人教版高中生物学必修1第5章第4节光合作用与能量转化
教学设计
课题
捕获光能的色素和结构
单元
第5章
学科
生物
年级
高1
教材分析
《捕获光能的色素和结构》是人教版高中必修1《分子与细胞》第5章第4节《光合作用与能量转化》第1课时的教学内容，主要学习色素的种类和功能，掌握提取、分离色素的实验方法。本节内容是对第3章细胞结构知识的提升，又是后面学习光合作用原理和应用的基础。
普通高中生物课程及解读对本部分知识的要求是能分析科学家对光合作用的认识过程，形成光合作用的基本概念；提取和分离叶绿体中的色素，简述叶绿体中色素的吸收光谱和作用光谱；要求教师能指导学生做好提取和分离叶绿体中色素的探索性实验。
教学目标与核心素养
生命观念：
1.能说出叶绿体色素的种类、颜色、含量、作用和吸收光谱。
2.能说出叶绿体适于进行光合作用的结构和功能。
科学思维：
1.利用列表比较法掌握叶绿体色素的种类、颜色、含量、作用和吸收光谱。
2. 利用实验的方法，解决问题。
科学探究：
1.通过实验，掌握提取、分离色素的实验方法。
2. 通过学习经典实验学习实验的设计思路。
社会责任：
能够运用色素与光合作用的原理解释生产生活中的相关现象。
重点
能说出叶绿体色素的种类、颜色、含量、作用和吸收光谱；叶绿体适于进行光合作用的结构和功能
难点
提取、分离色素的实验方法
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
问题导入：出示小麦图片，并提出问题：小麦灌浆期间需要天气晴朗，光照充足，才能灌浆充足、粒重提高。如果这时期光照不足或连阴雨，会延缓籽粒灌浆进程，减少干物质积累从而降低粒重，造成减产。你知道这里面的原理吗？
思考、回答问题
通过生产实例，导入新课，引发学生思考，激发学生兴趣和探究欲
讲授新课
问题探讨：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。
讨论：
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的浓度、营养液成分和温度等条件？
得出：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和转化光能的生物学途径。光合作用是“地球上最重要的化学反应”植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。
知识点一：捕获光能的色素
活动1：出示正常玉米植株和白化玉米植株的图片，提出问题：玉米有正常植株和白化植株。正常植株的叶片是绿色的，说明其叶片中有绿色的色素；白化植株的叶片是白色的，说明其叶片中不含绿色色素。正常植株可以进行光合作用，并不断生长发育；而白化植株待种子中贮存的养分耗尽就会死去。这说明叶片中的 可能与光能的捕获有关。
活动2：绿叶中色素的提取和分离。
提问：若想真实地看到色素，确定色素的种类，我们就需要将色素从叶片中提取出来，并想办法把不同的色素分开。那么绿叶中色素提取和分离的实验原理是怎样的？请同学们认真阅读课本98-99页，做好勾画与批注，回答以下问题：
1.绿叶中色素的提取和分离原理？
2.实验材料中为什么要选新鲜的绿叶？
3.该实验包括哪些步骤？每一步操作中都有哪些注意事项？
通过大家的讨论交流，我们已经明确了实验的正确操作流程，接下来以小组为单位完成正确的实验操作。教师组织学生动手实验，并巡视指导。
PPT呈现：色素在滤纸条上的分布图
教师引导学生思考：滤纸条上出现了几条色素带，颜色分别是怎样的？其排列顺序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
出示四种色素对光的吸收图谱，提出问题：叶绿素a、b主要吸收 。
胡萝卜素和叶黄素主要吸收 。
小结：
色素
色素颜色
含量
溶解度
扩散速度
吸收光能
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素ａ
叶绿素ｂ
知识点二：叶绿体适于进行光合作用的结构
出示图片叶绿体的电镜照片和模式图，请同学们回忆叶绿体的形状和结构。请同学们思考线粒体的结构特点对进行光合作用的好处。
出示恩格尔曼经典实验，并提出问题：
1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？
2.恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？
总结：叶绿体的功能
叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用的酶。
思考、讨论
回答问题
思考、讨论
回答问题
按要求阅读课本，做好勾画与批注，思考问题，并在小组内讨论问题
学生根据预习汇报交流。
学生按照正确操作顺序实验，同时每个小组按照神秘任务卡的要求完成探究实验
学生根据实验原理分析四种色素的分布
观察图片，对比分析，回答问题
回忆相关内容并回答问题
分析实验现象，思考问题，小组交流讨论，并回答问题
培养学生思考和分析问题的能力
引出光合作用
培养学生阅读提取信息的能力和思考和分析问题的能力，小组合作能力
学会提取、分离叶绿体中色素的方法；
提高观察、分析能力
提高学生的识图能力和分析能力
复习叶绿体的结构，
