高中生物学人教版（2019）必修1 第5章 光合作用与能量转化学案

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光合作用与能量转化【学习目标】1．知识目标：说出绿叶中色素的种类和作用；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。2．能力目标：理解叶绿体的结构和功能。3．情感目标：学习科学方法，尊重实验事实养成科学严谨的态度，建立科学的价值观。【学习重难点】绿叶中色素的种类和作用；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。【学习过程】第一课时 捕获光能的色素和结构一、绿叶中色素的提取和分离1．提取原理：____________________________________；分离原理：叶绿体中的色素在__________不同，_______随______在滤纸上扩散得____；反之则慢。2．方法步骤：先观察视频二、实验思考、讨论一①石英砂、碳酸钙在实验中起什么作用？②加入无水乙醇（丙酮）的作用是什么？③为什么要迅速、充分研磨？④为什么必须及时用棉塞塞紧试管口？⑤为什么色素会在滤纸条上分离？⑥为什么将滤纸条的一端剪去二个角？⑦为什么滤液细线越细、越直越好？⑧为什么画滤液细线需要重复2-3次？⑨为什么滤液细线不能触及层析液？⑩为什么烧杯要盖培养皿？三、实验方案设计（1）某同学设计一个“探索叶绿体中色素的提取和分离”的实验，但缺少直尺、铅笔、毛细吸管，怎样做才能使色素分离？请你帮助设计一个最佳方案。（2）用圆形滤纸代替滤纸条做色素的分离实验，如何设计实验方案？3．实验结果观察与记录分析四、思考、讨论二（1）叶片呈现绿色的原因是什么？（2）为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？（3）温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？五、叶绿体的结构和功能思考：捕捉光能的色素存在于细胞什么结构中呢?1．叶绿体的结构（1）组成①_________，②__________的基本骨架是_________________。（2）叶绿体内含有很多③__________，极大地增大了受光面积。（3）叶绿体是进行__________的场所。光合作用的酶存在于__________和_________；光合作用的色素存在于________________上。2．叶绿体的功能动画展示恩格尔曼的水绵实验（1）思格尔曼的实验结论是什么?（2）思格尔曼的实验方法有什么巧妙之处?【课后复习】1．通过纸层析法分离叶绿体色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，从上而下依次为：（　　）A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB．胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素C．叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素D．叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素2．叶绿体色素的纸层析结果显示．叶绿素b位于层析滤纸的最下端，原因是：（　　）A．分子量最小B．分子量最大C．在层析液中的溶解度最小D．在层析液中的溶解度最大3．在圆形滤纸的中央点上色素滤液，对叶绿体的色素进行色素层析法分离，会得到近似同心的四个色素环，排列在最里圈的色素呈（　　）A．橙黄色B．蓝绿色C．黄绿色D．黄色4．在进行绿叶中色素的提取和分离的实验时不让层析液触及滤液细线的原因是（　　）A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果B．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散C．色素会溶解在层析液中而使实验失败D．滤纸上的几种色素会混合起来不分散5．如图做色素层析分离的正确装置是（　　）6．叶绿体中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是（　　）A．色素提取液中色素已经分层B．阳光的照射使不同色素彼此分开C．乙醇有使色素溶解并彼此分离的特性D．各种色素在层析液中的溶解度不同7、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（　　）A．叶绿体中的色素都分布在类囊体膜上B．叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质上D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上8．分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色），几乎无色。注：“＋”表示加；“－”表示不加。试回答：（1）A组处理得到的溶液颜色是，原因是。（2）B组处理得到的溶液颜色是，原因是。（3）C组处理得到的溶液颜色是，原因是。第二课时 光合作用的原理和应用【教学过程】一、光合作用的原理填写图中光合作用过程的名称并回答问题：（1）写出各标号的名称：①_______②_______③_______④________⑤_______⑥________⑦_______⑧_______⑨_________（2）光反应为暗反应提供了［　　］和［　　］（只填序号）。（3）光反应和暗反应的场所分别是叶绿体的_______________和______________。二、光合作用原理的应用影响光合作用的因素：有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养。①光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用：当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。如图所示：植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用。总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量(吸收的CO2总量)。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量(或吸收的CO2总量)中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物(或释放的CO2)后，净增的有机物的量。②温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如下图所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。③CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。如下图所示：④必需矿质元素的供应：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。如氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分；磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。等等。 目的实验步骤色素的提取（1）称取5克菠菜叶片，剪碎后放入研钵中（2）加入少许__________、__________、10mL_________迅速研磨（3）将研磨过的滤液通过漏斗（漏斗基部放纱布）过滤收集到试管中，并及时用____________________。色色素的分离制备滤纸条（1）将干燥的滤纸剪成的纸条，剪去__________。（2）在剪去两角的一端大约1cm处，用铅笔画一条细线画滤液细线（1）用毛细吸管吸取少量滤液沿铅笔线处均匀画一条滤液细线。（2）待滤液细线干燥后，__________。分离绿叶中的色素（1）在烧杯中加入3mL层析液（2）将滤纸条剪去两角一端朝下，略倾斜靠烧杯内壁轻轻插入层析液中，并__________（__________不触及到层析液）处理A组B组C组SiO2（少量）+++CaCO3（少量）－++丙酮（10毫升）+－+蒸馏水（10毫升）－+－光合作用的过程对比项目光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中物质变化H2O分解成O2和［H］；形成ATP二氧化碳被固定；C3被［H］还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi能量转换光能转变为化学能，储存在ATP中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能联系物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原；能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。