高一生物《必修1第5章第4节捕获光能的色素和结构》

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1、第5章 细胞的能量供应和利用第四节 能源之源光和光合作用教学目标：知识目标：简述叶绿体中色素的种类和作用，描述叶绿体的结构和功能；说明光合作用以及对它的认识过程；比较光反应与暗反应的区别和联系；说出光合作用原理的应用；简述化能合成作用；技能目标：尝试探究影响光合作用强度的环境因素；情感、态度与价值观： 掌握科学探究的基本方法；培养实事求是的科学态度； 教学重点：叶绿体中色素的种类及其作用；光合作用的发现及研究历史；光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系；影响光合作用强度的环境因素；教学难点：光反应和暗反应的过程；探究影响光合作用强度的环境因素；教学准备：多媒体电子课件；课时安排：4课时（实验1

2、课时，理论3课时）；教学过程：一 引入：问题探讨”教材P97。提问引入：生物利用的能源来自哪里如何捕获光能？ 如何利用捕获的光能？光合作用 能否利用其它形式的能量？这些就是本节我们需要了解的内容。二 捕获光能：（一）捕获光能的色素太阳的光线中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。绿色植物也要捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？下面，我们来做一个实验。实验：绿叶中色素的提取和分离远在1.51011m之遥的太阳发出的光到达地球表面时是混合光，其中的可见光束看起来是白色的，但它通过三棱镜就会分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色连续光谱，其波

3、长在380760nm之间。我们看到的红旗呈现红色，桑叶呈现绿色，是由于光线照射到物体表面后，该物体又将这种颜色的光波反射出来（称为反射光）而造成的，绿叶反射了绝大部分的绿色光，所以绿叶呈现出绿色。如果，你透过一片绿色的玻璃看天空，你看到的是透过绿色玻璃的绿色光（透射光），而其它波长的光或者被玻璃反射，或者在透过绿色玻璃时基本上被绿色玻璃吸收了。我们做的这个实验，主要目的是提取叶绿体中的色素，并设法将这些色素分离开。实验原理：用有机溶剂无水乙醇提取绿叶中的色素。（因为绿叶中的色素能够溶解在其中）利用层析液将提取的色素在滤纸上进行层析时把原本混杂在一起的色素分开。（不同的色素在层析液中的溶解度不同

4、）方法步骤：1.提取绿叶中的色素。问题：加入SiO2和CaCO3的目的分别是什么？为什么要用棉塞将试管口塞严？2.制备滤纸条。3.画滤液细线。问题：细线如果画得过粗，对实验结果有何影响？4.分离绿叶中的色素。问题：如果层析液加入过多，淹没了滤纸条上的滤液细线，对实验结果有何影响？5.观察与记录。注意色素带的颜色、宽窄、间距。分别能说明什么问题。 学生进行实验操作。学生展示实验结果，并进行问题探讨。（与教材P98的归纳的4种色素结合学习）接下来再加两个演示操作。将各小组试管中剩余的滤液收集到一起，取一个50ml的小烧杯，量取10ml滤液，加入5ml无水乙醇稀释，混均后，量取10ml加入一支大试管

5、中，试管口加棉塞，备用。演示1：调整好分光三棱镜，在投射屏上出现七色光谱，如下图：在入射光路上置入绿叶色素提取液试管，再引导学生仔细观察投射屏上的光谱。如图：这一现象说明了什么？演示2（加深内容，一般不讲）：取出预先准备好的两个小纸盒及手电筒，如下图进行演示：（纸盒开孔处可透光，其余部分均不透光）现象1：入射光：白色 透射光：绿色（纸盒开孔处可透光，其余部分均不透光）现象2：入射光：白色 “反射光”（荧光）：暗红色（总结：绿叶中色素的种类：这四种色素对光的吸收有什么差别呢？请学生据图（教材P99图5-10）回答。（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）（二）捕

6、获光能的结构叶绿体之前细胞器中已做介绍，因此这部分内容略讲。重点介绍恩格尔曼的实验（教材P100资料分析：叶绿体的功能和P100页练习T3）三 光合作用的原理和应用（一）光合作用的探究历程可让学生阅读教材P101P102的内容，自己设计表格，总结比较前人探究光合作用实验。为节约时间，也可以直接介绍。1.英国科学家普利斯特利（J.Priestley）的实验：实验时间1771年实验方法把点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内将小鼠与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内实验现象蜡烛不容易熄灭小鼠不容易因窒息而死亡实验说明的问题植物可以更新空气未解决的问题不知道植物更新了空气中的哪种成分。没有发

7、现光在这个过程中所起的关键作用。你对该实验的看法2.荷兰科学家英格豪斯（J.Ingen-housz）的实验实验时间1779年实验内容做了500多次植物更新空气的实验。新发现普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功。植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。未解决的问题依然没弄清植物吸收和释放的究竟是什么气体。光能哪里去了？起什么作用？后续补充直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳你对该实验的看法3. 德国科学家梅耶（R.Mayer）的推论时间1845年内容植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来科学依据能量转换和守恒定律存在的问题光能转换成

