第12讲 捕获光能的色素和结构【知识精研】高考生物一轮复习 课件

必修一第12讲捕获光能的色素和结构第二单元细胞代谢目标要求实验：提取和分离叶绿体色素。01绿叶中色素的提取和分离02捕获光能的色素和结构考点绿叶中色素的提取和分离01绿叶中色素的提取和分离

白化苗由于不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见，叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？玉米（白化苗）玉米（正常苗）绿叶中色素的提取和分离一、实验原理1.提取原理2.分离原理无水乙醇可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代。用

提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）。用

分离色素。层析液

绿叶中的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。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。

纸层析法分离的方法：绿叶中色素的提取和分离二、材料用具新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶：色素含量高）、干燥的定性滤纸、研钵、无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙等。三、方法步骤1.提取绿叶中的色素2.分离色素3.观察与记录（1）制备滤纸条

（2）画滤液细线（3）分离绿叶中的色素12①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。②放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10mL

无水乙醇，迅速、充分地研磨。SiO2CaCO3无水乙醇迅速充分作用作用作用作用作用防止乙醇挥发有助于研磨充分防止色素被破坏溶解、提取色素叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来1.提取绿叶中的色素34③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。④将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。盛放滤液的试管用橡胶塞塞紧，防止无水乙醇的挥发。1.提取绿叶中的色素（1）制备滤纸条干燥的定性滤纸为什么要剪去两角？避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应），使其同步到达细线1cm铅笔线剪去两角2.分离色素——纸层析法（2）画滤液细线为了积累更多的色素使分离色素带更明显。

用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线（可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。★注意：细齐直，待滤液干后，再画一两次。2.分离色素——纸层析法（3）分离色素防止色素溶解在层析液中为何要盖上培养皿？防止层析液挥发，因其易挥发且有毒。插滤纸条层析液培养皿将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）插入层析液（细线不能浸入）中，观察色素带及其颜色并记录。2.分离色素——纸层析法0.5秒延迟符，无意义，可删除.叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）色素含量(色素带宽度):叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素溶解度(扩散速度):胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b距离最远:距离最近：叶黄素和胡萝卜素叶绿素a和叶绿素b胡黄ab向前走3.观察与记录胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b色素种类色素含量色素带宽度

溶解度扩散速度胡萝卜素

叶黄素

叶绿素ａ

叶绿素ｂ

最窄较窄最宽较宽最少较少最多较多最高较高较低最低最快较快较慢最慢色素的功能：吸收、传递、转化光能色素的颜色是由其反射的光所决定3.观察与记录绿叶中色素的提取和分离四、实验分析（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析a.未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。b.使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。c.一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。d.未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析

（4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。a.忘记画滤液细线。b.滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部

溶解到层析液中。忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。（2）滤纸条色素带重叠（3）滤纸条看不到色素带绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析

色素分离的改进——灯芯法圆形滤纸打孔色素提取液笔帽滤液细线棉线(灯芯)蘸取盖穿过中间孔盖层析液结果橙黄色黄色蓝绿色黄绿色避免了滤液细线触及层析液123465层析1.(2023·江苏高考)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(

)A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素

被破坏

B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，

但易出现色素带重叠C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，

花青素位于叶绿素a、b之间习题巩固叶绿素B无法具体测定花青素不溶于有机溶剂习题巩固2.（2024·广东·高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（）A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨B.研磨时用水补充损失的提取液C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析D.用过的层析液直接倒入下水道C分开研磨无水乙醇层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道3.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列与之有关的叙述中，错误的是(

)A.应向培养皿中倒入层析液B.应将滤液滴在b处，而不能滴在a处C.实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆D.实验得到的若干个同心圆中，最大的一个圆呈橙黄色B习题巩固4.如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是()A.色素乙在滤纸上的扩散速度最快B.提取色素时加入乙醇是为了防止叶绿素分解C.水稻在开花时节，叶片中色素量是(甲+乙)<(丙+丁)D.四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大D习题巩固捕获光能的色素和结构02捕获光能的色素和结构一、光合色素的吸收光谱阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。一、光合色素的吸收光谱A.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光B.叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光P一99，学科交叉：叶绿体中的色素只吸收

