高中生物 第3单元 第2章 第3节 光能的捕获和利用同步备课课件 中图版必修1.ppt

教师用书独具演示,课标要求1说出人们对光合作用的认识过程，体验生物科学发现历程，养成严谨的科学态度，激发学生的创新意识；通过科学家用放射性同位素标记法研究光合作用过程的材料，理解科学与技术相互支持与相互作用的关系。,第三节光能的捕获和利用,2描述叶绿体的结构，提取和分离叶绿体色素，通过对叶绿体中类囊体、基质、色素、酶等结构和物质与光合作用的进行相适应特点的分析，形成生物体中结构和功能相统一的观点。3阐明光合作用中光反应和暗反应物质和能量转化的大致过程，认识光合作用的实质和在自然界的重要性，领悟生命活动的复杂性和有序性。,4分析环境因素对光合作用速率的影响，能绘出各种环境因素与光合作用速率的坐标图像，培养综合分析问题的能力。5认识光合作用原理对提高农作物产量的指导作用，养成理论联系实际、学以致用的品质。,课标解读1掌握光合作用的概念以及对它的认识过程。2说出叶绿体的结构及功能，分析与光合作用过程的关系。3掌握光合作用的过程及光反应与暗反应的联系。4理解影响光合作用强度的环境因素。,教学地位光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽象，又是理解光合作用实质、探究影响光合作用强度的环境因素的基础。光合作用是植物体最基本的新陈代谢，是生物界物质和能量的基本来源。光合作用知识的掌握为生态系统结构和功能的学习奠定基础，当今人类社会面临的粮食、资源、环境等问题与光合作用有着密切联系。近三年的高考中，叶绿素的提取和分离，光合作用的原理，影响光合速率的环境因素及其与呼吸作用的关系的考查尤为突出，常以曲线或图表的形式呈现。,教法指导1对色素的提取分离试验的实验结果进行“点睛式”点拨，即色素的含量色素带的宽度，色素在层析液中的溶解度速度快慢，色素带距离最近的是叶绿素a和叶绿素b，最远的是胡萝卜素和叶黄素。2对于涉及的试剂、材料的选择、作用及结果，设置若干问题在实验室分组实验操作中通过实际实验去分析、总结，如提取绿叶中的色素研磨时为什么要迅速而充分？分离绿叶中的色素时不能让滤液细线触及层析液等。,3注重合作学习。如一名同学提取绿叶中的色素另一名同学则制备滤纸条；又如一名同学做滤纸条剪去两个角的实验，另一名同学则做滤纸条不剪去两个角的实验，然后比较实验结果的不同。4对于色素的吸收光谱分析可采取对照演示的方法进行，即将已置入新鲜的菠菜色素滤液或新鲜的胡萝卜素提取液放在投影仪的光源和三棱镜之间，让学生观察两种情况下光谱区的变化。,5光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽象，而多媒体它不仅使教学视听化、形声化，而且使课堂的直观性更加突出；更重要的是多媒体“活化”了教材。6通过多媒体动画的形式展现微观的生理动态即让学生观察两阶段动画，引导学生分析每阶段主要的物质和能量变化，并总结光反应、暗反应的反应式。,7列表让学生比较光反应与暗反应的区别和联系。(设计意图：利用表格使知识网络更为简洁清晰便于理解记忆。同时有利于培养学生的概括能力、语言表达能力。)8采用文字、图表、动画手段分析经典实验，逐个发现实验设计规则。如：设置对照实验，排除干扰、控制单一变量，恰当地选择实验材料，使实验现象易于观察(如运用光、老鼠和蜡烛，创造条件，使在自然环境中无法观察到的空气成分变化间接表现出来)等实验设计规则。,新课导入建议1屏幕上出示白化苗图片并提问：为什么白化苗很快就会死亡？为什么没有色素，植物就不能进行光合作用？,2万物生长靠太阳。为什么这么说呢？请同学们观察以下数据。据统计地球表面上的绿色植物每年大约制造了4400亿吨有机物,地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.111018kj。这个数字大约相当于240000个三门峡水电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需能量的100倍。根据以上资料，我们可以得出什么结论？那么太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的呢？,课前自主探究：阅读教材p6166，填写【课前自主导学】，完成“思考交流1、2、3”。,教学流程设计,步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本节课题。