资源简介

(共38张PPT)
课前练习
1、细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述正确的是（ ）
A．动物细胞内能进行过程①②或过程①③
B．酵母菌的过程②只在线粒体中进行
C．过程①③释放的能量转移至ATP和酒精中
D．乳酸菌细胞内过程④不需要[H]参与
课前练习
1、细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述正确的是（ ）
A．动物细胞内能进行过程①②或过程①③
B．酵母菌的过程②只在线粒体中进行
C．过程①③释放的能量转移至ATP和酒精中
D．乳酸菌细胞内过程④不需要[H]参与
课前练习
2、下图表示某植物幼根的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ，则在氧浓度为a时说明正确的是( 　 )
A.有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多
B.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等
C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
D.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多
课前练习
3.如图表示某同学测得不同O2浓度下，酵母菌在一段时间内分解葡萄糖时CO2释放量和O2吸收量。下列叙述错误的是（ ）
A.O2浓度为a时，葡萄糖的氧化分解不彻底
B.O2浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸所消耗的葡萄糖的5倍
C.O2浓度为c时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等
D.O2浓度为d时，产生的CO2全部来自线粒体
本节聚焦:
植物依靠哪些色素捕获光能？
叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？
必修1/第5章/细胞的能量供应和利用/
第4节 光合作用与能量转化
第一课时：捕获光能的色素和结构
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。
讨论
1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
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可以调控，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。
2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件也有外界条件，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。
一、捕获光能的色素
图5-10 正常玉米植株（绿色）和
白化玉米植株（白色）
白化苗叶片不含绿色色素，不能进行光合作用，无法制造有机养料，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。
正常幼苗叶片含绿色色素，能进行光合作用制造有机物
这说明叶片中的色素可能与光能的捕获有关
一、捕获光能的色素
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？
绿叶中色素的提取与分离
实验原理
绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素（萃取法）。
提取原理：
色素都能溶解在层析液中，但不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散得快，反之则慢。因此，绿叶中的色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，将不同的色素分离（纸层析法）。
分离原理：
绿叶中色素的提取与分离
实验目的
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、浓绿的叶片（含有较多的叶绿素）；
无水乙醇（体积分数95%+适量无水碳酸钠代替），层析液，二氧化硅，碳酸钙。
干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管夹，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药匙，量筒，天平。
绿叶中色素的提取与分离
方法步骤
1.提取绿叶中的色素
①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
②放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10mL无水乙醇，迅速、充分地研磨；
二氧化硅有助于研磨充分；碳酸钙可防止研磨中色素被破坏；
防止无水乙醇挥发；叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来。
③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤(单层尼龙布)。
用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。
④收集滤液，封口。
盛放滤液的试管用棉塞塞严，防止无水乙醇的挥发。
绿叶中色素的提取与分离
方法步骤
2.制备滤纸条
使层析液在滤纸条上扩散得快。
避免边缘效应，使层析液同步到达细线。
干燥
画铅笔线
剪去两角
3.画滤液细线
要求：
为了积累更多的色素，使分离后的色素带更明显。
重复2—3次：
细、直、齐：
可以防止色素带重叠，使色素带均匀分布在一条直线上。
绿叶中色素的提取与分离
方法步骤
4.分离绿叶中的色素
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。
也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
纸层析法
注意：
层析液不能没及滤液线，防止色素溶解在层析液中。
绿叶中色素的提取与分离
方法步骤
5.观察与记录
观察试管或小烧杯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。
叶绿素(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)
类胡萝卜素(1/4)
2.滤纸条上的色素带的分布情况说明了什么？
讨论：
1.滤纸条上有几条色素带？它们是按照什么次序分布的？
滤纸条上有4条不同的颜色的色素带，从上到下依次为：
胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。
滤纸条上的色素带说明了绿叶中的色素有4种，他们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不同。
绿叶中色素的提取与分离
绿叶中色素的提取与分离
(3) 写出各种光合色素的含量排序。
提示:色素含量:叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约占3/4）
（含量约占1/4）
叶绿素a （蓝绿色，含量最高）
叶绿素b （黄绿色，含量第二）
胡萝卜素（橙黄色，含量最低）
叶黄素 （黄色，含量第三）
绿叶中的色素
如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？
会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为________________________；
胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
【拓展实验】
绿叶中色素的提取与分离
思考：
1.为何选用新鲜的绿叶，否则会导致什么结果？
叶绿素极不稳定，易被破坏，因此研磨时要迅速、充分，以保证提取较多的色素。
在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏;加无水乙醇的目的是为了溶解、提取色素。
注意选择鲜嫩、颜色浓绿，因为色素含量较高，否则叶绿素含量低，实验效果不明显。
2.研磨时加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇的作用是什么？
3.研磨时要充分迅速的原因是什么？
绿叶中色素的提取与分离
4.过滤时为什么用尼龙布过滤而不用用滤纸呢？
画滤液细线时要细、齐、直，这样可以防止色素带重叠，使色素带均匀分布在一条直线上。重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次，重复画线是为了增加细线色素分子含量，增强实验效果。
5.画滤液细线的要求是什么？为什么要多画几次？
6.层析时层析液为何不能没过滤液细线？
层析时不要让滤液细线触及层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。
7.纸层析时盖培养皿或者将试管口封堵的目的是什么？
因层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。
滤纸对色素有吸附作用。
