高中生物人教版必修1 5.4.1 捕获光能的色素和结构 学案

第1课时捕获光能的色素和结构一、实验：绿叶中色素的提取和别离阅读教材P97～981．提取绿叶中的色素(1)原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。

(2)过程：2．别离绿叶中的色素原理：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液扩散得快，反之那么慢。

因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而别离开来。

(2)步骤：(3)实验用品及作用①无水乙醇的用途是溶解(提取)叶绿体中的色素。

②石英砂(二氧化硅)的作用是有助于研磨得充分。

③碳酸钙的作用是防止研磨中色素被破坏。

④层析液的用途是别离叶绿体中的色素。

二、绿叶中色素的种类、分布及吸收光谱阅读教材P98～991．位置：叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。

叶绿素：叶绿素a蓝绿色，叶绿素b黄绿色2．种类类胡萝卜素：胡萝卜素橙黄色，叶黄素黄色3．功能：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害。

三、叶绿体的结构与功能阅读教材P99～1001．形态：一般呈扁平的椭球形或球形。

2．结构3．功能：是进行光合作用的场所。

[共研探究]植物的光合作用离不开光能，光能的捕获离不开色素。

结合“绿叶中色素的提取和别离〞实验探究色素的种类和作用。

1．实验：“绿叶中色素的提取和别离〞(1)实验原理①提取原理：绿叶中的色素属于有机物，能够溶解在有机溶剂无水乙醇，因此可以用其提取绿叶中的色素。

②别离原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之那么慢。

因而，色素会随着层析液在滤纸上的扩散而别离开。

(2)实验步骤分析①色素的提取a．提取色素时，参加研钵内的物质：Ⅰ二氧化硅少许，作用是有助于研磨得充分；Ⅱ碳酸钙少许，作用是防止研磨中色素被破坏；Ⅲ无水乙醇10mL，作用是溶解色素。

b．过滤时，要将糨糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放一块单层尼龙布，目的是过滤掉研磨后的残渣。

②色素的别离a．制备滤纸条时，剪去两角的作用是防止色素带不整齐，画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次，目的是重复画线可增加滤液细线上色素含量使别离的色素带清晰，便于观察。

第4节光合作用与能量转化第1课时捕获光能的色素和结构学习目标核心素养1.说出叶绿体的结构和功能。

2．说出色素的种类及功能。

3．进行绿叶中色素的提取和分离。

1.生命观念：叶绿体的基粒大大扩展了膜面积，与叶绿体功能进行光合作用相适应。

2．科学探究：学会提取和分离绿叶中色素的实验方法，交流与讨论实验结果。

知识点一捕获光能的色素1．生物圈得以维持运转的基础：□01太阳光能的输入、捕获和转化。

唯一能够捕获和转化光能的生物学途径：□02光合作用。

2．实验：绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理(2)实验步骤①提取色素问题思考若没有无水乙醇，还可用什么来提取色素？提示：有机溶剂，如丙酮。

②分离色素3．观察结果滤纸条上色素带有四条，如下图所示：结果分析：(1)色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有□28四种色素。

(2)色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。

色素带最宽的是□29叶绿素a，最窄的是□30胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。

(3)色素带扩散速度与□31溶解度有关，扩散速度越快说明□32溶解度越高。

(4)相邻两条色素带之间距离最远的是□33胡萝卜素和叶黄素，最近的是□34叶绿素a和叶绿素b。

4．绿叶中色素的吸收光谱(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合而成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成□35不同颜色的光带，称为光谱。

(2)叶绿素a和叶绿素b主要吸收□36蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收□37蓝紫光。

问题思考制备滤纸条；在一端剪去两角的目的？提示：防止出现边缘效应，两边色素扩散的快，保证色素带整齐。

问题思考重复画线的目的？提示：增加色素含量，使现象明显。

延伸拓展 1.影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。

(2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。

(3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的主要成分，缺镁叶片变黄。

捕获光能的色素和结构一、教学目标1.知识目标：①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。

（Ⅰ）②说明光合作用以及对它的认识过程。

（Ⅱ）2.技能目标：正确使用实验器材，完成“绿叶中色素的提取和分离”的实验操作。

3.情感目标：体验前人探索光合作用的研究历程，并作出相关的评价；关注农业生产中的实际问题，讨论提高光合作用效率的意义。

二、教学重点、难点分析：1.教学重点：①叶绿体中色素的种类及其作用。

了解叶绿体中色素的种类和作用，有助于理解光合作用过程中能量的捕获和转化。

光反应和暗反应是光合作用相互联系、相互影响的两个过程，弄清其中物质和能量的转化，才能算是真正理解了光合作用的原理，才能分析和讨论哪些环境因素将对光合作用产生什么样的影响。

