈现出液泡中的花青素的颜色。
1.绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。( )2.叶绿体中色素吸收的可见光用于光合作用。( )3.吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。( )4.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( )5.叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。( )
A.提取色素时加入二氧化硅是为了加速研磨，加入碳酸钙是为了防止滤液挥发C.四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最小D.镁元素缺乏会影响甲、乙、丙、丁四种色素的含量
例1 如图为新鲜菠菜叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )
B.甲、乙、丙和丁分别为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素
例2 实验操作不规范可能导致实验失败。下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，错误的是 ( )A.无水乙醇加入量太多可能导致所有色素带颜色变浅C.滤液细线浸没到层析液中导致滤纸条上无色素带D.滤液细线过粗可能导致色素带之间无法分离
B.未加CaCO3可能导致滤纸上黄色和橙黄色两条色素带的颜色变浅
例3 关于叶绿体结构和功能的叙述，正确的是 ( )A.叶片呈现绿色是因为叶绿体吸收了绿光B.与光合作用有关的酶都分布在叶绿体基质中D.在光学显微镜下可见叶绿体内部由类囊体堆叠形成的基粒
C.叶绿体的类囊体巨大的膜面积有利于充分吸收光能
例4 德国科学家恩格尔曼用水绵和好氧细菌做了两个经典实验，下列对实验叙述正确的是( )A.他用同位素标记法发现光合作用的场所是叶绿体B.选用水绵作材料是因为其叶绿体大且呈球形便于观察C.他用透过三棱镜的光照射水绵临时玻片，发现好氧细菌大多数聚集在绿光区域
D.恩格尔曼实验证明了光合作用放氧部位是叶绿体
1.北方秋季，银杏、黄栌、红枫等树种的叶片由绿变黄或变红，一时间层林尽染，分外妖娆。低温造成叶肉细胞中含量下降最显著的色素是 ( )A.叶黄素 B.花青素 D.胡萝卜素
2.关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验，下列叙述正确的是( )A.常用层析液提取C.提取色素时加入的CaCO3能使研磨更加充分D.滤纸条上扩散速度最快的色素是叶绿素a
B.收集滤液后应及时用棉塞将试管口塞严
3.如图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果示意图，则如图②所示结果最有可能来自于( )
D.秋冬季节的银杏落叶
A.清水培养的水仙叶片B.盆栽的天竺葵的叶片C.大蒜发芽长出的绿叶
4.恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和好氧细菌的临时玻片①，将临时玻片②暴露在光下，结果如图所示。关于该实验的叙述错误的是( )
A.实验开始前，临时玻片都要先进行通气处理
B.该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作用的场所C.临时玻片中好氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气D.用透过三棱镜的光束照射临时玻片①，会得到与该图示不同的结果
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