培养学生观察、分析问题的能力
让学生体会恩格曼实验设计的巧妙之处。
课堂练习
1.关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是（ ）
A. 使用定性滤纸过滤研磨液
B. 将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C. 在画出一条滤液细线后紧接着重复画线1～2次
D. 研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
2.如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离情况，下列说法不正确的是（ ）
A. 叶绿体中的四种色素分布在类囊体薄膜上
B. 四种色均可溶于有机溶剂无水乙醇中
C. 四种色素在层析液中溶解度最大的是甲
D. 发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙3.
3、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是（ ）
A、红光部分 B、红橙光与蓝紫光部分
C 、绿光部分 D、紫光部分
4、恩格尔曼用极细的光束照射到载有水绵和好氧菌的载玻片①上，将装片②暴露在光下，结果如图所示。关于该实验说法错误的是（ ）
A. 实验开始前，装片都要先放在黑暗环境中一段时间
B. 该对照实验可以证明叶绿体使进行光合作用的场所
C. 装片中的好氧气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装片②会得到与该图示不同的结果
1.下列标号各代表：
① ②________③_________④ ⑤________
2.在④上分布有光合作用所需的 和 ，在⑤中也分布有光合作用所需的 。
限时独立自主完成
巩固新知，提升能力
课堂小结
梳理知识、理清思路，便于记忆
板书设计
4.1捕获光能的色素和结构
1.绿叶中色素的提取和分离
（一） 提取：深色的新鲜叶片
SiO2
CaCO3
无水乙醇
（二）分离： 制备滤纸条（剪去两个角）
（纸层析法）画滤液细线（细、直、齐，重复2—3次）
层析分离（滤液细线不能浸没到层析液中）
2.叶绿体的结构适于进行光合作用
课件24张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用人教新版2019年 必修1第4节 光合作用与能量转化新知导入小麦灌浆期间需要天气晴朗，光照充足，才能灌浆充足、粒重提高。如果这时期光照不足或连阴雨，会延缓籽粒灌浆进程，减少干物质积累从而降低粒重，造成减产。你知道这里面的原理吗？新知讲解 问题探讨 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。讨论：
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的浓度、营养液成分和温度等条件？新知讲解太阳光能的输入、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和转化光能的生物学途径。光合作用是“地球上最重要的化学反应”新知讲解 知识点一捕获光能的色素玉米有正常植株和白化植株。正常植株的叶片是绿色的，说明其叶片中有绿色的色素；白化植株的叶片是白色的，说明其叶片中不含绿色色素。正常植株可以进行光合作用，并不断生长发育；而白化植株待种子中贮存的养分耗尽就会死去。这说明叶片中的 可能与光能的捕获有关。新知讲解 知识点一捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离（1）实验原理1.色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
2.绿叶中的色素不只有一种，他们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。（2）目的要求1.进行绿叶中色素的提取和分离。
2.探究绿叶中含有几种色素。新知讲解 知识点一捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离（3）材料用具新鲜的绿叶（菠菜的绿叶）
仪器：干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药匙，量筒（10mL），天平等。
药品：无水乙醇（也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替），层析液（由20份在60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成），二氧化硅和碳酸钙。新知讲解 知识点一捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离（4）方法步骤①提取绿叶中的色素称取5g绿叶，剪去主脉，剪碎，放入研钵向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5～10mL无水乙醇，迅速、充分地进行研磨将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严SiO2：使碾磨充分