,步骤2：教师通过【正误判断】，以学生抢答的方式检查课前预习效果。,步骤3：结合教材，通过【课堂互动探究】探究2，帮助学生认识光反应和暗反应的区别与联系，利用例1巩固提高。,步骤4：结合教材，通过【课堂互动探究】探究3，帮助学生理解影响光合作用的因素及应用，利用例2巩固提高。,步骤5：结合教材通过【课堂互动探究】实验探究，帮助学生理解并掌握叶绿素的提取和分离方法，利用例3巩固提高。,步骤6：引导学生以小组合作形式总结本课时重要知识点并以网络图形式呈现，互评后参看【本课知识小结】的网络构建，然后识记结论语句。,步骤7：通过【当堂双基达标】进行当堂检测验收，课下完成【课后知能检测】。,演示结束,光合作用的早期研究,叶绿体,二氧化碳和水,有机物和氧气,光能,2探究历程,不易熄灭,暗处放置,碘蒸汽,淀粉,叶绿体,叶绿体,水,1萨克斯实验设计的关键是什么？此实验除了能说明光合作用的产物有淀粉外，还能说明什么问题？【提示】实验的关键是进行饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉。此实验还能说明光是光合作用的必要条件。,1叶绿体膜是由a和b共同组成，是。2每个c是由数十个类囊体组成的，它们之间还有与相连。其膜上分布有与光反应有关的和。,叶绿体的结构,外膜,内膜,基粒,基质类囊体,基粒的类囊体,色素,酶,双层膜,3d内含有与有关的酶及少量和。,基质,暗反应,dna,rna,2温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么颜色的光源？【提示】用无色玻璃或薄膜或补充白色光，这样能使光合作用效率提高。,1.光反应(1)条件：光。(2)场所：类囊体膜。,光合作用过程,(3)过程,光能,电能,活跃化学能,o2,4h,atp,nadph,2暗反应(1)条件：不需，但需。(2)场所：。(4)能量变化：。,光,co2,叶绿体基质,c5,2c3,(ch2o),c5,活跃化学能,稳定化学能,(ch2o)o2,3光照强度、co2浓度分别影响光合作用的哪一过程？【提示】前者影响的是光反应，后者影响的是暗反应。,影响光合作用的因素,1可用18o同时标记h2o和co2，证明光合作用产生的o2来自反应物h2o。()【提示】反应物h2o和co2中的氧均被标记，则产物o2和有机物中的氧也均被标记，无法确定o2中氧的来源。2没有叶绿体的生物无法进行光合作用。()【提示】蓝藻属于原核生物，没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用。,3叶绿体的类囊体为光合作用的进行提供条件。()【提示】叶绿体中的类囊体结构增加了膜面积，也为酶和色素提供了更多的附着位点，为光合作用提供了更为广阔的反应场所。4在叶绿体类囊体膜上完成的能量转化过程是光能电能稳定的化学能。()【提示】光能电能活跃的化学能。5在“叶绿体色素的提取和分离”实验中加入石英砂的目的是使研磨充分。(),【问题导思】如何认识光合作用发现过程的几个实验？光合作用发现过程的实验采用了何种技术手段？,光合作用早期研究的分析,1普里斯特利实验,(2)成功之处：方法上的成功：a设置了对照实验，自变量为光照，因变量是叶片颜色的变化。b实验的关键是饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，避免了对实验结果的干扰。认识上的成功：本实验在证明光合作用的产物是淀粉的同时，还证明了光照是光合作用的必要条件。,(2013市中区高一检测)如图，在温室下，将3株脱淀粉(经过充分“饥饿”处理)的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内，给予相同强度的光照，本实验可以证明()甲乙丙,a光合作用速率随co2浓度增大而增大b光合作用的必需条件是co2c过多的co2阻碍光合作用dnahco3溶液能抑制光合作用【审题导析】正确解答本题需突破以下几点：(1)nahco3的作用是为植物提供co2。(2)甲、乙、丙三组实验中甲、乙有co2，而丙无co2，实验目的是证明光合作用是否需要co2。,【精讲精析】该实验的自变量是co2浓度，丙组缺少co2，乙组co2浓度比甲组高，本实验co2浓度值组数设置不够，不能说明光合作用速率与co2浓度的关系。【答案】b,【问题导思】光反应与暗反应进行的条件分别是什么？光反应与暗反应有何联系？