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(共32张PPT)
第4节 光合作用与能量转化
叶子概念车
叶子概念车是一款能够充分利用太阳能、风能以及空气中的二氧化碳从而产生电能驱动的新能源汽车。车顶的大叶子是一个光电转化器，能把太阳能转化为电能。
情景材料一
情景视频一
你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密的控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分条件下，生产蔬菜和其他植物。有的蔬菜工厂完全依赖LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色光源。
智慧植物工厂（视频）
合作探究一：靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
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。
合作探究二：那么植物用于捕获光能的结构和物质是什么呢？
白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。
叶片作为高等植物进行光合作用的主要器官通常都是绿色的，说明其中有绿色的色素。
一
捕获光能的色素
合作探究三：可见，叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？
合作探究四：请自主阅读课本P97-98页，小组合作完成以下问题。
一
捕获光能的色素
1.研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？
2.将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？
3.滤纸条一端为什么要剪去两角？
4.画滤液细线时为什么要细直匀？干燥后为什么要重复画1—2次？
5.为什么不能让滤液细线触及层析液？
一
捕获光能的色素
绿叶中色素的提取和分离
实验
1.实验原理：
提取原理：
提取溶剂：
分离原理：
分离方法：
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
纸层析法
绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度不同。
溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢
实验原理
无水乙醇
可用①95%的乙醇加入适量无水碳酸钠或②丙酮来替代
一
捕获光能的色素
绿叶中色素的提取和分离
实验
①称取
②剪碎
③添加
④研磨
⑤过滤
SiO2：使研磨更充分
CaCO3：防止色素被破坏
无水乙醇：溶解提取色素
新鲜绿叶，色素含量高
迅速：防止无水乙醇挥发和色素氧化
充分：保证色素充分溶解并提取较多的色素
尼龙布，不用滤纸，加棉塞
2.实验步骤：
（1）提取色素
一
捕获光能的色素
绿叶中色素的提取和分离
实验
1.色素提取时所用试剂及作用？
无水乙醇：溶解色素；
二氧化硅：使研磨更加充分；
碳酸钙：保护色素免于被破坏。
2.研磨时应注意什么？原因为何？
迅速且充分。保证色素释放的更加充分且挥发量少。
注意：加少许的二氧化硅和碳酸钙、10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。
3.分离色素的方法：
分离色素的方法是“纸层析法”。
判断：用纸层析法分离绿叶中的色素，常用的层析液是无水乙醇
1cm
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，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线；
剪去两角的原因？
防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐
一
捕获光能的色素
2.实验步骤：
（2）制备滤纸条
使层析液能同步到达滤液细线
注意：（1）滤液细线要细直齐
（2）干燥后重复1—2次
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（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；
防止色素带重叠而影响分离效果
增加色素量，使分离出的色素带清晰
滤液细线
画滤液细线
一
捕获光能的色素
2.实验步骤：
（3）画滤液细线
①为何滤液细线不能触及层析液？
（防止色素溶解在层析液中）
②为何要盖上培养皿？
（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）
一
捕获光能的色素
2.实验步骤：
（4）分离绿叶中的色素
培养皿
石油醚、丙酮和苯的混合液
层析液
纸层析法
叶绿素
类胡萝卜素
绿叶中光合素色的功能：吸收、传递和转化光能
(占1/4)
(占3/4)
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）
绿叶中光合素色的种类
一
捕获光能的色素
3.实验结果：
合作探究五：请列表从色素颜色、含量、溶解度、扩散速度等方面比较四种光合色素。
一
捕获光能的色素
绿叶中四种光合素色的比较
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
最少
最高
最快
黄色
较少
较高
较快
蓝绿色
最多
较低
较慢
黄绿色
较多
最低
最慢
叶绿素由C、H、O、N、Mg构成
都不溶于水，能溶于无水乙醇等有机溶剂
一
捕获光能的色素
绿叶中四种光合素色的比较
相邻色素带间，距离最远的两条带是_______________
距离最近的两条带是 __________________
胡萝卜素、叶黄素
叶绿素a 、叶绿素b
实验改进
如果用圆形滤纸替代滤纸条做层析实验，应在圆心处点样。滤液在圆形滤纸上的扩散结果是出现4个同心圆，最外面的是胡萝卜素，向内依次为叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。
合作探究六：请小组合作分析以下异常情况原因：
（1）收集的滤液绿色过浅的原因分析
未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
（2）滤纸条色素带重叠
没等干后再划线、滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。
菠菜叶不新鲜，滤液色素(叶绿素)太少。
一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低