8、化学能储存于什么物质中？你对这一推论的看法4.德国植物学家萨克斯（J.von Sachs）的实验实验时间1864年实验方法将绿色植株放在暗处几个小时，目的是消耗掉叶片中的营养物质。选定叶片，对叶片的一半进行遮光处理，另一半曝光。光照一段时间。用碘蒸气处理该叶片实验现象曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半没有颜色变化实验结论证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉你对该实验的看法5.美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）的实验实验时间1939年实验方法利用同位素标记法进行探究。用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2，分两组进行实验：第一组实验的原料第二组实验的

9、原料H2O和C18O2H218O和CO2其他实验条件都相同。实验结果光合作用释放的氧气全部是O2。光合作用释放的氧气全部是18O2。实验结论光合作用释放的氧气来自水你对该实验的看法至此，人们对光合作用的研究似乎已经很深入了，但是仍然有悬而未决的问题，是什么呢？那就是光合作用的具体过程是如何进行的？有机物是如何合成的。我们将在下一节课来学习这一内容。通过以上的总结比较，我们不难得出这样一个认识，技术手段的进步能够促进科学的发展，而发展了的科学理论又能进一步指导技术手段的更新，两者相互促进。同样，科学的各门学科之间也是相辅相成的，互相促进，共同发展。6.美国科学家卡尔文（M.Calvin）的实验实

10、验时间20世纪40年代，卡尔文用了十年时间研究发现的实验方法利用同位素标记法进行探究。用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性出现在哪些部分、哪种物质中实验结果最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。（1961年12月10日获第61届诺贝尔化学奖）你对该实验的看法（二）光合作用的过程光合作用的过程是十分复杂的，根据是否需要光能，将这些化学反应概括地分为光反应和暗反应两个阶段。学生看书，写出光反应和暗反应的分步化学反应式（可让学生上黑板书写）引导学生总结：1光反应（1）部位：叶绿体片层结构薄膜上。（2）条件：需要光、H2O、色

11、素分子和酶。（3）物质变化：水的光解：2H2O4H+O2（4）能量转换：光能ATP和NADPH中的活泼的化学能2暗反应：（1）部位：叶绿体基质中。（2）条件：需要光反应的产物ATP、NADPH、多种酶和CO2（3）物质变化：（4）能量转换：ATP、NADPH中的活泼的化学能有机物中的稳定的化学能。光合作用的总反应式：叶绿体光能将上述内容总结在一个表格中，便于比较、分析和记忆。内容光反应暗反应部位叶绿体片层结构薄膜上叶绿体基质中条件光、H2O、色素分子和酶需要光反应的产物ATP、NADPH、多种酶和CO2物质变化水的光解：2H2O4H+O2能量转换光能ATP和NADPH中的活泼的化学能有机物中的

12、稳定的化学能联系光反应为暗反应准备了还原剂H和能量ATP，暗反应是光反应的继续，最终完成物质和能量的转化。在光合作用过程中，光反应阶段与暗反应阶段既有区别又紧密联系，是缺一不可的整体。思考：分别分析下列情况：如果光照强度减弱，如果CO2的摄入量减少，如果光照过强、温度过高导致植物气孔关闭，如果植物体内H2O的供应量减少，（其他条件不变的情况下），短时间内下表中各物质的量将如何变化？ 条件HATPADPC5C3光强CO2气孔关闭H2O（表示增加，表示减少）结合教材P103图515分析解决上述问题，学会分析的方法。补充：光合作用的计算：为节约课时，只选择学生练习册上的34道题进行讲解。较难的内容留

13、待一轮复习时再做讲解。（三）光合作用原理的应用播放录像：探究光照强度对光合作用强度的影响参照教材P104P105探究案例的思路，广泛搜集资料，通过小组讨论，确定并实施本小组的实验方案，写出实验设计，待教师审阅后，与生物实验室联系，而后利用课余时间分别安排各小组到生物实验室完成本小组的实验。提供一些思路供同学借鉴，当然还可以自己创出更有新意的实验。光照强度的变化不同波长的光（红光、绿光）不同的温度（过度、适宜、过低）水分对植物光合作用强度的影响总结：四 化能合成作用： 除了光合作用，生物还能利用什么方式获取能量供给生命活动吗？学生阅读教材P105，自行总结：自养生物（光能自养、化能自养及区别），异养生物。结合上一节（第3节 细胞呼吸）的内容，全面划分生物的代谢类型。课堂练习：尝试将下列生物按代谢类型画连线：代谢类型生物自养需氧型异养需氧型异养厌氧型兼性厌氧型乳酸菌硝化细菌醋酸杆菌酵母菌小球藻西红柿植株蛔虫蚯蚓萤火虫鲤鱼人板书设计：见幻灯。教学后记：第 8 页 共 8 页