高中生物人教版（2019）必修第一册5.4光合作用与能量转化（共28张ppt)

(共28张PPT)
第4节
能量光合作用与能量转化
学习目标
1、说出绿叶中色素的种类和作用；
2、说出叶绿体的结构和功能；
3、说出光合作用以及对它的认识过程；
4、尝试探究影响光合作用强度的环境因素；
5、说出光合作用原理的应用；
6、简述化能合成作用。
共4课时
一、捕获光能的色素和结构
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。
白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。
正常苗
白化苗
（一）捕获光能的色素
一、捕获光能的色素和结构
　　　追根溯源，活细胞生命所需的能量最终是来自太阳的光能，而将光能转化为化学能要通过光合作用，进行光合作用的细胞，首先要捕获光能。
（一）捕获光能的色素：绿叶中有哪些色素呢？
　　　
探究·实践：
绿叶中色素的提取和分离
1.原理
(1)提取：色素易溶于有机溶剂（如无水乙醇或丙酮）中。
(2)分离：各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同：溶解度越高扩散的越快，反之越慢。
（纸层析法）
（P97—P98）
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。
材料用具：
新鲜的绿叶、滤纸、研钵、无水乙醇、层析液等
方法步骤：
（具体操作见下页）
1.提取绿叶中的色素
2.制备滤纸条
3.画滤液细线
4.分离绿叶中的色素
目的要求：
实验步骤：
（1）研磨
材料:5g新鲜绿叶
药品
SiO2——使研磨充分
CaCO3
—防止色素被破坏
10ml无水乙醇—溶解色素
1.提取绿叶中的色素（用无水乙醇提取）
1）称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。
2）加少许的二氧化硅（有助于充分研磨）和碳酸钙
(防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇（溶解色素）。
3）在研钵中快速研磨。将研磨液用单层尼龙布进行过滤、收集。获取绿色滤液，及时用棉塞将试管口封严。
实验步骤：
1.提取绿叶中的色素（用无水乙醇提取）
过滤叶脉及二氧化硅等
防止无水乙醇挥发
2.制备滤纸条
画铅笔细线
将干燥的定性滤纸剪成稍小于试管长与直径的滤纸条，将一端减去两角，并在距这一端1厘米处用铅笔画一条细线。
剪角的目的：防止两侧色素扩散快，色素带不整齐
铅笔线
3.画滤液细线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线，
滤液细线
要求：细、齐、直。
待滤液干后，重复1-2次，
目的：积累更多色素，使色素分离效果更明显。
实验结果示例
讨论的参考答案：
1.共有4条色素带；自
上而下依次是：
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
2.色素带的分布说明四种
色素的颜色不同，而且
它们在层析液中的溶解
度不同，在滤纸上的扩
散速度也不同，因而可
以把它们分离开来。
4.分离色素：纸层析法
（1）插滤纸条
层析液
培养皿
★层析液不能触
及滤液细线
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
★溶解度大，扩散速度快
溶解度小，扩散速度慢
（2）色素分离
最窄
最宽
最快
最慢
间距最大
（橙黄色）
（黄色）
（蓝绿色）
（橙黄色）
色素溶液
三棱镜
光源
分光仪
拓展：观察色素吸收光谱
观察到变暗处即是被色素吸收的光谱。
色素的吸收光谱实验结果
叶绿素溶液
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
类胡萝卜素溶液
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
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
思考：这些色素存在于细胞中的什么部位呢？
色素的功能：
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
叶绿体色素
主要吸收红光和蓝紫光
主要吸收蓝紫光
叶绿体色素具有吸收、传递、转化光能的作用
问题探讨P97
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浓度、营养液成分和温度等条件？
3.为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？
植物工厂用红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。
1.可以增强光照强度，调节温度、CO2浓度等，有利于植物的光合作用；而且不受外界天气的影响，一年四季都可以生产各种蔬菜。
2.因为植物光合作用还需要二氧化碳作原料植物生长需要无机盐、适宜的温度等条件。
3.因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。
用无色、红色或蓝色的塑料薄膜；
挂红色或蓝色的灯管。
小结：色素与吸收光谱
