第3单元 第5课时 捕获光能的色素和结构（word教师用书）-【高考领航】2025年高考生物大一轮复习

第5课时　捕获光能的色素和结构 　1.运用物质与能量观，分析叶绿体的结构与功能。(生命观念)　2.分析叶绿体中色素的吸收光谱，解读光合色素的吸收模型(科学思维)　3.通过绿叶中色素的提取和分离实验，掌握实验操作能力和实验的结果分析。(科学探究)　4.思考讨论叶绿体的功能实验。(科学探究) 考点一　绿叶中色素的提取和分离 1.绿叶中色素的提取和分离 2.实验步骤 3.实验结果及分析 　色素提取与分离的3点提醒 ①迅速研磨是为了防止乙醇挥发过多，充分研磨是为了充分破坏叶绿体，使色素充分释放。②无水乙醇只能用于提取色素，而不能用于色素的分离。③可以选择溶解性较好的有机溶剂如汽油或丙酮代替提取液或层析液。 　(必修1 P98探究·实践，拓展)某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？ 提示：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。 重点难点阐释 绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 1.下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　) A.绿叶中的色素在滤纸上分离的原理是不同色素在层析液中溶解度不同 B.画滤液细线时，应连续、迅速地重复画1～2次，保证滤纸条上有足量的色素 C.层析时应加盖并适当摇晃烧杯，以加快层析速度 D.层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素带会很快随溶剂的挥发而消失 解析：A　绿叶中色素分离的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，A正确；画滤液细线时，应该等上次画的滤液干后再画，B错误；层析时应加盖但不能摇晃烧杯，避免滤液细线触及层析液，C错误；层析完毕后应迅速记录结果的原因是叶绿素在光下容易分解，而不是叶绿素带会随溶剂的挥发而消失，D错误。 2.(2024·甘肃甘南校考)某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析，不正确的是(　　) A.①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果 B.②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果 C.③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果 D.①可能是滤液细线触及层析液而得到的实验结果 解析：D　①中叶绿素含量明显低于正常值，可能是由于未加CaCO3，部分叶绿素被破坏，A正确；光合色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，②中没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇不能获得色素，B正确；③中所有色素带都偏窄，可能是由于未加SiO2，研磨不充分，提取色素较少，C正确；①有色素带，不可能是滤液细线触及层析液而得到的实验结果，①类胡萝卜素含量多，可能使用的叶片是发黄的叶片或者不是新鲜的叶片，D错误。 考点二　捕获光能的色素和叶绿体的结构与功能 1.捕获光能的色素 (1)叶绿体中色素的种类和颜色 (2)叶绿体中色素的吸收光谱 　(1)(必修1 P99图5－12)叶绿素a和叶绿素b在红光区和蓝紫光区吸收光能的差异是叶绿素a在红光区的吸收峰值大于叶绿素b的吸收峰值，在蓝紫光区的吸收峰值小于叶绿素b的吸收峰值，且吸收峰值均位于红光区和蓝紫光区的外侧。 (2)(必修1 P99旁栏思考)植物工厂里不用发绿光的光源的原因是绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。 2.叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构与功能 (2)恩格尔曼对叶绿体的功能的实验验证 ①第一个实验 实验结论：O2是由叶绿体在光照条件下释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 ②第二个实验 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 实验结论： a.叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 b.叶绿体主要吸收红光和蓝紫光。 (3)总结：在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 高考情境探究 (2023·海南卷，节选)海南是我国火龙果的主要种植区之一，由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 (1)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，该光源的最佳补光时间是6小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是不同的补光时间条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多。 (2)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。 提示：将生长状况相同的火龙果随机均分为三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。 1.(2024·辽宁大连模拟)如图为正常绿叶的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率)。由图中信息分析，下列叙述错误的是(　　) A.色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制 B.总吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素 C.总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用 D.总吸收光谱与作用光谱在450～500 nm波长处出现较大差异，说明其他色素对能量的转换效率比叶绿素对能量的转换效率高 解析：D　色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率，可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制，A正确；总吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能，B正确；总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用，C正确；绿叶中的类胡萝卜素主要吸收450～500 nm(蓝紫光)波长的光，在可见光的其他波段，总吸收光谱与作用光谱几乎完全重叠，说明叶绿素吸收的光能几乎全部用于光合作用，450～500 nm波长处出现较大差异，说明类胡萝卜素吸收的光能有一部分不能转化成光合作用的能量，进而说明叶绿素比其他色素对能量的转换效率高，D错误。 2.(2024·浙江金华模拟)如图是某阳生植物某细胞器的电镜照片，相关叙述正确的是(　　) A.适当遮荫后，结构③的数量和膜面积会急剧减少 B.结构②中含核糖体，能翻译出与光合作用有关的酶 C.结构③上分布着吸收、传递、转换光能的水溶性色素 D.结构①有两层生物膜，内膜向内折叠有利于光合作用进行 解析：B　适当遮荫后，为了吸收更多的光能，结构③的数量和膜面积会增加，A错误；叶绿体基质中含有核糖体，可进行翻译过程，合成与光合作用有关的酶，B正确；结构③上分布着吸收、传递、转换光能的色素，色素是脂溶性的，C错误；叶绿体含有两层膜，但内膜不会向内折叠，D错误。 3.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析错误的是(　　) A.实验过程中装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量 B.需氧细菌聚集多的原因是光合作用制造的有机物多 C.图中细菌分布的差异是水绵在不同区域光合作用强度不同造成的 D.水绵的叶绿体呈螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行 解析：B　该实验中光照为自变量，氧气为无关变量，故实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中是为了设置无关变量和自变量，A正确；需氧细菌聚集多的原因是氧气多，B错误；图中细菌分布的差异是由于水绵在不同区域光合作用强度不同造成的，C正确；水绵的叶绿体呈螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行，便于实验结果的观察，D正确。 1.(2023·全国乙卷)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　) A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 解析：D　叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。 2.(经典高考题)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”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.研磨时添加石英砂有助于色素提取 D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散 解析：B　叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。 3.(经典高考题)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(　　) A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D.实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b 解析：D　研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素，但会影响色素提取液的纯度，A错误；光合色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液由有机溶剂配制而成，B错误；层析液易挥发，故层析分离时烧杯上要加盖，C错误；对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D正确。 4.(2022·湖北卷)某植物的2种黄叶突变体表型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量(单位：μg·g－1)，结果如表。下列有关叙述正确的是(　　) 植林类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.35 A.两种突变体的出现增加了物种多样性 B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C.两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致 D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 解析：D　两种突变体的出现增加了遗传(基因)多样性，但并无生殖隔离，仍为同一物种，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由表中两种突变体的叶绿素、类胡萝卜素的含量可判断，突变体1比突变体2吸收红光的能力更强，B错误；根据题干信息可知，两种黄叶突变体的表型相似，表中两种突变体的光合色素含量有差异，可能是同一基因突变方向不同导致的，所以不能确定是由不同基因的突变所致，C错误；分析表中数据可知，与野生型相比，黄叶突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值都大幅度下降，由此可推断，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，导致突变体的叶片呈黄色，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$