未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
一
捕获光能的色素
4.实验异常结果分析:
（3）滤纸条看不到色素带
忘记画滤液细线。
滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。
（4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：
忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
一
捕获光能的色素
4.实验异常结果分析:
　实战训练　
1.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是（　　）
①加入的提取液太多
②用体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇
③研磨时没有加入碳酸钙
④研磨时没有加入二氧化硅
⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少
⑥画滤液细线的次数少⑦使用放置数天的菠菜叶
A.①③⑦ B．②④⑤ C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥
　实战训练　
2.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 ( )
一
捕获光能的色素
太阳光是由不同波长的光组合成的复合光，不同波长的光，颜色不同，可见光的波长是400-760nm；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。
情景材料二
1.四种光合色素吸收的是什么光？
2.四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？
合作探究七：请自主阅读课本P98-99页，小组合作完成以下问题。
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
色素提取液
一
捕获光能的色素
【四种色素对光的吸收】
类胡萝卜素
色素提取液
【四种色素对光的吸收】
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
一
捕获光能的色素
色素溶液
结论：一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。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。
400
500
600
700
叶
绿
素
a
叶
绿
素
b
类胡萝卜素
一
捕获光能的色素
合作探究八：植物工厂中利用的人工光源主要是红色、蓝紫色和白色的光源，为什么不用绿光？
因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
一
捕获光能的色素
合作探究九：请自主阅读课本P100-101页，小组合作完成以下问题。
1.这些色素存在于细胞中什么部位呢？
2.为什么叶绿体结构适于进行光合作用？
3.叶绿体除吸收光能还有什么功能？
①多个类囊体堆叠形成基粒，色素和酶的附着面积增大，极大地扩展了受光面积，利于提高光能的利用率。
②叶绿体基质和类囊体膜上含有光合作用有关的酶。
色素 酶
1.光合作用的场所：
叶绿体
叶绿体类囊体薄膜
2.光合色素的分布：
二
叶绿体的结构适于进行光合作用
色素、酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
二
叶绿体的结构适于进行光合作用
合作探究十：在选材、实验设计上有何巧妙之处？
3.恩格尔曼的实验（一）
实验 验证叶绿体是光合作用的场所
水绵：叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
好氧菌：可确定释放氧气的部位
水绵
好氧细菌
极细光束照射
完全曝光
黑暗 无空气
好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位
好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位
二
叶绿体的结构适于进行光合作用
3.恩格尔曼的实验（一）
①氧气是叶绿体释放出来的
②叶绿体是绿色植物光合作用的场所
合作探究十一：分析实验结果可得出什么实验结论？
合作探究十二：实验为啥在没空气的黑暗环境中进行？
没空气：排除氧气的干扰
黑暗：排除极细光束外的光的干扰
光照多与光照少形成对照
黑暗与完全曝光形成对照
二
叶绿体的结构适于进行光合作用
水绵
好氧细菌
极细光束照射
完全曝光
黑暗 无空气
好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位
好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位
合作探究十三：实验设计中如何形成对照？
合作探究十四:恩格尔曼的实验方法的巧妙之处是？
前后对照
恩格尔曼实验方法的巧妙之处
（1）巧选实验材料：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；用好氧细菌可以准确判断水绵细胞中释放氧气的部位。
（2）巧妙排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。
（3）巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在无空气的光下的实验再一次验证实验结果。
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
叶绿体中光合色素主要吸收红光和蓝紫光
叶绿体吸收光能用于光合作用放氧气
二
叶绿体的结构适于进行光合作用
4.恩格尔曼的实验（二）
合作探究十五：为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？
合作探究十六：综上所述，你认为叶绿体有何功能？
二
叶绿体的结构适于进行光合作用
影响叶绿素合成因素的分析
二
叶绿体的结构适于进行光合作用
思考：红叶谷生态旅游文化区，每至深秋时节，树叶变红，成为一道亮丽的风景线。试从叶片色素的种类和含量角度分析，秋天树叶变红的原因是什么？
秋天天气转凉，气温降低，叶片中的叶绿素含量下降，液泡中花青素的颜色逐渐凸显出来，此季节花青素接近红色。

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