捕获光能的色素和结构课件【备课精研+知识精讲】 高一上学期生物人教版（2019）必修1

第4节光合作用与能量转化一捕获光能的色素和结构第5章细胞的能量供应和利用[新课程标准]2．2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量。实验：绿叶中色素的提取和分离。01教材自主导读一、绿叶中色素的提取和分离1．实验原理无水乙醇溶解度溶解度5g二氧化硅和碳酸钙无水乙醇棉塞1cm毛细吸管滤液干后一到两次滤液细线(5)观察结果——试管内滤纸条上有四条色素带，如下图所示：蓝紫光椭球形或球形色素和酶光合作用光束照射所有受光叶绿体叶绿体(1)色素提取液是无水乙醇，分离液是层析液。(

)(2)研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素。(

)(3)色素分离后，在滤纸条上从上至下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b。(

)(4)叶绿素呈绿色是因为它大量吸收绿光，几乎不吸收其他颜色的光。(

)(5)光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。(

)√××××02核心知识突破核心点一绿叶中色素的提取和分离1．实验中材料试剂及操作目的过程操作内容操作目的提取色素材料叶片要新鲜、深绿使滤液中色素含量高试剂二氧化硅利于绿叶的充分研磨碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏无水乙醇溶解色素关键步骤研磨要迅速、充分提取较多色素、防止溶剂挥发盛滤液的试管口加棉塞防止溶剂挥发用单层尼龙布过滤而不用滤纸防止色素吸附在滤纸上过程操作内容操作目的分离色素试剂层析液分离色素关键步骤滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散得过快滤液细线重复画一到两次，且要求细、直、齐使分离的色素带清晰滤液细线不能触及层析液防止色素溶解到层析液中2.绿叶中色素提取分离实验异常现象分析[温馨提醒]

(1)如果没有无水乙醇，也可用体积分数为95%的乙醇，但要加入适量的无水碳酸钠，以除去其中的水分。(2)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏且主要保护的是叶绿素。1．(2022·湖南岳阳高一月考)下列有关用新鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(

)A．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素B．叶片充分研磨后应立即加入少许碳酸钙，防止色素被破坏C．为使效果明显，画滤液细线时可在不同位置多画几条D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失√解析：即使菜叶剪碎不够充分，也不会明显影响研磨过程，且色素含量并没有减少，所以仍可提取出4种光合作用色素，A正确；叶片在研磨时，应加入少许碳酸钙，防止色素被破坏，若没有加入碳酸钙，研磨时色素会被破坏，B错误；画滤液细线时，应在同一位置等上一次干了以后再画下一次，C错误；层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会因色素分解而消失，但不会随层析液挥发而消失，D错误。2．(2022·河北衡水高一月考)甲、乙两同学进行色素的提取和分离。如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)。下列叙述正确的是(

)A．画滤液细线时，滤液在点样线上可以连续画两三次B．色素Ⅲ、Ⅳ在层析液中的溶解度大于Ⅰ、ⅡC．乙同学结果异常，原因可能是用的叶片是老叶D．色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光√解析：画滤液细线时，需等上一次画的滤液细线干后再画，不能连续画，A错误；色素在层析液中的溶解度越大，层析时扩散的距离越远，所以四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，即色素Ⅲ、Ⅳ在层析液中的溶解度小于Ⅰ、Ⅱ，B错误；乙同学结果异常，原因可能是用的叶片是老叶，C正确；色素Ⅲ、Ⅳ分别表示叶绿素a、叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，D错误。

拓展延伸__长句特训____________与高考接轨(1)能否用纸层析法提取液泡中的色素？______。理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)农业生产中如遇连阴雨，温室内给植物人工补充哪些单色光有利？________________。大棚薄膜用什么颜色的最好？__________，理由是_______________________________________________________________。不能液泡中的色素主要是花青素，花青素易溶于水，在有机溶剂中溶解度低，提取液中几乎不含花青素红光、蓝紫光无色透明可以允许各种颜色的光透过核心点二叶绿体的结构和功能1．叶绿体结构与其功能相适应的特点(1)外膜和内膜使其内部结构与细胞质分开，保证了叶绿体相对独立地进行代谢活动。(2)由类囊体堆叠而成的基粒增大了膜面积，有利于吸收和转化光能。(3)类囊体的薄膜上分布着能够吸收、传递和转化光能的色素。(4)与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中。2．影响叶绿素合成的因素3．色素与叶片颜色4．恩格尔曼实验的巧妙之处[温馨提醒]