分析前人的研究历程，评价他们的研究方法，得出对科学研究的一般规律性的认识，结合当代科学研究的成果，将所学的知识运用于对实际问题的探索和讨论，对于巩固所学的知识，培养理论联系实际的能力有重要的意义。

2.教学难点：①绿叶中色素的提取和分离三、课时安排：1课时四、教学设计：（第1课时，实验：绿叶中色素的提取和分离）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。

学习活动教学说明(课堂时间安排)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。

提醒观察的内容和注意的对象。

第4节 光合作用与能量转化 第1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．色素的提取 (1)原理绿叶中的色素能溶解在有机溶剂——无水乙醇中。

(2)实验用品及作用[连线] 试剂用品 作用 ①无水乙醇a ．过滤②SiO2 b ．溶解色素、提取色素 ③CaCO3 c ．有助于研磨充分 ④单层尼龙布d ．防止研磨时色素被破坏【提示】 ①－b ①－c ①－d ①－a(3)实验步骤取材：称取5 g 绿叶，剪碎，放入研钵中 ↓ 研磨：↓过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 ↓收集：用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞紧 2．色素的分离(1)实验原理：绿叶中的色素能溶解在层析液中，但不同的色素的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。

这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

(2)实验步骤①制备滤纸条⎩⎪⎨⎪⎧剪滤纸条：将滤纸剪成略小于试管长与直径 的滤纸条，并在一端剪去两角铅笔画线：在距去角的一端1 cm 处用铅笔画 一条细的横线 ↓知识清单②画滤液细线⎩⎪⎨⎪⎧取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线重复画线：待滤液干后，再画一两次③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)插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口注意：不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液 ↓④观察结果：滤纸条上有四条色素带 3．色素的种类、含量、颜色及吸收光谱种类叶绿素(约占3/4)类胡萝卜素(约占1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素 叶黄素 颜色 蓝绿色黄绿色橙黄色黄色吸收光谱主要吸收红光和蓝紫光主要吸收蓝紫光二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1．叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形。

2．叶绿体的结构模式图(1)结构⎩⎪⎨⎪⎧外表：①双层膜内部⎩⎪⎨⎪⎧②基质：含有与暗反应有关的酶③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶(2)功能：进行光合作用的场所。

捕获光能的色素和结构学习目标1.说出绿叶中色素的种类和作用。

2.说出叶绿体的结构和功能。

学习过程导入新课●有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管,并且在白天也开灯。

回答以下问题:(1)用这种方法有什么好处?(2)不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗?(3)为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源?探究新知●探究一、捕获光能的色素[合作探究1]阅读教材P97~99文本及“绿叶中色素的提取和分离”实验,完成下列问题。

(1)绿叶中色素的提取实验中,用什么试剂提取色素?提取的原理是什么?(2)绿叶中色素的分离实验中,用什么试剂将色素分离?其原理是什么?(3)在色素的提取过程中,二氧化硅和碳酸钙的作用是什么?(4)对画滤液细线的要求是什么?(5)色素层析后,在滤纸条上自上而下有几条色素带?其颜色各是什么?(6)绿叶中的色素分为哪两类?各包括哪些色素?(7)绿叶中各种光合色素主要吸收哪些色光?[自主总结1](1)绿叶中的色素包括 和类胡萝卜素;前者包括 和 ;后者包括 和 。

(2)叶绿素主要吸收 光和 光,类胡萝卜素主要吸收 光。

(3)绿叶中色素的提取和分离实验中,采用 溶解并提取色素;采用 溶解并分离色素;加入 使研磨充分;加入 防止色素在研磨过程中被破坏。

探究二、叶绿体的结构[合作探究2]阅读教材P99“叶绿体的结构”,观察“图5-11叶绿体立体结构示意图”,完成下列问题。

(1)叶绿体的基本结构包括哪几部分?(2)叶绿体基粒是由什么组成的?这有什么意义?(3)类囊体膜上分布着哪些物质?[自主总结2](1)叶绿体的基本结构包括 。

(2)基粒由 堆叠而成,这样可以大大增加叶绿体内的 面积。

课时检测1.叶绿体色素的纸层析结果显示,叶绿素b位于滤纸条的最下端,原因是( )A.在层析液中的溶解度最小B.在层析液中的溶解度最大C.分子量最小D.分子量最大2.在“绿叶中色素的提取和分离实验”中,收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是( )①未加石英砂,研磨不充分　②一次性加入大量的无水乙醇提取　③分次加入少量无水乙醇提取　④使用放置数天的菠菜叶A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④3.某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,结果滤纸条上的色素带颜色很浅,效果不明显,他认为有可能是下列原因引起的,你觉得他的观点有误的是( )A.绿叶不新鲜B.研磨时未加CaCO3C.画滤液细线时重复次数少D.滤液细线浸没到层析液中4.将新鲜菠菜绿叶中的色素用无水乙醇提取,层析分离后的结果如图所示。

