2022版新教材高中生物5.4光合作用与能量转化（一）课件新人教版必修1

第4节光合作用与能量转化一捕获光能的色素和构造一、绿叶中色素的提取和别离1.实验原理:实验原理提取色素绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_________中分离色素各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的_____________________得快,反之则慢无水乙醇随层析液在滤纸上扩散2.实验步骤:3.光谱:阳光是由不同波长的光组合成的复合光,在穿过三棱镜时,不同波长的光会分散开,形成_________的光带,称为光谱。不同颜色4.绿叶中色素种类、吸收光谱及分布:色素种类吸收光谱分布叶绿素(含量约占3/4)叶绿素a主要吸收______________叶绿体中的_______________叶绿素b类胡萝卜素(含量约占1/4)胡萝卜素主要吸收_______叶黄素蓝紫光和红光蓝紫光类囊体薄膜上二、叶绿体的构造和功能1.形态:一般呈扁平的_____形或___形。2.构造:椭球球3.功能:进展_________的场所。4.叶绿体功能的实验验证:(1)实验者:_________。(2)实验材料:_____、_________。光合作用恩格尔曼水绵需氧细菌(3)实验过程:(4)实验结论:①光合作用释放氧气;②叶绿体是光合作用的部位。【激疑】人们用大棚种植蔬菜时,应选择什么颜色的塑料薄膜?原因是什么?提示:选择无色薄膜。原因是光合作用主要利用红光和蓝紫光,无色薄膜可以让各种颜色的光进入。

知识点一色素的提取和别离1.实验效果不理想的原因分析:(1)收集到的滤液颜色过浅:①未加二氧化硅,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。③一次参加大量的无水乙醇,提取浓度太低。④未加碳酸钙或参加过少,色素分子被破坏。⑤过滤时未使用尼龙布,而是使用滤纸,导致色素吸附在滤纸上。(2)滤纸条上色素带重叠:滤液细线画得过粗。(3)滤纸条上色素带不直:①滤纸条未剪去两角,滤液沿两侧扩散过快。②滤液细线画得不直。(4)滤纸条上看不见色素带: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。2.实验结果分析:色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素b黄绿色较多最低最慢3.叶绿体中色素的吸收光谱分析:(1)叶绿体中的色素只吸收可见光,不吸收不可见光。(2)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,也吸收少量其他颜色的光。(3)叶绿体中的色素很少吸收绿光,绿光被反射,所以大多数叶片看起来呈绿色。【思考·讨论】如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和别离〞实验的改进装置,据图分析:(科学探究)(1)实验时应将滤液滴在__(填“a〞或“b〞)处。(2)在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆,最大的圆圈含有_________(填色素种类),呈现_____色;最小的圆圈含有________(填色素种类),呈现_______。a胡萝卜素橙黄叶绿素b黄绿色【素养案例】菠菜是我国北方一种重要的蔬菜,如图是对菠菜叶片叶绿体色素别离的结果示意图。以下相关分析正确的选项是 ()的操作目的是方便层析液的吸附选用铅笔细线能够促进色素的层析C.如果c、d带宽减小一定是忘记添加碳酸钙D.色素f在层析液中的溶解度最大【解题导引】解答此题需明确两点:(1)四种色素的含量及在层析液中的溶解度大小情况。(2)几种操作的目的,比方滤纸条剪去两个角、铅笔画细线的目的等。【解析】选D。图中a的操作即剪去滤纸条的两角,其目的是防止层析液在滤纸条两边扩散过快,导致得到的色素带不整齐,A错误;b选用铅笔细线能够使得滤液细线画得细而直,得到的色素带比较整齐,便于观察,B错误;c、d带对应的色素分别为叶绿素b、叶绿素a,二者带宽减小说明滤液中叶绿素含量减少,原因可能是忘记添加碳酸钙,也可能是材料不新鲜,叶绿素含量少,C错误;色素f是胡萝卜素,在层析液中的溶解度最大,扩散最快,位于滤纸条的最上方,D正确。【素养·探究】——情境迁移红叶谷生态文化旅游区,每至深秋时节,多种树叶变红,形成一道亮丽的风景线。(1)试从叶片色素的种类和含量角度分析,秋天树叶为什么变红。(科学思维)提示: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。(2)能否用纸层析法提取液泡中的色素?说明理由(科学探究)提示:不能。液泡中主要是花青素,花青素易溶于水,在有机溶剂中溶解度低,提取液中几乎不含花青素。【补偿训练】1.(2021·全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反响(如O2的释放)来绘制的。