CaCO3：防止色素被破坏
无水乙醇：提取色素新知讲解 知识点一捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离（4）方法步骤②制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角在距剪去两角一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线减去两角的目的：
防止层析液从边缘扩散速度太快。新知讲解 知识点一捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离（4）方法步骤③画滤液细线滤液细线的要求：
细、直、齐（使色素处于同一起跑线）；
重复2—3次（防止色素太少分离现象不明显）。用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀的画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次新知讲解 知识点一捕获光能的色素 注意（1）滤液细线不能触到层析液，防止色素溶解在层析液中。（2）试管要塞上棉塞、烧杯要盖上培养皿，因为层析液易挥发且有毒。且应在通风好的条件下进行，实验结束应尽快用肥皂将手洗干净。实验：绿叶中色素的提取和分离（4）方法步骤④分离绿叶中的色素新知讲解 知识点一捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离（4）方法步骤⑤观察与记录观察试管内滤纸条上出现了几条色素带，以及每条色素带的颜色和宽窄。将观察结果记录下来。新知讲解 知识点一捕获光能的色素实验：绿叶中色素的提取和分离（4）方法步骤⑥观察结果捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色）新知讲解 知识点一捕获光能的色素四种色素对光的吸收叶绿素a、b主要吸收 。
胡萝卜素和叶黄素主要吸收 。叶绿体中的色素提取液新知讲解 知识点一捕获光能的色素小结：橙黄色黄色蓝绿色黄绿色最少较少最多较多最大较大较小最小最快较快较慢最慢蓝紫光蓝紫光
红光
与光合作用有关的色素存在于哪呢？胡萝卜素叶黄素叶绿素ａ叶绿素ｂ新知讲解 知识点二类囊体结构：外膜、内膜、基粒、基质形态：扁平的椭球形基粒的类囊体的薄膜上色素的分布：极大地扩展了受光面积叶绿体适于进行光合作用的结构新知讲解 知识点二恩格尔曼实验一恩格尔曼实验二 讨论1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？2.恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？叶绿体适于进行光合作用的结构新知讲解 知识点二叶绿体适于进行光合作用的结构 叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用的酶。总结：叶绿体的功能课堂练习B1.关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是（ ）
A. 使用定性滤纸过滤研磨液
B. 将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C. 在画出一条滤液细线后紧接着重复画线1～2次
D. 研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素2.如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离情况，下列说法不正确的是（ ）
A. 叶绿体中的四种色素分布在类囊体薄膜上
B. 四种色均可溶于有机溶剂无水乙醇中
C. 四种色素在层析液中溶解度最大的是甲
D. 发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙C课堂练习B3、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是（ ）
A、红光部分 B、红橙光与蓝紫光部分
C 、绿光部分 D、紫光部分A. 实验开始前，装片都要先放在黑暗环境中一段时间
B. 该对照实验可以证明叶绿体使进行光合作用的场所
C. 装片中的好氧气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装片②会得到与该图示不同的结果4、恩格尔曼用极细的光束照射到载有水绵和好氧菌的载玻片①上，将装片②暴露在光下，结果如图所示。关于该实验说法错误的是（ ）A课堂练习1.下列标号各代表：
① ②________③_________④ ⑤________
2.在④上分布有光合作用所需的 和 ，在⑤中也分布有光合作用所需的 。 基质酶 外膜内膜类囊体基粒色素 酶课堂总结谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
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