【課件】光合作用的原理和應(yīng)用第1課時(shí)課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

高中生物必修一第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用的原理和應(yīng)用正常幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料。正常苗白化苗不能進(jìn)行光合作用，無(wú)法制造有機(jī)養(yǎng)料。白化苗白化苗由于不能進(jìn)行光合作用，待種子中的營(yíng)養(yǎng)成分消耗完后就會(huì)死亡，這說(shuō)明光合作用離不開(kāi)色素的作用。思考：細(xì)胞哪些結(jié)構(gòu)含有色素？液泡：花青素葉綠體：多種光合色素只有葉綠體中的色素可以捕獲光能光合作用的場(chǎng)所？植物葉片中到底含有哪些色素？01、捕獲光能的色素

綠葉中有哪些色素呢？它們分別是什么顏色呢？各種色素在綠葉中的含量相同嗎？怎么辦？一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.色素的種類(lèi)目的：進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離

探究綠葉中含有幾種色素？原理：1）色素能夠溶解在有機(jī)溶劑中，如無(wú)水乙醇。2）不同的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離方法步驟：1.提取綠葉中的色素2.制備濾紙條3.畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)4.分離綠葉中的色素5.觀察和記錄1.研磨材料:5g新鮮綠葉（除去葉脈）藥品（石英砂）SiO2—使研磨充分CaCO3—防止色素被破壞10ml無(wú)水乙醇—溶解色素（一）.提取色素？注意事項(xiàng):：選材時(shí)應(yīng)注意選擇鮮嫩、色濃綠、無(wú)漿汁的葉片如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。提取色素的無(wú)水乙醇不應(yīng)一次性加入，為保證提取效果，應(yīng)分多次加入2.過(guò)濾：用單層尼龍布過(guò)濾獲取深綠色濾液色素提取液呈淡黃綠色或過(guò)淺的原因分析：①研磨不充分②無(wú)水乙醇過(guò)多③碳酸鈣過(guò)少收集濾液,封口。注：不能用濾紙過(guò)濾，否則色素會(huì)被濾紙吸附（二）.制備濾紙條畫(huà)鉛筆細(xì)線(xiàn)鉛筆線(xiàn)

減去兩角的目的：防止層析液從邊緣擴(kuò)散速度太快，使色素帶整齊（三）.畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線(xiàn)均勻劃出一條細(xì)線(xiàn)，濾液細(xì)線(xiàn)要求：直、細(xì)、齊。

待濾液干后，重復(fù)2-3次，

目的：積累更多色素，防止色素太少分離現(xiàn)象不明顯插濾紙條層析液培養(yǎng)皿胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b（四）分離色素：紙層析法注意:濾液細(xì)線(xiàn)不能觸到層析液（防止色素溶解在層析液中）燒杯要蓋上培養(yǎng)皿、試管要塞上棉塞（層析液易揮發(fā)且有毒）溶解度大，擴(kuò)散速度快溶解度小，擴(kuò)散速度慢★擴(kuò)散速度與色素在層析中的溶解度的關(guān)系：觀察與記錄：濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說(shuō)明什么？5.觀察和記錄觀察濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）排序從上到下：寬窄：葉綠素a色素帶最寬，胡蘿卜素色素帶最窄說(shuō)明：綠葉中四種色素的含量不同，葉綠素a最多，胡蘿卜素最少。葉綠素ａ＞葉綠素ｂ＞葉黃素＞胡蘿卜素寬窄如何？說(shuō)明了什么？類(lèi)胡蘿卜素葉綠素綠葉中的色素有4種，可以歸納為兩類(lèi)：色素的種類(lèi)葉綠素（含量約3/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）類(lèi)胡蘿卜素（含量約1/4）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）含量最多的色素——含量最少的色素——擴(kuò)散速度最慢———兩相鄰色素帶之間距離最遠(yuǎn)——兩相鄰色素帶之間距離最近——葉綠素a胡蘿卜素葉綠素b胡蘿卜素與葉黃素葉綠素a與葉綠素b實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵1.選材時(shí)應(yīng)注意選擇鮮嫩、色濃綠、無(wú)漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。2.畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)時(shí)應(yīng)以細(xì)、齊、直為標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)畫(huà)線(xiàn)時(shí)必須等上次畫(huà)線(xiàn)干燥后再進(jìn)行，重復(fù)2-3次。3.層析時(shí)不要讓濾液細(xì)線(xiàn)觸及層析液。注意事項(xiàng)1.因丙酮和層析液都是易揮發(fā)且有一定毒性的有機(jī)溶劑，所以研磨要快，收集的濾液要用棉塞塞住，層析時(shí)要加蓋，盡量減少有機(jī)溶劑的揮發(fā)。2.在研磨時(shí)要加少許二氧化硅，目的是為了研磨充分，有利于色素的提??；加少許碳酸鈣的目的是為了防止研磨過(guò)程中，葉綠體中的色素受到破壞。3.分離色素時(shí)，一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線(xiàn)接觸到層析液，這是因?yàn)樯匾兹芙庠趯游鲆褐?，?dǎo)致色素帶不清晰，影響實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果填寫(xiě)色素種類(lèi)色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度