,光反应和暗反应的区别与联系,1过程图解,2光反应与暗反应的区别,3.光反应与暗反应的联系(1)光反应为暗反应提供nadph和atp；暗反应为光反应提供adp和pi，即两个反应阶段相辅相成，密切联系。(2)没有光反应，暗反应缺乏nadph和atp，无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约。,不同的条件下叶绿体内各种物质的动态变化规律,说明：以上各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的，且是相对含量的变化。,如图为高等绿色植物光合作用图解，阅读图示，完成下列问题：,(1)发生的场所是_，是光合色素存在的场所。(2)是_，其流动方向是_。(3)是_，若突然中断光照，其含量将_。(4)若用14c标记co2中的c，则被标记的c存在于_。,【审题导析】正确解答本题需突破以下几点：(1)由图可推知，光能参与的过程是光反应阶段()，产生o2和atp()。由类囊体膜转移至叶绿体基质为暗反应供能。(2)暗反应过程中co2c52c3。(3)中断光照后，光反应产生的nadph和atp减少，c3还原受阻，故c3含量上升。,【精讲精析】(1)发生在叶绿体类囊体膜上，属于光反应阶段。(2)是atp，其流动方向是从类囊体膜流向叶绿体基质。(3)若突然中断光照，光反应阶段减弱，co2的固定正常进行，c3的含量上升。(4)co2被c5固定形成2个c3分子，再被还原成(ch2o)，因此14c标记co2中的c，则被标记的c存在于c3和(ch2o)中。,【答案】(1)叶绿体类囊体膜(2)atp从类囊体膜流向叶绿体基质(3)c3上升(4)c3和(ch2o),【问题导思】影响光合作用的因素有哪些？分析它们是如何影响光合速率的？如何提高农业生产中植物的光合速率？,影响光合作用的因素及应用,(1)曲线分析：点：a点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的co2量表示呼吸速率。b点细胞呼吸释放的co2量和光合作用吸收的co2量相等，此时的光照强度称为光补偿点。c点时已经达到了光饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不再增加。线：ab段光合作用的强度小于细胞呼吸的强度；bc段光合作用的强度大于细胞呼吸的强度。(2)应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低。,2co2浓度图1图2,(1)曲线分析：走势分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随co2浓度的增大而增大，但当co2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。关键点分析：图1中a点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的co2浓度，即co2补偿点。图2中的a点表示进行光合作用所需co2的最低浓度。图1和图2中的b和b点都表示co2饱和点。(2)应用：温室中适当增加co2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高co2浓度。,3温度(1)曲线分析：b点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都会下降，因为温度会影响酶的活性。(2)应用：温室栽培是白天适当提高温度，夜间适当降低温度。,1光照强度直接影响光反应的产物atp和nadph，二者是暗反应必需的条件，因此光照强则光合作用就强；反之，就弱。2co2浓度直接影响暗反应中co2的固定，co2浓度高则固定的多，因此还原的就多，合成的有机物多，所以说光合作用强。,3当外界条件变化时，co2(光)补偿点移动规律：(1)若呼吸速率增加，co2(光)补偿点右移，反之左移。(2)若呼吸速率基本不变，条件改变使光合速率下降时，co2(光)补偿点右移；反之，则左移。(3)阴生植物与阳生植物相比，co2(光)补偿点及饱和点都相应左移。,(2011安徽高考)保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。