(1)植物体中并不是所有的细胞都含有叶绿体，只有能进行光合作用的细胞才含有叶绿体。(2)有些植物的液泡中也含有色素，这些色素与光合作用无关，只有叶绿体中的色素才能捕获光能。1．为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和需氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，错误的是(

)A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中C．需氧细菌起指示作用D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验√解析：本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生氧气，而与光的种类没有关系，不需要用三棱镜将混合光分解成连续光谱；为了防止空气对实验结果造成影响，应该排除空气；需氧细菌的分布密疏代表了氧气产生的多少；水绵的叶绿体便于观察且有利于设置对照实验。2．(不定项)(2022·湖南长沙高一检测)下图甲是叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述不正确的是(

)A．图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大B．图乙所示的结构来自图甲中的③C．③中的叶绿素在液泡中也有，不能进行光合作用D．ATP的合成场所为线粒体、叶绿体√√√解析：图甲是叶绿体，主要通过大量的类囊体堆叠成基粒来增大膜面积；图甲中的③是类囊体，图乙含有光合色素，光合色素分布在类囊体膜上，所以图乙所示结构来自图甲中的③；③中的色素是叶绿素和类胡萝卜素，与光合作用有关，液泡中的色素是花青素等，和光合作用没有关系；ATP的合成场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质。

拓展延伸__长句特训____________与高考接轨(1)红叶谷生态旅游文化区，每至深秋时节，树叶变红，成为一道亮丽的风景线。试从叶片色素的种类和含量角度分析，秋天树叶变红的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。秋天天气转凉，气温降低，叶片中的叶绿素含量下降，液泡中花青素的颜色逐渐凸显出来，此季节花青素接近红色(2)研究发现温度和光照都会影响叶绿素的合成，请简单设计实验，探究温度和光照对叶绿素合成的影响。(写出实验思路即可)___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。选取相同的某种植物叶片平均分为四组，分别进行光照和低温、黑暗和低温、光照和室温、黑暗和室温处理，每隔一段时间检测叶绿素的含量核心知识小结[要点回眸]核心知识小结[答题必备]1．无水乙醇能提取绿叶中的色素，原理是绿叶中的色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中。2．层析液可分离色素，原理是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，反之则慢。3．二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。4．层析后滤纸条自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。5．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。6．参与光合作用的色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶则分布于类囊体膜和叶绿体基质中。03随堂基础巩固1．(2022·广东深圳高一月考)下列关于叶绿体和植物色素的叙述，正确的是(

)A．叶绿素分子的合成需要MgB．蓝细菌中不含叶绿体和叶绿素C．细胞内的色素均存在于叶绿体中D．叶绿素在层析液中溶解度相同√12345解析：Mg是构成叶绿素分子的重要元素，因此叶绿素分子的合成需要Mg，A正确；蓝细菌中不含叶绿体，但含有叶绿素，B错误；细胞内的色素不仅存在于叶绿体中，也存在于液泡中，C错误；叶绿素在层析液中溶解度不相同，叶绿素a的溶解度大于叶绿素b，D错误。12345√2．(2022·河北冀州段考)下图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是(

)A．提取色素时，要加入二氧化硅和碳酸钙进行充分研磨B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同C．实验结果①可说明叶绿素的合成需要光照D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多12345解析：提取色素时加入二氧化硅是为了研磨得充分，而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；实验结果①色素带不同，可说明叶绿素的合成需要光照，C正确；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D正确。12345√3．下图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”的实验时改进的装置，下列叙述错误的是(

)

A．应该向培养皿中倒入层析液B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处C．实验结果应得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个呈橙黄色12345解析：色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，扩散速度不同。扩散最快的是胡萝卜素，其形成的圆最大，颜色是橙黄色，最小的圆对应扩散最慢的叶绿素b，颜色是黄绿色。123454．(2022·山东临沂高一月考)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(

)A．图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上B．利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端C．植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光D．弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用√12345解析：由题图所示吸收光谱可判断①是叶绿素b，②是叶绿素a，①②分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，滤纸条最下端的为叶绿素b(①)，B错误；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，可知弱光下①叶绿素b的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。123455．(不定项)为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如下图所示。下列叙述正确的是(