較少較高較快

較低較慢

較多

分考點(diǎn)講解補(bǔ)充：色素提取和分離實(shí)驗(yàn)的異常現(xiàn)象及分析異?，F(xiàn)象原因分析收集到的濾液綠色過(guò)淺①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液中色素(葉綠素)含量太少；③一次加入大量的無(wú)水乙醇，提取液中色素濃度太低(正確做法：分次加入少量無(wú)水乙醇提取色素)；④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，導(dǎo)致葉綠素分子被破壞濾紙條色素帶重疊畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)時(shí)連續(xù)畫(huà)3～4次，濾液細(xì)線(xiàn)不齊，經(jīng)層析液層析后，色素帶不整齊，有重疊濾紙條上觀察不到色素帶①忘記畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)；②濾液細(xì)線(xiàn)接觸層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中題型九(實(shí)驗(yàn))葉綠體中色素的提取和分離例．下列關(guān)于用鮮菠菜進(jìn)行色素提取、分離實(shí)驗(yàn)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(shí)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(huì)很快隨溶液揮發(fā)消失【答案】B

【解析】CaCO3可防止酸破壞葉綠素，所以需在研磨前加入少許CaCO3，A錯(cuò)誤；菜葉剪碎的目的是使研磨充分，便于提取色素，若剪碎不夠充分，會(huì)使提取的色素量減少，但不會(huì)影響提取的色素種類(lèi)，B正確；為獲得10mL提取液，研磨時(shí)應(yīng)將10mL的乙醇分多次加入，迅速、充分地研磨，C錯(cuò)誤；層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會(huì)因色素分解而消失，但不會(huì)隨層析液揮發(fā)，D錯(cuò)誤。光是一種電磁波，分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)是400-760nm。不同波長(zhǎng)的光，顏色不同。

2.色素的作用太陽(yáng)光三棱鏡紅橙黃綠青藍(lán)紫葉綠體色素濾液紅光、藍(lán)紫光哪去了？被色素吸收了??！色素可吸收光

2.色素的作用波長(zhǎng)390nm760nm積極思維恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析：這一巧妙的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？葉綠體中的色素對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收的強(qiáng)度不同，主要吸收紅光與藍(lán)紫光，幾乎不吸收綠光用透過(guò)三棱鏡的光照射用水綿和好氧細(xì)菌做成的臨時(shí)玻片標(biāo)本，不同顏色的光透射到水綿的帶狀葉綠體上，結(jié)果在紅光區(qū)和藍(lán)光區(qū)的葉綠體部位都聚集大量的好氧細(xì)菌是不是不同的色素吸收的光相同？類(lèi)胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素的吸收光譜四種色素對(duì)光的吸收注：葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素對(duì)綠光不是不吸收，只是吸收量較少；但是類(lèi)胡蘿卜素對(duì)紅光是不吸收的。2、色素的作用:胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b吸收主要吸收