方法步骤：选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为a、b、c三组，分别施用适量的保水剂(60kghm2)、氮肥(255kghm2)、保水剂(60kghm2)氮肥(255kghm2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。,在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：0011：00从每组选取相同数量的叶片，进行co2吸收量及叶绿素含量的测定，结果(平均值)如下表：,实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。(1)请指出上述方法步骤中的缺陷并改正：步骤_；步骤_。(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了co2吸收量的原因可能是_。,(3)实验测得的co2吸收量(填“大于”、“等于”或“小于”)_光合作用过程中co2实际消耗量，理由是_。光合作用强度可通过测定co2吸收量，也可以通过测定_释放量计算。【审题导析】正确解答本题需突破以下几点：(1)为验证适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度，需设置不加保水剂和氮肥的实验组作为对照。(2)光合作用过程消耗的co2包括co2吸收量和自身呼吸作用的产生量。,【精讲精析】(1)步骤中缺少一组施用等量既无保水剂又无氮肥的蒸馏水作空白对照，步骤中选取的叶片不仅数量相同，其他方面，如选取位置、叶片大小等也应相同，从而保证单一变量。(2)由表格数据可知，施用保水剂的a、c两组的叶绿素含量都高于无保水剂的b组，说明保水剂有利于叶绿素的合成，又由于氮是叶绿素和酶的组成元素，因此保水剂与氮肥配施有利于叶绿素的合成(或有利于光合作用有关酶的合成)，从而提高了co2吸收量。,(3)光合作用过程中，co2实际消耗量实验测得的co2吸收量细胞呼吸释放出的co2量；光合作用强度除了用co2吸收量表示，还可用o2释放量表示。【答案】(1)没有对照组，应增加一组空白对照组取材方法不科学，应该选取相同位置、相同数量、相同大小的绿色叶片(2)在水分和氮肥供应充足的条件下，更有利于叶绿素的合成(或有利于光合作用有关酶的合成)(3)小于小麦自身呼吸还生成一部分co2可用于光合作用o2,叶绿体色素的提取和分离1实验原理(1)色素提取的原理叶绿体中的色素都是有机物，能溶解于丙酮等有机溶剂中，形成色素溶液，把色素从生物组织中提取出来。,(2)色素分离的原理叶绿体中的色素能够溶解在层析液中，但溶解度各不相同。随着层析液在滤纸条上扩散，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快；反之则慢，因此不同的色素就在滤纸条上扩散分开，形成不同的色素带。,2用品分析(1)材料的选择选取新鲜、幼嫩、颜色浓绿的叶片。新鲜浓绿的叶片中色素含量多，便于提取；多浆汁的叶片含水分较多，会稀释色素；衰老叶片中叶绿素含量少；厚硬的叶片不利于研磨提取。(2)石英砂(sio2)的作用使菠菜叶片得到充分研磨。,(3)碳酸钙粉的作用菠菜叶肉细胞液泡中含有某些酸性物质，研磨后会流出与叶绿素反应，从而破坏叶绿素。加入碳酸钙粉使其与有机酸反应，从而保护叶绿素。(4)丙酮有机溶剂，易挥发，对人体有毒害作用，主要是对中枢神经系统有麻醉、抑制作用。所以研钵要用纸盖上，迅速研磨，过滤后盛放色素滤液的试管要塞棉塞等都是为了减少丙酮对人体的毒害作用。,3要点探究(1)原理及试剂原理：试剂：,(2)实验步骤分析,(3)有关色素带的分析从色素带的位置可知道各种色素在层析液中溶解度的高低依次为：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。(记忆口诀：胡黄ab)从色素带的宽度可知各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。在滤纸条上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的相邻的两条色素带是胡萝卜素和叶黄素。,(4)绿叶中的色素对光的吸收特点绿叶中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光等不吸收。