第三单元第4、5讲 光合作用 2024届高三生物一轮复习知识清单

第4讲 捕获光能的色素和结构 2023.10.10 考点一 捕获光能的色素 一、实验原理与过程 (1)实验原理 ①提取色素：叶绿体中的色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮、苯、汽油、石油醚等）中（不溶于水）。也可用体积分数为95%的乙醇+无水碳酸钠（除去乙醇中的水） ②分离色素：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的快，反之则慢。【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。易挥发】 方法：纸层析法 (2)实验步骤 1、提取绿叶中的色素 ①取适量菠菜叶5g左右，去除粗叶脉，剪碎，放入研钵中。（保证滤液中色素含量，应取新鲜绿色叶片） ②加少许二氧化硅（或石英砂）和碳酸钙，加5~10mL无水乙醇，迅速充分研磨成匀浆。 二氧化硅作用：有助于研磨充分，（破坏细胞结构，使色素完全释放） 碳酸钙作用：防止研磨中色素破坏，保护叶绿素。（研磨细胞破碎，液泡中有机酸出来，叶绿素在酸性条件下易破坏，碳酸钙中和酸，保护色素） 注意：色素的提取最好在弱光下进行，因为叶绿素不稳定，见光易分解。 无水乙醇作用：溶解色素（注意少量多次加入） 迅速充分：尽量减少无水乙醇挥发，并充分溶解色素 ③将研磨液迅速倒入漏斗，放一块单层尼龙布（不能用滤纸），过滤 ④收集滤液，棉塞塞严（防止滤液挥发和色素被氧化） 2、制备滤纸条 ①将干燥的定性滤纸剪成滤纸条。（干燥会使层析液在滤纸条上的快速扩散，不干燥会导致色素带分离不明显） ②在滤纸条的一端剪去两角（边缘扩散过快，剪去两角减少边缘效应，使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察） ③并在距离去角一端1cm处用铅笔（不可用墨水笔）画一条细横线 3、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，待滤液干燥后，再画一两次（使分离出的色素带清晰分明）。注意：滤液细线要直、细、齐，使分离的色素带平整、不重叠 4、分离绿叶中的色素：将适量层析液倒入试管（或烧杯）中，插入滤纸条，有滤液细线一端朝下，用棉塞塞紧试管口（或盖上培养皿）。 注意：滤液细线不能触及层析液，防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中（导致向滤纸条扩散的色素少）。（若滤液细线浸没层析液则色素直接溶解在层析液中，滤纸条上无色） 5、观察与记录 (3)实验结果 ①绿叶中色素有多种（其中4种分离开在色素带上），各色素都是与特定蛋白质结合。 ②若是圆形滤纸中央点一滴层析液，对叶绿体中色素进行层析会得到近似同心的四个色素环，由外到内依次是：橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色 异常现象 原因分析 收集到的滤液绿色过浅 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分； ②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少； ③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)； ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏 滤纸条色素带重叠 ①滤液细线不直； ②滤液细线过粗 滤纸条无色素带 ①忘记画滤液细线； ②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 此外：滤液细线只画一次，滤纸条未干燥处理，会影响色素带颜色深浅 二、色素种类及吸收光谱 色素种类 吸收光 吸收光谱图示 叶绿素(含量约占3/4) 叶绿素a 吸收红光和蓝紫光 叶绿素b 类胡萝卜素(含量约占1/4) 胡萝卜素 吸收蓝紫光 叶黄素 记忆方法：“blue”叶绿素b吸收蓝紫光峰值更大，“red”叶绿素a吸收红光峰值更大。 关于光合色素的4点提醒 (1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝细菌等)，但是都含有光合色素。 (2)叶绿素主要吸收红光（640nm~660nm）和蓝紫光（430nm~450nm），对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光等波长的光 【补充：太阳光300nm~2600nm，可见光400nm~760nm，小于400nm为紫外光，大于760nm为红外光，一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。】 (3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。 (4)色素溶液在透光下呈绿色，在反射光下呈棕红色的现象称荧光现象。（叶绿素在溶液中被光激发后产生荧光和热（不能产生氧气）） (5)植物的液泡中含有的色素是水溶性色素，不溶于有机溶剂，不参与光合作用。（注意：枫叶变红与液泡中红色花青素含量有关） 三、叶绿体色素的分布和功能 (1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。 【回顾叶绿体相关知识】叶绿体的结构适于进行光合作用 每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。极大地扩大了受光面积。吸收光能的4种色素和许多进行光合作用所必需的酶就分布在类囊体的薄膜上。 (2)功能：吸收、传递和转