高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》捕获光能的色素和结构教案及反思

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》捕获光能的色素和结构教案及反思，共8页。
教学分析
教学目标
1.科学思维:熟悉绿叶中色素的种类和作用。
2.科学思维:理解叶绿体的结构和功能。
3.科学探究:进行绿叶中色素的提取和分离的实验操作。
4.生命观念:体验科学探究过程,培养学生质疑、求实、创新的科学态度和精神。
5.生命观念:学生在合作的过程中,学会与人交流,尊重他人。
评价目标
1.通过对不同色素条带的辨识和特征的描述,了解评价学生的掌握情况。
2.通过对绿叶中色素的提取和分离的实验可能出现的结果和造成这种结果原因的分析,了解评价学生是否能对所学知识理解并应用。
教学重难点
重点:1.绿叶中色素的提取和分离实验。
2.绿叶中色素的种类和作用。
3.叶绿体的结构与功能。
难点:绿叶中色素的提取和分离实验。
教学方法
1.通过绿叶中色素的提取和分离实验,说出绿叶中色素的种类与颜色。
2.利用多媒体辅助教学,深化学生对叶绿体结构的理解。
课时安排
1课时
教学准备
多媒体课件,白板,学案,绿叶中色素的提取和分离实验的用具与试剂等。
教学设计
导入新课
【师】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。提出问题:
(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)为什么不使用绿光作为补充光源?
【生】讨论回答。
提示:(1)因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光,用这种方法可以提高光合作用强度。
(2)不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。
(3)因为叶绿素对绿光吸收最少,所以不使用绿光作为补充光源。
【师】植物的光合作用需要光,通过上述讨论学生可以想到,不同颜色的光对植物光合作用的影响是不一样的,那么在绿叶中捕获光能的色素有哪些呢?导入本节课的学习。
(设计意图:通过与实际生活的联系,创设真实课堂情境,教师有目的地启发和引导学生进行观察、思考,提供学习线索,调动学生思维的活跃性,激发学生的学习动机和求知欲,使学生快速进入本课各环节。)
探究一、捕获光能的色素
【师】通过以下问题检查学生对“绿叶中色素的提取和分离”实验内容的预习情况,先对该实验做个简单的梳理,然后再指导学生动手进行实验。
(1)绿叶中的色素存在于叶肉细胞的叶绿体中,怎么操作才能把色素提取出来呢?
(2)色素的提取过程中,用什么作溶剂来溶解色素?常用的溶剂是什么?
(3)获得含有色素的滤液后,采用什么方法使色素分离?其原理是什么?
(4)二氧化硅和碳酸钙在色素提取过程中有何作用?
【生】根据课前的预习回答。
提示:(1)磨碎叶片,加溶剂提取,再过滤,获得含有色素的滤液。
(2)色素能溶解在有机溶剂中,可以用无水乙醇作溶剂。还可以用其他有机溶剂,如丙酮、石油醚、苯和汽油等。
(3)用纸层析法分离色素。原理是色素在层析液中溶解度越高,层析分离时其随层析液扩散得越快,反之则越慢。
(4)二氧化硅可使色素研磨充分;碳酸钙对色素具有保护作用,防止色素被破坏。
【师】提供实验材料及药品,先观看实验操作视频,再指导学生进行实验。用的实验材料是菠菜叶,药品有无水乙醇、层析液,还有二氧化硅和碳酸钙等。
【师】请学生清点实验台上的材料用具。
【师】请学生快速阅读屏幕上的实验操作步骤,然后复述一遍。
【生】学生阅读并复述实验操作步骤与注意事项。
【师】让学生开始分组实验,要求学生在实验过程中按照实验流程和要求进行。小组长负责分工和协调,要保持良好的实验秩序。
【生】进行实验。
【师】巡视学生实验情况并进行指导。
【师】让学生展示实验结果,滤纸条上出现了几种颜色的色素带?排序如何?
【生】展示实验结果。四条色素带,从上到下依次为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。
【师】绿叶中的色素主要有四种,分别是什么色素?如何分类?
【生】橙黄色的是胡萝卜素,黄色的为叶黄素,蓝绿色的为叶绿素a,黄绿色的为叶绿素b。胡萝卜素和叶黄素为类胡萝卜素,叶绿素a和叶绿素b为叶绿素。
【师】和同学们共同分析小组中导致实验结果不同的原因。
提示:(1)第一阶段,提取色素。提取的主要步骤是研磨和过滤。提取主要分为以下几步:碎叶,加入药品,迅速研磨,过滤,获得并保存滤液。这个过程需加入哪些药品?加入适量的绿叶、无水乙醇、少量二氧化硅和碳酸钙。进行研磨。
(2)第二阶段,分离色素。在滤纸上画滤液细线时,怎样才能在滤纸上画一条又细又直,色素含量又多的滤液细线?层析时层析液的液面不能没及滤液细线,为什么?还有何注意事项?①用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线处均匀地画一条直的滤液细线,干燥后,重画一到两次。②层析液的液面不能没及滤液细线,只让色素溶解在沿滤纸条上升的层析液中。否则,实验就会失败。③层析过程中要防止层析液挥发(因为层析液具有一定的毒性等)。
【师】在秋天,许多植物叶子变黄,主要原因是什么?