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。,(5)实验中的注意事项加入丙酮后，要进行迅速、充分的研磨，迅速研磨可以防止溶剂挥发，充分研磨是为了使更多的色素溶解在溶剂中，否则提取的色素量减少。过滤时，不能用滤纸，要用单层尼龙布(或脱脂棉)，因为滤纸可以吸附色素，降低滤液中色素的含量，使实验效果不明显。,某同学做“叶绿体色素的提取与分离”实验，在下列操作中均有失误。请找出失误内容并改正。(1)将5g绿色叶片剪碎放在研钵中，加入sio2和caco3，再加入5ml石油醚，进行迅速充分地研磨。(2)在预备好的滤纸条上，距剪去两角的一端1cm处用圆珠笔画一条横线。(3)用毛细吸管吸取少量滤液，沿横线处小心均匀地画出一条滤液细线，紧接着重复画23次。(4)将层析液倒入烧杯中，然后，将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入到层析液中。注意一定要让层析液没及滤纸上的滤液细线。,回答：(1)_。(2)_。(3)_。(4)_。【审题导析】解答本题需突破以下两点：(1)明确提取色素和分离色素的试剂是不同的，前者利用丙酮或酒精，而后者利用层析液。(2)在增加色素浓度时，一定注意在重复画滤液细线23次时，要待前画的滤液细线干后再画。(3)在分离色素时，一定不要让层析液没及滤液细线。,【精讲精析】(1)溶解色素的溶剂用丙酮或酒精溶液都可以，但不能用石油醚，石油醚是层析液的主要成分。(2)在距剪去两角的一端画线时应该用铅笔，而不能用圆珠笔，以防因有油质和颜色而影响实验结果。(3)画完一条滤液细线后，等干燥后才能画另一条滤液细线，不能紧接着画滤液细线，以保证色素完全沉积在滤纸上。(4)分离叶绿体中色素的关键是：滤液细线不仅细、直，而且含有比较多的色素；滤纸条上的滤液细线不能触到层析液，以防滤液细线上的色素溶解在层析液中，影响实验效果。,【答案】(1)石油醚改为丙酮或酒精溶液(2)圆珠笔改为铅笔(3)紧接着重复画23次改为等干燥后再重复操作数次(4)层析液没及滤纸上的滤液细线改为滤纸条上的滤液细线不能触到层析液,本课知识小结网络构建,结论语句,1(2013长沙高一检测)利用小球藻培养液进行光合作用实验时，在其中加入抑制暗反应的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。原因主要是()a叶绿素吸收光能的效率下降bnadph的积累，导致水的分解减慢catp合成所需的酶的活性受到抑制d暗反应中生成的水减少，使得光反应的原料不足,【解析】抑制暗反应的药物可抑制暗反应进行，暗反应不能消耗光反应产物nadph和atp，使其积累，导致水的分解减慢。【答案】b,2下列关于光合作用的叙述中，正确的是()a光反应只能在白天进行，而暗反应在昼夜不停地进行b光反应需要光，不需要酶，暗反应不需要光，需要多种酶c光反应在叶绿体的类囊体膜上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行d光反应分解水生成o2，暗反应消耗o2生成水,【解析】光反应在有光的条件下进行，而在无光的条件下不能产生nadph和atp，影响了暗反应中c3的还原；光反应需要光也需要酶，暗反应不需要光但需要酶；光反应在叶绿体的类囊体膜上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行；光反应分解水生成o2，暗反应中产生的水的氧来自于co2，但暗反应不消耗o2。【答案】c,3英国科学家普里斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的钟罩内，蜡烛不容易熄灭。今天我们对这一现象的合理解释是()a植物可以“净化”空气b蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物c绿色植物在烛光下能制造有机物d绿色植物在烛光下能释放氧气【解析】在今天，我们已经明确了空气中的成分以及蜡烛燃烧时消耗氧气，氧气来自于植物的光合作用。【答案】d,4光合作用的正常进行受多种因素的影响，一个生物兴趣小组研究了co2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是()【解析】温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用，高