捕获光能的色素和结构1、教学目标1.说出绿叶中色素的种类和作用。

2.说出叶绿体的结构和功能。

3.说明光合作用以及对它的认识过程。

4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。

5.说出光合作用原理的应用。

6.简述化能合成作用。

2、教材分析光合作用是整个第五章乃至整个必修一教材中处于重要地位。

本章节内容按照课标安排应2课时完成，第一课时学习“光合作用的探究历程”和“光合作用的过程”。

第二课时学习光合作用原理的应用和化能合成作用，其中还要完成探究“环境因素对光合作用强度的影响”。

3、学情分析：学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识，但是，对于光合作用的基础准备知识几乎为零，对于“科学探究的一般方法”知之甚少。

高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。

而且光合作用的原理学生感到抽象难懂，光反应和暗反应的内在本质理解比较困难，因此在介绍光合作用过程之前首先让学生了解光合作用研究的历史，注意让学生以教材中展现的光合作用研究历史中的重要事件为线索，遵循科学家的探索思路，总结出光合作用的探究历程。

因为教材上介绍的历史非常经典，所介绍的都是在光合作用探索历程中所出现的问题和解决的方法，学生认真了解其重要过程，等于沿着科学家的发现思路作了一次思维的探究，这对于学生认识和掌握光合作用的具体过程是有必要的。

此届学生的基础很是薄弱，而且接受能力和理解能力不强，前面的细胞结构的内容对大部分学生来讲掌握的不牢，有的甚至是欠缺。

4.教学重点（1）绿叶中色素的种类和作用。

（2）光合作用的发现及研究历史。

（3）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。

（4）影响光合作用强度的环境因素。

5.教学难点（1）光反应和暗反应的过程。

（2）探究影响光合作用强度的环境因素。

6.教学方法讨论法、探究法、比较法、分析法、讲授法等相结合。

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一捕获光能的色素和结构素养导引1.生命观念:运用结构与功能观,说出叶绿体的结构与功能相适应。

2.科学思维:采用模型与建模的方法,说出叶绿体中色素的功能。

3.科学探究:使用实验器具提取和分离色素,探究绿叶中色素的种类和含量。

一、绿叶中色素的提取和分离1.实验原理:(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。

(2)各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快,反之则慢。

2.实验选材:新鲜的绿叶。

3.方法步骤:(1)色素的提取:(2)色素的分离。

①制备滤纸条:剪去两角,并用铅笔画一条细的横线。

②画滤液细线:用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细线,也可用盖玻片蘸取滤液沿铅笔线按压出均匀的细线。

待滤液干后,重画1~2次。

③分离绿叶中的色素:滤液细线不能触及层析液。

(3)观察与记录:观察滤纸条上出现几条色素带,以及每条色素带的颜色和宽窄。

[思考]为什么要选用新鲜的绿叶为材料进行色素的提取和分离?提示:新鲜绿叶中色素含量高,实验效果明显。

二、色素的种类和功能[思考]为使植物工厂里的植物正常生长,能否使用发绿光的光源?为什么? 提示:不能,因为植物的光合色素对绿光的吸收效率较低,光合作用效果较差。

三、叶绿体的结构适于进行光合作用1.结构:(1)形态:一般呈扁平的椭球形或球形。

(2)结构:双层膜。

内部有由类囊体堆叠而成的基粒,基粒之间充满了基质。

2.功能:进行光合作用的场所。

[思考]叶绿体中有如此众多基粒的意义是什么?提示:增加膜面积,有利于光能的吸收。

绿叶海天牛刚孵化时是无色的,幼年时可吃一顿“藻类大餐”,此后余生只依靠阳光便不再进食,请结合所学知识判断:1.绿叶海天牛所食的藻类细胞中含有光合色素。

(√)2.绿叶海天牛不再进食是因为大量捕食藻类。

(×)分析:不进食是因为可进行光合作用。

3.可用无水乙醇提取绿叶海天牛细胞中的光合色素。

第5章细胞的能量供应和利用第4节第1课时捕获光能的色素和结构[教材及学情分析]“捕获光能的色素和结构”是《普通高中课程标准实验教科书生物必修1 》第5章第4节第1小节的内容。

