【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，待種子中的營養(yǎng)成分消耗完后就會(huì)死亡，這說明光合作用離不開色素的作用。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.畫濾液細(xì)線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、無漿汁的葉片如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。提取色素的無水乙醇不應(yīng)一次性加入，為保證提取效果，應(yīng)分多次加入2.過濾：用單層尼龍布過濾獲取深綠色濾液色素提取液呈淡黃綠色或過淺的原因分析：①研磨不充分②無水乙醇過多③碳酸鈣過少收集濾液,封口。注：不能用濾紙過濾，否則色素會(huì)被濾紙吸附（二）.制備濾紙條畫鉛筆細(xì)線鉛筆線

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）.畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻劃出一條細(xì)線，濾液細(xì)線要求：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？說明了什么？類胡蘿卜素葉綠素綠葉中的色素有4種，可以歸納為兩類：色素的種類葉綠素（含量約3/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）類胡蘿卜素（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、無漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。2.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)以細(xì)、齊、直為標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)畫線時(shí)必須等上次畫線干燥后再進(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，有利于色素的提取；加少許碳酸鈣的目的是為了防止研磨過程中，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)果填寫色素種類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?，F(xiàn)象及分析異?，F(xiàn)象原因分析收集到的濾液綠色過淺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水乙醇，提取液中色素濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)；④未加碳酸鈣或加入過少，導(dǎo)致葉綠素分子被破壞濾紙條色素帶重疊畫濾液細(xì)線時(shí)連續(xù)畫3～4次，濾液細(xì)線不齊，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忘記畫濾液細(xì)線；②濾液細(xì)線接觸層析液，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，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，分為可見光和不可見光?？梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)是400-760nm。不同波長(zhǎng)的光，顏色不同。

2.色素的作用太陽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：葉綠素和類胡蘿卜素對(duì)綠光不是不吸收，只是吸收量較少；但是類胡蘿卜素對(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）問題：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,類胡蘿卜素分子較穩(wěn)定，葉片而顯示出類胡蘿卜素的顏色3、為什么秋天楓葉葉呈現(xiàn)紅色？問題：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，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素。1865年，德國植物學(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)以上的類囊體堆疊而成，類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，有利于光線的透過

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；沿鉛筆線處小心均勻