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

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，共7页。教案主要包含了捕获光能的色素，光谱吸收实验，叶绿体的结构等内容，欢迎下载使用。
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
俗话说,“万物生长靠太阳”,对于绝大多数生物来说,其生命活动所需要能量的最终来源是太阳能,而绿色植物可以通过光合作用将无机物转变为有机物,将太阳能转变为化学能。那么光合作用到底是一个怎样的过程?绿色植物又是如何将光能转变为化学能并储存在有机物中的?绿色植物要将太阳能转化为化学能,就必须先要捕获光能,那么绿色植物是通过什么结构来实现对光能的捕获的?我们一起来研究捕获光能的色素和结构。
(设计意图:教师引导学生回忆初中所学知识,用情境加问题的模式迅速抓住学生的思维,把学生的注意力引到本节课的主题上来。)
一、捕获光能的色素
1.设置疑点
利用多媒体展示图片,正常幼苗能进行光合作用制造有机物,而白化苗无法进行光合作用制造有机物并最终死亡。引导学生分析正常幼苗与白化苗在结构上有什么区别,一个正常生存一个死亡说明什么。
2.实验操作
绿色植物进行光合作用的场所是叶绿体,那么叶绿体中有哪些色素?各种色素又分别是什么颜色呢?我们研究叶绿体中的色素,首先得提取出这些色素,然后想办法将这些色素进行分离。教师向学生简单介绍色素的提取和分离的原理,向学生展示实验操作视频,请学生小组按照教材的要求完成实验,并且在实验过程中记录小组实验操作的步骤,特别是在完成实验的过程中重点考虑以下几个问题:
(1)研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用各是什么?
(2)过滤时色素是在滤纸上的残渣中,还是在滤液中?
(3)将滤液收集到试管中后,为什么要用棉塞将试管口塞严?
(4)滤纸条一端为什么要剪去两角?
(5)画滤液细线时应注意什么?
(6)为什么不能让滤液细线触及层析液?
3.实验结果讨论
实验结束后,教师请学生展示实验结果,请学生比对自己小组的实验结果。教师请学生观察滤纸条上一共有几条色素带,说明了什么。色素带宽窄不一说明了什么?色素带位置的高低不一说明了什么?
学生交流回答后,教师作出总结:在滤纸条上一共出现了四条色素带,说明在叶绿体中共含有四种不同的色素,这些色素带的宽窄代表了不同色素的含量。这四条色素带从上到下分别是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。位置高低说明色素在层析液中的溶解度大小不一样,溶解度越大,越靠近上方(远离滤液细线);溶解度越小,越靠近下方(靠近滤液细线)。
教师和学生一起探讨小组实验过程中存在哪些操作步骤上的不严谨以及这些操作会带来哪些影响。
二、光谱吸收实验
教师给出实验资料(实验过程图如右),请学生分析这些色素对光的吸收有什么差别。
学生对比两个实验发现,在三棱镜的前面放上从叶绿体中提取的色素滤液,屏幕上的光谱均有不同程度的变暗,这说明了色素对不同波长的光均有不同程度的吸收。同时学生还发现在红光区域和蓝紫光区域出现了两个相对较暗的区域,说明这些色素对红光和蓝紫光的吸收量明显高于其他波长的光。
那事实上各种色素对不同波长的光的吸收是怎样的?教师给出科学家用精密仪器测得的不同色素的吸收光谱(如下图),根据图示,学生不难总结出叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。这几种色素均对绿颜色的光吸收最少。教师再顺势引导,我们看到的叶片为什么是绿色?学生很容易想到是因为绿光被叶片反射的缘故。
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
三、叶绿体的结构
光合作用是在叶绿体中完成的,为什么叶绿体能够进行光合作用?这与叶绿体的结构有关。教师出示叶绿体的结构模式图(如右图),学生通过观察认识到叶绿体共有两层膜即内膜和外膜,内部有许多基粒,在基粒周围充满了基质。
教师再向学生介绍,每个基粒都是由一个个圆饼状的类囊体堆叠而成的,类囊体的堆叠就大大增加了受光面积,而在这些类囊体的膜上就分布着大量吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶。
(设计意图:整节课中,绿叶中色素的分离和提取实验的操作过程难度较大,用联系生活——设置疑点——给出解释——动手操作——实验结果讨论——实验结果分析的方式突破,既锻炼了学生的观察能力、动手操作能力,并且让学生在合作的过程中体会到团队合作的重要性及合作后获得成功的乐趣。学生通过亲手操作体会绿叶中色素的分离和提取,实验中操作步骤中容易产生的问题和导致实验结果异常的相关分析也就水到渠成了。叶绿体结构的概念相对简单,在回顾原有知识和联系生活实际后,很容易得出叶绿体的基本结构,再根据学案的导学,通过学生的预习,学生应该能轻松掌握,在此,抓住机会进行德育。)
非测试性评价
1.你喜欢这堂课吗?你最喜欢哪个环节?哪个环节你认为还存在不足?
。
2.在这节课上你学到足够的知识了吗?在实验操作过程中,哪些环节给你留下了深刻印象?
。
3.你参与小组合作实验时承担哪部分工作?在此过程中你认为需要注意些什么?
。
4.你对本堂课重难点的突破还有别的创意吗?
。
(设计意图:该环节是本节课所有教学环节的延续,通过这几个问题让学生对自己、对小组、对教师、对课堂都进行评价,根据学生的回答,可以促使教师进一步改进自己的教学,是师生交流的另一个平台。)
课堂小结
在多媒体上投影出整节课的知识要点,以便帮助学生形成系统的认识。
绿叶中的色素色素的提取色素的分离光合色素的存在部位
布置作业
1.巩固本节课所学知识。
2.完成学案。
教学反思
学生通过初中的学习,在光合作用方面有一定的知识基础,本课时主要是研究“捕获光能的色素和结构”,重点是绿叶中色素的提取和分离实验。本节课通过教师引导,学生总结出实验的步骤,然后通过实验得出实验结果。实验后让学生仔细观察分离出的不同色素带,注意色素带的不同颜色、分布顺序和宽窄,思考其中的道理。然后教师在此实验的基础上分析:将提取的色素滤液放在光源和三棱镜之间,可以发现在红光和蓝紫光部分呈现暗带,说明这部分的光被色素吸收,从而引导出色素的作用及特点。
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
绿叶中的色素叶绿素(含量约占3/4)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)类胡萝卜素(含量约占1/4)胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)
2.叶绿体的结构
(1)分布
(2)形态
(3)结构外膜内膜基粒:由类囊体堆叠而成,含色素和酶基质:含酶
(4)功能
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。