【生】思考回答。
提示:秋天气温低,叶绿素不稳定而易分解,这样,叶黄素与胡萝卜素的颜色就呈现出来。
【师】先让学生说出绿叶中的这些色素都能吸收光能,它们能吸收哪些颜色的光。再给学生介绍将叶绿体中不同色素溶液置于阳光和三棱镜之间时,透过棱镜的光不同的实验(利用课件展示实验及现象)。将色素的提取液置于光源与三棱镜之间,观察光谱会有何变化,这说明了什么?
【生】思考回答。
提示:在红光区、蓝紫光区出现了暗带。这说明光合色素主要吸收这些颜色的光。
【师】请学生阅读教材,完成学案中对光合色素种类、颜色及功能的总结。
(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 以防止色素在研磨过程中被破坏。
提示:(1)叶绿素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
(2)蓝紫 红 蓝紫
(3)无水乙醇 层析液 二氧化硅 碳酸钙
【生】阅读教材,完成学案并展示答案。
【师】这就是色素吸收光能的情况。请据此分析,温室的顶棚用红色玻璃好还是绿色玻璃好,为什么?
【生】红色玻璃好。因为太阳光或者说白光通过红色玻璃后只剩下红光,植物吸收红光能进行较强的光合作用;如果用绿色玻璃只剩下绿光,而植物吸收绿光很少,几乎得不到光能,不能正常进行光合作用。
(设计意图:用问题导入,能提高学生的学习兴趣,同时导入新课的学习,效果好。分析并实施实验,培养学生的实验与探究能力,使学生在实验中获得知识、强化理解与记忆。)
探究二、叶绿体的结构和功能
【师】光合色素存在于细胞中的哪一结构呢?
【生】叶绿体。
【师】把叶绿体放到电子显微镜下观察,它的结构是怎样的?利用PPT展示图片——叶绿体的亚显微结构示意图(如下图)。请学生说出叶绿体的结构。
【生】①是内膜,②是外膜,③是基粒,④是基质。
【师】基粒与类囊体有何关系?叶绿体色素和酶分布在叶绿体的哪个部位?
【生】基粒是由类囊体堆叠而成的。光合色素分布在类囊体的膜上,所以基粒是绿色的。酶分布于类囊体膜和叶绿体基质中。
【师】叶绿体中含有色素,所以叶绿体能够吸收光能进行光合作用。怎样证明植物吸收光能进行光合作用的场所是叶绿体呢?
【师】请大家阅读课本P100“思考·讨论——叶绿体的功能,资料1”,完成与资料1内容有关的讨论问题。
【生】讨论回答。
提示:1.水绵接受光照的部位有氧气产生。
2.巧妙之处有:一是实验材料选择的好。水绵有带状的叶绿体,方便观察;用好氧细菌标记氧气产生较多的部位。二是实验条件控制得好。放在没有空气的黑暗环境中,排除了O2和光的干扰;用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对照实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果等。
【师】请大家阅读课本P101“思考·讨论——叶绿体的功能,资料2”,完成与资料2内容有关的讨论问题。
【生】讨论回答。
提示:3.第二个实验中,大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,是因为在光的照射下叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,进行光合作用释放氧气,吸引了好氧细菌的聚集。
4.叶绿体接受光照可以制造氧气。
【师】一项科学研究的成功,离不开一定的技术手段,但在科技水平有限时,如果有科学、巧妙的方法,也能达到同样的效果。恩格尔曼的成功当然也离不开前人的经验,在下一节课我们将学习光合作用的探索历程及光合作用的过程,请同学们预习。
评价反馈
让学生通过实际动手操作,理解并观察绿叶中色素的分布以及各种色素的颜色,能够区分实验操作过程中错误的实验操作会产生哪些影响并且导致哪些结果。
课堂小结
1.实验色素提取无水乙醇碳酸钙二氧化硅色素分离——层析液
2.叶绿体功能——进行光合作用基本结构内膜和外膜基质基粒
布置作业
完成学案中的核心素养专练。
教学反思
通过本节课的教学,能较好地完成教学目标。通过练习检测和课下与学生的交流,从中得到一些启发。