本小节通过让学生了解叶绿体内光合色素的种类、分布和作用以及叶绿体的结构和功能, 其中蕴含科学家探索光合作用原理的科学思维和科学方法。

对学生后面理解光合作用的过程和本质、形成生物体的结构与功能相统一的观点有着重要的意义。

学生在初中生物已经学过光合作用的基础知识，前面又知道了叶绿体的显微结构及功能、光合作用是合成ATP重要途径之一，已经具备进一步学习叶绿体的亚显微结构和光合作用原理的知识基础和兴趣。

实验操作方面，已经能进行研磨、过滤操作，但纸层析法是首次进行，需教师仔细指导。

由于缺乏对微观结构的直观经验，所以难于理解基粒（类囊体）的亚显微结构；本节课涉及物理（光学）、化学知识，对于理解色素吸收色光，掌握有关化学试剂的使用方法与技巧有一定的难度。

[设计思想]针对本小节内容, 笔者尝试用层层设疑、让学生实验探究、小组合作讨论交流的方式获取知识、发展能力。

在这个过程中, 通过层层设疑解疑, 学生的学习动机和兴趣不断被激发推进, 再通过教师的引导，学生动手进行实验探究, 一方面开拓了视野, 成为了知识的主动建构者, 另一方面巩固了所学的科学探究实验方法, 提高了观察、动手、语言表达、推理、交流合作等多项能力, 这些对学生的终身发展都有积极的意义。

[教学目标]（1）知识：说出绿叶中色素的种类和作用；说出叶绿体的结构和功能。

（2）能力：通过“绿叶中色素的提取和分离” 实验，学会提取、分离绿叶中的色素的方法；通过创新设计，初步掌握对照实验的设计方法。

（3）情感态度和价值观:通过对“绿叶中色素的提取和分离”实验的实际操作，培养实事求是、勇于探索、不断创新的科学精神和科学态度。

[教学重点、难点]（1）重点：绿叶中色素的种类和作用。

（2）难点：对照实验的设计。

5. 4. 1 《捕获光能的色素和结构》教学设计【教材分析】《捕获光能的色素和结构》是新人教版高中生物学必修 1《分子与细胞》第5章第4节第1课时的学习内容。

在此之前，学生已经学习了“叶绿体的显微结构”“降低化学反应活化能的酶”和“细胞的能量通货---ATP”，这为过渡到本节内容的学习，起到了铺垫作用，而且本节内容是学习下一节内容《光合作用的原理和应用》的知识基础，因此本节内容在教材中具有承上启下的作用。

【学情分析】本节授课对象是高一的学生，他们在初中的生物学习中已具备了一定的关于光合作用的知识，也做过了“绿叶在光下制造淀粉”的实验，而且学生在本模块的第3 章学习了叶绿体的显微结构，第4 章学习了《细胞中的能量通货--ATP》知道了光合作用是合成ATP 的重要途径之一，至此，学生已经具备进一步学习叶绿体的亚显微结构和光合作用原理的知识基础和兴趣。

在实验操作方面，学生已经能进行研磨、过滤等操作，但纸层析法是首次进行，需要老师的细心指导。

另外，由于学生缺乏对基粒微观结构的直观认识，本节课又涉及到物理光学、化学知识，对于理解色素吸收色光，掌握有关化学试剂的使用方法与技巧，可能存在一定的难度。

【开放性学习环境】生物学实验室开展教学活动，方便学生探讨及进行实验。

利用希沃白板演示设备展示学生实验探究情况。

【教学目标】1.从结构与功能观的角度，分析叶绿体中含有色素，类囊体薄膜和酶的特点与其吸收光能进行光合作用的功能相适应。

（生命观念）2.在学习实验原理即提取和分离原理后，能够对实验操作步骤有一定的构思，在实验操作后能够基于实验事实正确地做出结论，并且提出质疑。

（科学思维）3.进行绿叶中色素的提取与分离探究实验，掌握无水乙醇提取法和纸层析分离技术，阐明色素的种类、含量和吸收光谱。

（科学探究）4.能够运用色素与光合作用的原理解释生产生活中的相关现象，激发学生对生物科学的兴趣，培养学生科学研究的志向。

（社会责任）【教学重点】.绿叶中色素的提取和分离实验原理与方法；. 叶绿体适于进行光合作用的结构特点。