葉綠素類(lèi)胡蘿卜素藍(lán)紫光紅光藍(lán)紫光葉綠體色素具有吸收光能、傳遞光能、轉(zhuǎn)化光能的作用注：①葉綠體中的色素只吸收可見(jiàn)光，而對(duì)紅外光和紫外光等不吸收②不同色素吸收不同波長(zhǎng)的光③只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a才有轉(zhuǎn)化光能的作用思考溫室或大棚種植蔬菜時(shí)，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜？如果選用補(bǔ)充光源呢？1、為什么葉片呈現(xiàn)綠色？葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光（葉綠素對(duì)綠光吸收量最少，綠光被反射出來(lái)）問(wèn)題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？2、為什么許多植物到了秋天葉子會(huì)變黃？分析：由于葉綠素比類(lèi)胡羅卜素易受到低溫的破壞，秋季低溫使葉綠素大量破壞,類(lèi)胡蘿卜素分子較穩(wěn)定，葉片而顯示出類(lèi)胡蘿卜素的顏色3、為什么秋天楓葉葉呈現(xiàn)紅色？問(wèn)題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？分析：秋天降溫時(shí)，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，而葉綠素因寒冷而逐漸降解,葉片呈現(xiàn)紅色3.色素存在的位置——葉綠體1817年，兩位法國(guó)科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素。1865年，德國(guó)植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個(gè)細(xì)胞中，而是集中在一個(gè)個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里，即葉綠體。葉片中的葉肉細(xì)胞綠葉回顧

葉肉細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖

葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖捕捉光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？捕獲光能的結(jié)構(gòu)色素酶

分布：主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞

形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形

功能：光合作用的場(chǎng)所。

結(jié)構(gòu)：外膜內(nèi)膜基粒由兩個(gè)以上的類(lèi)囊體堆疊而成，類(lèi)囊體薄膜上含色素和酶基質(zhì)含多種光合作用所必需的酶透明，有利于光線(xiàn)的透過(guò)

葉綠體

極細(xì)光束思考·討論葉綠體葉綠體的功能1881年，德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼(T.Engelmann,1843--1909)做了這樣的實(shí)驗(yàn):把載有水綿(葉綠體呈螺旋帶狀分布)和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光東照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中;如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位。葉綠體功能的探究：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)好氧菌分布在有光一側(cè)的葉綠體旁結(jié)論1：氧氣是葉綠體釋放出來(lái)的好氧菌則分布在葉綠體所有受光的部位結(jié)論2：葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)

資料1：<2.實(shí)驗(yàn)的妙處>

選材好:

水綿的葉綠體易于觀察;好氧細(xì)菌可確定放氧多的位置

實(shí)驗(yàn)條件好:

無(wú)空氣又黑暗→可排除氧和光的干擾設(shè)對(duì)比實(shí)驗(yàn):

極小的光束→葉綠體可分為光照多,光照少的部位

<結(jié)論>

葉綠體是綠色植物光合作用的場(chǎng)所1.恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么?

討論：2.恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).上有什么巧妙之處?恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是氧氣是葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布,便于觀察，用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位;沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾;用極細(xì)的光東照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比實(shí)驗(yàn);臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3.在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么?4.綜合上述資料，你認(rèn)為葉綠體具有什么功能?

這是因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長(zhǎng)光的照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣,適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并且能夠吸收特定波長(zhǎng)的光。補(bǔ)充：影響葉綠素合成的三大因素光照是影響葉綠素合成的主要因素,一般植物在黑暗環(huán)境中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。(1)光照(2)溫度溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成。低溫時(shí)，葉綠素分子易被破壞，因而葉片變黃。(3)礦質(zhì)元素葉綠素中含有N、Mg等礦質(zhì)元素缺乏這些元素將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，老葉先變黃;Fe是葉綠素合成過(guò)程中某些酶的輔助成分，缺Fe也會(huì)導(dǎo)致葉綠素合成受阻，幼葉先變黃。1．研磨綠葉時(shí)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2．對(duì)“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，下列描述正確的是()A．將5g新鮮完整的菠菜葉，放入研缽中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨B．用毛細(xì)吸管吸取少量濾液；沿鉛筆線(xiàn)處小心均勻