)A．叶绿素含量下降直接导致植物叶片吸收的红光和蓝紫光减少B．若遇0℃低温天气，可对该植物进行升温或遮光处理，以减少叶绿素的损失C．若该植物在生长过程中缺Mg，可能会出现与第4组类似的实验结果D．对上述四组叶片分别进行色素的提取与分离，第4组得到的色素带中，从上到下的第1、2条色素带均明显变窄√12345√√解析：本实验的自变量为光照强度、温度，因变量为叶绿素相对含量。由图中曲线对比可知，第4组(经0℃低温和光照处理)的植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这会导致植物叶片吸收的红光和蓝紫光减少，若遇到0℃低温天气，可对该植物进行升温或遮光处理，以减少叶绿素的损失，A、B项正确。Mg是构成叶绿素的必需元素，在缺Mg的条件下，叶绿素合成受阻，可能会出现与第4组类似的实验结果，C项正确。用层析液分离提取液中的色素时，滤纸条上的色素带从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素带的宽窄与色素含量有关，第4组叶绿素含量较少，因此得到的色素带中，从上到下的第3、4条色素带明显变窄，D项错误。1234504课后达标检测1．采用新鲜菠菜叶片开展“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(

)A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C．研磨时添加二氧化硅有助于色素提取D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散√12345678解析：提取叶绿体色素时，可用无水乙醇作为溶剂，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏，B错误；研磨时添加二氧化硅有助于充分研磨，利于色素的提取，C正确；为使最终色素带分离整齐，画滤液细线时应尽量减少样液扩散，D正确。12345678√2．(2022·湖北恩施高一期末)关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的操作，不正确的是(

)A．使用单层尼龙布过滤研磨液B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线1～2次D．研磨叶片时，用无水乙醇溶解色素12345678解析：为避免色素吸附在滤纸上，应使用单层尼龙布过滤研磨液，而不是使用定性滤纸，A正确；为便于层析液随滤纸扩散，实验中将干燥处理过的定性滤纸剪成长条，用于层析，B正确；在画出一条滤液细线后，要待滤液干后，再重复画线1～2次，C错误；研磨叶片时，用无水乙醇溶解色素，D正确。12345678√123456783．下列关于生长在同一植株上的绿色叶片和黄绿色叶片的叙述，错误的是(

)A．两种叶片都能吸收蓝紫光B．两种叶片中均含有类胡萝卜素C．两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素aD．黄绿色叶片的叶绿体中只含有叶绿素b12345678解析：叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，二者均能吸收蓝紫光，A正确；当叶绿素含量高时叶片呈现绿色，含量低时则呈现类胡萝卜素的颜色，B正确；叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，C正确；黄绿色叶片中还含有胡萝卜素、叶黄素和叶绿素a，D错误。√4．(2022·湖北部分重点中学联考)关于叶绿体色素的叙述，错误的是(

)A．提取光合色素，进行纸层析分离时，胡萝卜素位于滤纸最上方，原因是其在层析液中的溶解度最高B．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光12345678解析：提取光合色素，进行纸层析分离时，胡萝卜素位于滤纸最上方，原因是其在层析液中的溶解度最高，A正确；叶绿素a和叶绿素b的组成元素有C、H、O、N、Mg，都含有镁元素，B正确；叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C正确；植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，而吸收绿光最少，反射多，所以叶片呈现绿色，D错误。12345678√5．(不定项)

(2022·山东青岛高一质量检测)用新鲜菠菜叶和蓝细菌研磨后的乙醇提取液进行纸层析，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(

)A．研磨过程中加入CaCO3会保护叶绿素B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液C．不同色素在层析液中的溶解度均相同D．该种蓝细菌细胞中不含叶黄素和叶绿素b12345678√解析：研磨过程中加入CaCO3会保护叶绿素，A正确；层析液由20份在60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成，B错误；不同色素在层析液中的溶解度不同，故而可以实现不同色素的分离，C错误；由图示可知，该种蓝细菌细胞中不含叶黄素和叶绿素b，D正确。12345678√6．(不定项)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述正确的是(

)A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D．叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的12345678√√12345678√A.该实验需先用苯、丙酮、石油醚配制成的层析液提取叶绿体中的色素B．色素3的迁移率(Rf)为0.2，若植物体缺镁，其含量会减少C．在层析液中的溶解度最高的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4D．能够吸收蓝紫光的只有色素1和色素2，能够吸收红光的只有色素3和色素412345678解析：用苯、丙酮、石油醚配制成的层析液分离叶绿体中的色素，A错误；根据实验1、2、3三组数据可求出色素3的平均移动距离为1.6，即Rf为0.2，色素3是叶绿素a，镁是合成叶绿素的原