1.色素吸收用于光合作用的光都是可见光，吸收蓝紫光最多，红光次之，绿光最少。
2.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。
3.白光是一种复合光，比任何单一种颜色光的光合作用的效果都要好。
4.光能不能储存，要通过光合作用固定下来，转化成化学能储存在有机物中。
5.吸收光能的色素包括叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝素等，液泡中的花青素与光合作用无关。
6.叶绿素不稳定，在低温下易被破坏，故秋天叶片会变黄。
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？
（二）叶绿体的结构适于进行光合作用
1.发现：
2.结构：
类囊体
基粒
光合色素
与光反应有关的酶
叶绿体基质
与暗反应有关的酶
外膜
内膜
3.功能：
光合作用的场所
色素——位于基粒类囊体的薄膜上
酶——位于基粒类囊体的薄膜上和叶绿体基质中
资料1：1881年，[德]恩格尔曼的实验1
思考·讨论
叶绿体的功能
注：水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，细菌为需氧菌，
可以运动。
黑暗，细光束照射。
细菌集中在光束照射的叶绿体部位。
均匀光照射。
细菌分布在叶绿体所有的受光部位上。
恩格尔曼实验（动画演示）
恩格尔曼实验设计巧妙之处
(1)实验材料选择水绵和好氧细菌：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气的部位。
(2)没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。
(3)用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。
(4)进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验：明确实验结果完全是由光照引起的等。
恩格尔曼实验2：透过三棱镜的光照射水绵
好氧细菌
水绵
结果：需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？
光合作用的场所在叶绿体，并且释放出氧气。
2.恩格尔曼在选材、实验设计有什么巧妙之处？
选择材料的叶绿体呈带状，易观察；
好氧菌聚集作为释放氧气的观察指标。运用对照和单一变量方法进行对比实验。
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？
色素主要吸收红光和蓝紫光，这区域产生的氧气较多，故需氧菌聚集。
4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？
叶绿体能吸收光能用于光合作用，并释放出氧气。
讨论
小结：捕获光能的结构——叶绿体
1.分布：
主要在叶肉细胞，少数分布在幼嫩的茎、果实中。
2.形态：
呈扁平的椭球形或球形
叶绿体可根据光照强弱来改变自己的状态
外界光照较强，叶绿体以侧面接收光照
外界光照较弱，叶绿体以正面接收光照
保证接收到充分的光照，
又可避免被强光灼伤。
3.结构：
叶绿体
外膜
内膜
基粒:由两个以上的类囊体组成
含有色素和与光反应有关的酶
基质：含多种与暗反应有关的酶，是暗反应的场所。
透明
有利于光照的透过
扩展了膜的受光的面积，扩大色素和酶的附着位点，是光反应的场所。
叶绿体含有色素和光合作用必需的酶，是光合作用的基础。
1．研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是
(
)
A．使各种色素溶解在丙酮中
B．使研磨充分
C．防止色素分子被破坏
D．加速研磨
2．对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述正确的是
(
)
A．将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨
B．用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀地划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划2～3次
C．把划好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散
D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇是为了溶解色素
C
D
3．下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是
(
)
?
?
?
4．纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是
(
)
A．橙黄色的胡萝卜素
B．黄色的叶黄素
C．蓝绿色的叶绿素a
D．黄绿色的叶绿素b
B
D
5.A、B、C三个研钵中各加入2g剪碎的菠菜叶，并按下表处理，过滤后得到什么颜色的液体？
处理
A
B
C
SiO2
+
+
+
CaCO3
-
+
+
乙醇
10mL
+
-
+
蒸馏水10mL
-
+
-
A：黄绿色
B：几乎无色
C：深绿色
请完成课后练习