(1)在教学中尽量联系实际,与学生探讨感兴趣的话题。
(2)教学中多引导学生进入课堂,成为课堂的主人,而不是教师的一言堂。如叶绿体的结构可以由学生来讲,其他学生补充。
(3)在课前一定要做好充分实验操作的准备,把学生在实验中有可能出现的问题或实验中容易出现的问题考虑全面。
(4)实验中要让学生在组内分好工,而不是变成某几个学生的实验课,要每位学生都有事做。
(5)要充分发挥小组教学的优势,让组与组形成竞争,激发学生的竞争意识,从而激活课堂,培养学生的竞争意识。
(6)课堂教学中要充分发动学生讨论,让学生在思辨中实现对知识的全面理解。
本堂课也有一些不足之处:
(1)引入新课时,学生没有进入角色,所以在今后的课堂教学中要尽快让学生回归到课堂中来。
(2)实验操作时,有个别组影响了教学进度,造成有些知识点的讨论不到位,以后让组长提前做好准备。
板书设计
第4节 光合作用与能量转化
一 捕获光能的色素和结构
1.捕获光能的色素
2.叶绿体的结构
备课资源
1.叶绿体
叶绿体是植物细胞中由双层膜围成,含有叶绿素能进行光合作用的细胞器,是一种质体。间质中悬浮有由膜囊构成的类囊体,内含叶绿体DNA,能发生碱基互补配对。叶绿体含有的叶绿素a、叶绿素b的功能是吸收光能,通过光合作用将光能转变成化学能,叶绿素a、叶绿素b吸收绿光最少,绿光被反射,故叶片呈绿色,容易区别于另外两类质体——无色的白色体和黄色到红色的有色体。质体有圆形、卵圆形或盘形3种形态,叶绿体扁球状,厚约2.5 μm,直径约5 μm。具双层膜,内有间质,间质中含呈溶解状态的酶和片层。片层由闭合的中空盘状的类囊体堆叠而成,类囊体是形成高能化合物三磷酸腺苷(ATP)所必需的,是植物的“能量转换站”。
2.类囊体
是单层膜围成的扁平小囊,沿叶绿体的长轴平行排列。膜上含有光合色素和电子传递链组分,又称光合膜。
许多类囊体像圆盘一样叠在一起,称为基粒,组成基粒的类囊体,叫作基粒类囊体,构成内膜系统的基粒片层(grana lamella)。基粒直径约0.25~0.8 μm,由10~100个类囊体组成。每个叶绿体中约有40~60个基粒。
叶绿体通过内膜形成类囊体来增大内膜面积,以此为在叶绿体中发生的反应提供场所。
贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生堆叠的类囊体称为基质类囊体,它们形成了内膜系统的基质片层(strma lamella)。
由于相邻基粒经网管状或扁平状基质类囊体相连接,全部类囊体实质上是一个相互贯通的封闭系统。类囊体作为单独一个封闭膜囊的原始概念已失去原来的意义,它所表示的仅仅是叶绿体切面的平面形态。
类囊体膜的主要成分是蛋白质和脂类,脂类中的脂肪酸主要是不饱和脂肪酸(约87%),具有较高的流动性。光能向化学能的转化是在类囊体上进行的,因此类囊体膜亦称光合膜,类囊体膜的内在蛋白主要有细胞色素b6/f复合体、质体醌、质体蓝素、铁氧化还原蛋白、黄素蛋白、光系统Ⅰ、光系统Ⅱ复合物等。
3.叶绿素的荧光现象
取上述色素无水乙醇提取液少许于试管中,用反射光和透射光,观察提取液的颜色有无不同,反射光观察到的溶液颜色,即为叶绿素产生的荧光颜色。
4.萃取剂选择
水溶性萃取剂:乙醇、丙酮。
水不溶性萃取剂:石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳。
几种水不溶性有机溶剂的沸点:石油醚90~120 ℃、乙酸乙酯77 ℃、乙醚35 ℃、苯80 ℃、四氯化碳76 ℃。萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶。此外,还需要考虑萃取效率、萃取剂的毒性、是否易燃,有机溶剂是否能从产品中完全去除、会不会影响产品的质量等问题。分类
色素名称
颜色
叶绿素(约占3/4)
叶绿素a
蓝绿色
叶绿素b
黄绿色
类胡萝卜素
(约占1/4)
胡萝卜素
橙黄色
叶黄素
黄色
结构
主要参与光合作用反应
膜
内膜
外膜
基质
进行暗反应的主要场所
基粒/类囊体薄膜
(光合色素的主要分布位置)进行光反应的主要场所