以下表达错误的选项是 ()A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反响中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的【解析】选A。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不能吸收红光,A项错误;通过测量叶绿素对不同波长光的吸收值,可以绘制其吸收光谱,B项正确;CO2的吸收速率反映光合作用速率的变化,光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C项正确;640～660nm波长的光属于红光,叶绿素可以吸收红光,将水分解成氧和[H],氧直接以分子的形式释放出去,D项正确。2.某班学生完成对新鲜菠菜叶进展叶绿体中色素的提取和别离实验时,由于各组操作不同,出现了以下四种不同的层析结果。以下分析错误的选项是 ()A.甲可能是因为研磨时未参加SiO2B.乙可能是因为研磨时未参加CaCO3C.丙可能是误用蒸馏水作提取液和层析液D.丁是正确操作得到的理想结果【解析】选D。色素的提取和别离实验中,SiO2可使菠菜叶研磨充分,CaCO3可防止叶绿素受到破坏,未参加SiO2和CaCO3时,会发生甲、乙图示的现象;丙图中色素含量根本为零,可能是误用蒸馏水作提取液和层析液;丁图显示含量最高的是叶黄素,实际上正常绿色叶片中叶绿素a和叶绿素b多。知识点二叶绿体的构造和功能1.叶绿体构造与功能的适应:(1)叶绿体基质和类囊体上含有与光合作用有关的酶。(2)类囊体薄膜上分布有捕获光能的色素,且类囊体堆叠成基粒,增大了叶绿体内部的膜面积,为酶和色素提供了更多的附着位点。2.恩格尔曼实验分析:(1)实验材料选择水绵和需氧细菌:①水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;②用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。(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多和光照少的部位,相当于一组对照实验。(4)进展黑暗(局部光照)和曝光对照实验:明确实验结果完全是由光照引起的。【思考·讨论】如图是恩格尔曼实验装置改装示意图。光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵,一段时间后,水绵周围需氧细菌分布无显著变化,请分析其原因。(科学思维、科学探究)提示:光线通过叶绿体色素提取液后,红光和蓝紫光被吸收,水绵光合作用微弱,产生O2较少,因此需氧细菌分布无显著变化。【素养案例】如图甲是叶绿体构造模式图,乙是从图甲中取出的局部构造放大图。以下相关表达正确的选项是 ()世纪金榜导学号A.甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大B.图乙所示的构造来自图甲中的③C.③中的叶绿素在液泡中也有的合成场所只有叶绿体【解题导引】(1)图示信息:图甲为叶绿体构造模式图,其中①为叶绿体内膜,②为叶绿体外膜,③为类囊体薄膜,④为叶绿体基质;图乙为类囊体薄膜。(2)关键知识:产生ATP的过程为细胞呼吸和光合作用。【解析】选B。甲是叶绿体,主要通过大量的类囊体堆叠成基粒来增大膜面积;图甲中的③是类囊体,图乙含有光合色素,光合色素分布在类囊体薄膜上,所以图乙所示构造来自图甲中的③;③中的色素是叶绿素和类胡萝卜素,与光合作用有关,液泡中的色素是花青素等,和光合作用没有关系;ATP合成场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质。【误区警示】有关叶绿体的“三点提醒〞(1)并不是所有的植物细胞都含有叶绿体,只有进展光合作用的细胞才含有叶绿体。(2)叶绿体的外膜与内膜不含有色素。(3)叶绿体不是细胞进展光合作用的唯一场所,如蓝细菌没有叶绿体,也能进展光合作用。【素养·探究】——母题追问(1)生命观念——构造与功能观一个二氧化碳分子从叶肉细胞外进入叶绿体,需要穿过几层磷脂分子?提示:一个二氧化碳分子从叶肉细胞外进入叶绿体,需穿过细胞膜和叶绿体的双层膜,共穿过3层膜,6层磷脂分子。(2)科学思维——分析与比较叶绿体中的色素吸收光能是否需要酶的催化?提示:不需要酶的催化。【素养·迁移】如图为叶绿体构造示意图,以下有关叶绿体构造与功能的表达错误的选项是 ()A.①和②具有选择透过性功能B.③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶C.③和④中都有与光合作用有关的酶D.有叶绿体的细胞才能进展光合作用【解析】选D。①②表示叶绿体的双层膜,它们是具有选择透过性的,A项正确;③为叶绿体的基粒,其上含有进展光合作用的色素和酶,④中基质也是进展光合作用的场所,也具有与光合作用有关的酶,B项、C项正确;蓝细菌不具有叶绿体,但能