，

而对红外光和紫外光等不吸收。可见光色素的吸收光谱实验结果一、光合色素的吸收光谱——实验验证

1881年，德国科学家恩格尔曼(T.Engelmann,1843-1909)做了这样的实验。恩格尔曼实验——示意图水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)色素吸收用于光合作用的光都是

，吸收蓝紫光最多，红光次之，绿光最少。可见光可见光的波长是400-760nm捕获光能的色素和结构二、光合色素的功能吸收、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能叶绿素a:C55H72O5N4Mg叶绿素b:C55H70O6N4Mg胡萝卜素：C40H56叶黄素：C40H56O2影响叶绿素合成的三大因素叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。1.光照光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。2.温度温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。3.矿质元素光合色素与细胞液色素的比较比较项目光合色素细胞液色素存在部位叶绿体液泡溶解性脂溶性水溶性代表种类类胡萝卜素和叶绿素花青素颜色橙黄、黄、绿红、蓝、紫颜色变化不随pH改变变化颜色随pH改变变化颜色红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。1.银杏的叶秋季为什么变黄了？

秋季，叶片的叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。2.秋天枫叶变红色的原因是什么？

秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。3.叶片呈绿色？正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。习题巩固3.用这种方法有什么好处？不同

颜色的光照对植物的光合作用

会有什么影响？4.为什么不使用绿色的塑料薄膜

或补充绿色光源？选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选红光和蓝紫光。红光是长波更容易被吸收。习题巩固海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻、红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？习题巩固藻类色素种类含量最多的色素绿藻叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光褐藻叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素某种叶黄素主要吸收绿光、蓝紫光，反射红黄光红藻叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素藻红素主要吸收蓝紫光,反射红光扩展：藻类都必须含有的光合色素是叶绿素a，因为叶绿色a是转化光能的色素。其他色素主要是吸收和传递光能。习题巩固藻类含量最多的色素水层及主要存在的光绿藻叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光浅水层：存在红光和蓝紫光。褐藻某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光中水层：存在绿光、蓝紫光红藻藻红素主要吸收蓝紫光,反射红光深水层：存在蓝紫光习题巩固

海洋中的藻类垂直分布是海洋群落垂直结构的体现，有效的避免的竞争，充分利用了光能。

水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层。习题巩固捕获光能的色素和结构这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？捕获光能的色素和结构三、叶绿体的结构适于进行光合作用外膜内膜基质核糖体DNA类囊体基粒1.叶绿体的形态（光镜下）一般呈扁平的椭球形或球形。2.叶绿体的结构（电镜下）光合作用的酶分布在基粒的类囊体薄膜上和基质中。众多的基粒和类囊体，极大得扩展了受光面积，扩大色素和酶的附着位点。叶绿体除了吸收光能以外，还有什么功能吗？捕获光能的色素和结构四、叶绿体功能的实验验证1.实验者德国科学家恩格尔曼2.实验材料水绵易于观察，作为释放氧气的观察指标。

注：水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，细菌为需氧菌，可以运动。四、叶绿体功能的实验验证3.实验过程及现象

极细光束

均匀光照水绵好氧细菌极细光束照射完全曝光黑暗无空气好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所。选用黑暗并且没有空气的环境，可排除光线和氧的干扰。结论三棱镜结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光恩格尔曼实验二综合上述两个实验可以得出：照射水绵好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。四、叶绿体功能的实验验证实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处1.实验材料的选择：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体便于观察。2.排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。3.观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。4.实验对照的设计：用极细的光束照射，获得光照部位和无光照部位的对照实验；进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。1.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。下列叙述错误的是(

)A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成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A习题巩固2.(2021·辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（

）A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度B习题巩固培养液浓度略小于细胞液浓度，有利于根吸收水。习题巩固蓝紫光3．(2024·泰州期末)叶绿体内的类囊体薄膜上色素可以分为两类：一类是绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，主要是完成吸收和传递光能的作用；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。下列相关叙述错误的