人教版（2019）必修1课件：5.4 光合作用与能量转化（第1课时）(共32张PPT)

(共32张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化
（第1课时）
学习目标
概念2 细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖
2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域
2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能
课程标准
掌握提取和分离绿叶中色素的原理和方法，简述绿叶中色素的种类及功能。
树立结构与功能相统一的观点，说出叶绿体是进行光合作用主要场所的原因。
能源物质：
主要能源物质：
储能物质：
主要储能物质：
直接能源物质：
最终能源：
糖类、脂肪、蛋白质、ATP
糖类
脂肪、淀粉（植物细胞）、糖原（动物细胞）
脂肪
ATP（腺苷三磷酸）
太阳能
植物工厂
问题探讨
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。
你知道韭菜和韭黄是什么关系吗？
你知道韭黄是怎么种植出来的吗？
缺少叶绿素
正常玉米植株（绿色）和白化玉米植株（白色）
玉米白化苗的叶片不含绿色色素不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死去。
可见：
叶片中的色素可能与光能的捕获有关。
一、捕获光能的色素与结构
资料查阅、文献检索
植物叶片的颜色取决于细胞中的色素种类和含量。
植物细胞中的色素分为脂溶性色素（如叶绿素等）和水溶性色素（如花青素），两类色素的提取方法不同。
查阅文献，选择合适的方法分别提取植物细胞中的脂溶性色素和水溶性色素。
花青素提取及含量测定请自行查阅资料，有兴趣可课下实践。
思考与探究：
1.绿叶中的色素是一种还是多种呢？如何提取呢？
2.它们分别是什么颜色呢？
3.各种色素在绿叶中的含量相同吗？
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
1
提取绿叶中的色素
(1)原理：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
（1）分离色素的方法：
纸层析法
（2）分离色素的原理：
不同色素在层析液中的溶解度不同。
溶解度高的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；
溶解度低的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。
2
分离绿叶中的色素
观看绿叶中色素提取与分离实验视频，阅读教材98页探究·实践内容，回答以下问题：
3.色素提取时所用试剂及作用？
1.菠菜叶放置24-36小时的原因？
2.研磨时应注意什么？原因为何？
4.滤纸条为什么要剪去两角？
5.滤液细线的划线原则？
6.层析液能否没过滤液细线？
7.分离后的色素有几种？有何差异
观看绿叶中色素提取与分离实验视频，阅读教材98页探究·实践内容，回答以下问题：
探究·实践
绿叶中色素的提取与分离
绿叶中色素的提取和分离
色素 颜色 溶解度 扩散速度 含量
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
最高
较高
较低
最低
最快
较快
较慢
最慢
最少
较少
最多
较多
叶绿素
(含量约占3/4)
类胡萝卜素
(含量约占1/4)
色素分离的其他方法:
Q：得到的色素提取液颜色呈淡绿色的原因有哪些
①研磨不充分或研磨速度太慢，乙醇挥发，导致溶解的色素量少；
②选材不当，未选择新鲜绿叶或称取的新鲜绿叶量过少；
③加入无水乙醇的量过多，导致色素溶液浓度偏小；
④未加入碳酸钙或加入的量过少，导致色素被破坏，主要是叶绿素被破坏。
Q：若某结果中，滤纸上色素带颜色很浅，你认为原因有哪些？
除以上原因以外，还有可能是画滤液细线未重复。
光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。
可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。
不同色素对光的吸收差异
四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？
色素吸收的光谱
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
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
一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。
1、叶片为什么是绿色的呢？2、不同季节，不同植物的叶片为何会呈现不同的颜色？（见右图；绿色、黄色、红色叶片）3、阅读P97页植物工厂和P99页旁栏相关内容，并思考：为什么常见的人工光源是红色、蓝色和白色而不用发绿光的光源？问题思考：
光
叶绿体
反射光
透过光
吸收光
1、叶片为什么是绿色的呢？
①其他光被叶片吸收了，而叶绿素对绿光吸收最少，被反射出来。
②叶绿素含量多，使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色
2、不同季节，不同植物的叶片为何会呈现不同的颜色？
由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。
叶绿素
形成条件
温度
矿质元素，如N、Mg等
光照
2、不同季节，不同植物的叶片为何会呈现不同的颜色？
花青素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。
水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。
在植物细胞液泡不同pH 条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现五彩缤纷的颜色。
3、阅读P97页植物工厂和P99页旁栏相关内容，并思考：为什么常见的人工光源是红色、蓝色和白色而不用发绿光的光源？
资料：不同波长的光具有明显不同的生物学效应，包括对植物的形态结构与化学组成、光合作用和器官生长发育等方面的不同影响。
绿色光源发出的绿色光，这种波长的光线被光合色素吸收较少，不利于光合作用中制造有机物。
有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，
甲品红色光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光
片A；丁添加绿色滤光片B(如图)，经过一段时间，各
盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组（ ）
A.甲、乙 B.乙、丙 C.甲、丁 D.丙、丁
C
叶绿体的结构适于进行光合作用
基质
基粒
每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。
而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。
黑藻
2
恩格尔曼的实验
Q：水绵的叶绿体和黑藻（或菠菜）的叶绿体有何区别？
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
水绵
2
恩格尔曼的实验
阅读P100页资料一，回答下列问题：
1.为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料？
2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
3.、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？
4.由实验能得出什么结论？
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
实验对象：水绵（叶绿体呈_ ___状）、
好氧细菌。
自变量：叶绿体是否照到光。
因变量：叶绿体照光部位是否产生氧气
，观测指标是______________。
汉水丑生侯伟作品
实验结果：好氧细菌集中分布在叶绿体
的照光部位。
实验结论：
螺旋带
好氧细菌的分布
叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气
恩格尔曼实验的巧妙之处
1、为什么选用水绵和好氧细菌作为实验材料？
水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察。
好氧细菌可确定释放O2的部位。
2、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
选用黑暗并且没有空气的环境，可排除光线和氧的干扰。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
3、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？
用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；
黑暗（局部照光）和完全暴露在光下对照（自身对照），再一次验证实验结果完全是由光照引起，氧气是由叶绿体产生的。
4.由实验能得出什么结论？
结论：叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
大量好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明什么？
叶绿体主要吸收红光与蓝紫光，用于光合作用放出O2。
好氧细菌
水绵
好氧细菌
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体是光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有很多进行光合作用所必需的酶。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
思考、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。这种现象是如何造成的？
浅层水体的藻类主要吸收红光和蓝紫光，吸收绿光很少
深层水体的藻类主要吸收蓝紫光，吸收的红光很少