绿叶中色素的提取与分离
绿叶中色素的提取与分离实验的异常现象分析：
异常现象 原因
收集到的 滤液 绿色过浅 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
滤纸条 色素带重叠 ①滤液细线不直；
②滤液细线过粗。
滤纸条 无色素带 ①忘记画滤液细线；
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
一、捕获光能的色素
1.色素的种类
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)
绿叶中的色素
叶绿素
（含量约3/4）
类胡萝卜素（含量约1/4）
吸收、传递、转换光能。
一、捕获光能的色素
2.色素的功能
这4种色素对光的吸收有什么差别呢？
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。
阳光是由不同波长的光组合成的复合光。阳光在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
叶绿素溶液
类胡萝卜素溶液
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
一、捕获光能的色素
2.色素的功能
一、捕获光能的色素
2.色素的功能
叶绿素a和叶绿素b
主要吸收蓝紫光和红光
胡萝卜素和叶黄素
主要吸收蓝紫光，不吸收红光。
叶绿体中的色素只吸收 ， 而对红外光和紫外光等不吸收。
可见光
一、捕获光能的色素
2.色素的功能
植物工厂为什么不用发绿光的光源？
色素主要吸收蓝紫光和红光，较少吸收绿光。
思考：叶绿素除了吸收红光和蓝紫光，其他可见光吸收吗？
能，只是吸收量较少。
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。
思考：为什么叶片呈绿色？秋冬季节为什么变黄了？
由于叶绿素易受到低温破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，类胡萝卜素较稳定，而使类胡萝卜素的颜色显示
光照
温度
Mg等矿质元素
一、捕获光能的色素
结合色素的吸收光谱分析实际问题
1.冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？
应选无色的大棚塑料薄膜。因为太阳光由七色光组成，所以用无色的大棚塑料薄膜，植物可以获得更多的光能。
2.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
应选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。
二、叶绿体的结构适用于进行光合作用
1.叶绿体结构
基质
基粒
内膜
外膜
外膜
内膜
由囊状结构的类囊体堆叠而成
含与光合作用有关的色素和酶
含少量DNA、RNA、与光合作用有关的酶
构成：
成分：
双层膜
基粒
基质：
二、叶绿体的结构适用于进行光合作用
2.叶绿体的功能
恩格尔曼
水绵和需氧型细菌放在没有空气的黑暗小室内
（1881年）
用极细的光束照射
好氧菌只集中在叶绿体被光束照射到的地方。
把装置放在光下
好氧菌集中在叶绿体所有受光部位。
氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
实验结论：
叶绿体的功能
继续实验：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。
恩格尔曼第二个实验装置图
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。
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
结论：
叶绿体的功能
2.恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处
实验材料的选择妙：水绵，不仅具有细而长的带状叶绿体，而且呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察；
排出干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境排出了环境中氧气和光的干扰；
观测指标的设计妙：通过需养细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位；
实验对照的设计妙：用极细的光束点投射，叶绿体上课分为获得光照部位和无光照部位，相当于一组对照实验，进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
叶绿体的结构
原理
过程
易溶于有机溶剂
取材→研磨→过滤→收集
在层析液中的溶解度不同，溶解度高的扩散速度快
制备滤纸条→画滤液细线→分离色素
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素b
叶黄素
胡萝卜素
光合作用的场所
提取
分离
叶绿体的功能
决定
基粒
内膜
外膜
基质
平滑
吸收光能
功能
色素
结果
叶绿素a
种类
3/4
1/4
课堂小结
练习与应用(P106)
一、概念检测
1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
（1）叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。 （ ）
（2）叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。 （ ）
（3）植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。（ ）
×
√
×
练习与应用(P106)
一、概念检测
2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是 （ ）
A.所有植物细胞中都含有 4 种色素
B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
A
练习与应用(P106)
二、拓展应用
1.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。这种现象与光能的捕获有关吗？
有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光造成的。即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。
水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收更多，即到达深水层的光线是短波长的光。因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布在海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
练习与应用(P106)
二、拓展应用
2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势？又面临哪些困难？你对植物工厂的发展前景持什么观点？请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。
与传统生产方式相比，植物工厂生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、生长环境、上市时间等，但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。
课堂小结
色素分类
叶绿素
（含量约3/4）
类胡萝卜素（含量约1/4）
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)
叶绿体结构
色素分布位置：
叶绿体类囊体薄膜
双层膜：内膜和外膜
由叶绿体类囊体薄膜堆叠而成，含有光合作用有关的色素和酶
基 粒：
含有多种酶，DNA、RNA和核糖体
基 质：
吸收、传递、转化光能
功 能：
捕获光能的色素和结构
叶绿体的功能
讨论：
3.在第2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？
这是因为水绵叶绿体上的光合色素，主要吸收红光和蓝紫光，在此波长的光照射下，叶绿体会释放氧气适于需氧型细菌在此区域的分布。
4.综上所述，你认为叶绿体有什么功能
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
恩格尔曼实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。之后研究发现，类囊体膜上和叶绿体基质中含有多种光合作用所必需的酶。科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。
思考：原核生物没有叶绿体，能进行光合作用吗？
有些原核生物含有光合色素和光合作用所需的酶，也可以进行光合作用。如：蓝细菌含有藻蓝素、叶绿素及相关酶。
二、叶绿体的结构适用于进行光合作用
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
光合作用概念：
CO2 ＋ H2O
光能
叶绿体
(CH2O) ＋ O2

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