第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构 (教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版 新题型）

第4节　光合作用与能量转化 第1课时　捕获光能的色素和结构 [课标内容]　1.尝试提取绿叶中的色素,简述绿叶中色素的种类及功能。2.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 一、绿叶中色素的提取和分离 　 1.提取绿叶中的色素 (1)原理:绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。 (2)实验用品及作用(连线)。 提示　①—b　②—c　③—d　④—a (3)实验步骤。 2.分离绿叶中的色素 (1)原理: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。 (2)实验步骤。 (3)实验结果及分析。 3.色素的吸收光谱 (1)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。 (2)色素的吸收光谱。 (1)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分。(×) (2)绿叶中含量越多的色素,其在滤纸条上扩散得越快。(×) (3)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。(√) (4)植物叶片之所以呈现绿色,是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。(×) (5)在干燥滤纸条一端1厘米处用钢笔画一条细的横线。(×) 探究　如图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤,请回答下列问题: (1)提取色素时,加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质,A是二氧化硅,其作用是使研磨更充分;B是碳酸钙,作用是防止研磨中色素被破坏;C是无水乙醇,作用是溶解色素。 (2)制备滤纸条时,剪去两角的作用是防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直,还要重复画一到两次。 (3)色素分离时,关键应注意层析液不要没及滤液细线,为什么? 提示　防止滤液细线中的色素溶解于层析液中,不能在滤纸条上扩散。 (4)结合分离到的色素在滤纸条上的分布情况图示,分析回答下列问题: ①含量最多和最少的色素分别是哪种? 提示　含量最多的是叶绿素a,含量最少的是胡萝卜素。 ②在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪种? 提示　溶解度最高的是胡萝卜素,溶解度最低的是叶绿素b。 (5)如果色素的分离实验装置如图所示,则 ①实验时应将滤液滴在a处还是b处? 提示　a处。 ②在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆环(如图),则图示a~d依次是哪种色素?黄绿色和橙黄色是哪两个环? 提示　a—胡萝卜素,b—叶黄素,c—叶绿素a,d—叶绿素b;其中d环呈黄绿色,a环为橙黄色。 绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析。 ①未加二氧化硅,研磨不充分。 ②使用放置数天的绿叶,滤液色素(叶绿素)太少。 ③一次加入大量的无水乙醇,色素溶液浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸钙或加入过少,色素被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠:没经干燥处理,滤液细线不能达到细、齐、直的要求,使色素扩散不一致。 (3)滤纸条看不到色素带: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。 (4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带:忘记加碳酸钙,导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 1.问天实验舱里的植物是在实验柜里培养的,实验柜里的人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量,植物之所以能够利用光能与其细胞内特定的物质和结构是密不可分的。下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,正确的是(　　) A.用秋天枫树的红叶做实验,滤纸条上会出现红色的色素带 B.需用体积分数为50%的乙醇溶液提取叶绿体中的光合色素 C.若使用的叶片已发黄,则层析后滤纸条上可能缺少中间两条色素带 D.色素提取加入碳酸钙以防止色素被破坏,过滤时选用尼龙布效果更好 解析　叶绿体色素不溶于水,可溶于有机溶剂,枫树红叶中的红色素是水溶性色素,因此滤纸条上不会出现红色的色素带,A项错误;通常用无水乙醇提取叶绿体中的光合色素,B项错误;中间两条色素带为叶黄素和叶绿素a,叶片发黄,不会缺少叶黄素,C项错误;色素提取加入碳酸钙以防止色素被破坏,过滤时选用尼龙布效果更好,D项正确。 答案　D 2.在做绿叶中色素的提取和分离实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,他们所得的实验结果依次应为(　　) 项目 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 - + + + 水 + - - - CaCO3 + + - + SiO2 + + + - A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④ 解析　由题表可知,甲同学加的溶剂为水,而不是有机溶剂无水乙醇,色素不溶于水,因而提取不到叶绿体中的色素,所得结果应为②;乙同学的操作正确,所得结果应为④,即自上而下依次出现胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b,且叶绿素a和叶绿素b的含量较多;丙同学尽管使用了有机溶剂无水乙醇,可以提取到色素,但由于未加CaCO3,叶绿素可能会被破坏,因而下边的两条色素带比正常的窄,应为①;丁同学未加SiO2,可能研磨不充分,导致各种色素的提取量均少于正常水平,应为③。 答案　B 二、 叶绿体及其色素的功能 　 1.叶绿体的形态 一般呈扁平的椭球形或球形。 2.叶绿体的结构模式图 (1)结构 (2)功能:进行光合作用的场所。 (3)恩格尔曼的实验。 3.叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础 (1)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。 (2)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。 (1)光合作用的色素分布在叶绿体类囊体薄膜和基质中。(×) (2)恩格尔曼的实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。(√) 探究　阅读教材P100~101恩格尔曼的实验,回答下列问题: (1)实验1中先选用黑暗并且没有空气的环境,目的是排除实验前环境中光线和氧的影响,确保实验的准确性。 (2)实验1中先选极细光束,用需氧细菌检测,能准确判断水绵细胞中释放氧的部位;而后用完全曝光的水绵与之做对照,从而证明了实验结果完全是由光照引起的,氧是由叶绿体释放出来的。 (3)实验②的思路是什么?为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域? 提示　实验②的设计思路:需氧细菌聚集多的地方,表明O2浓度高,水绵光合作用强,则可证明水绵对相应颜色的光吸收多;大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,说明叶绿体吸收较多的光是红光和蓝紫光。 (4)综合上述资料,你认为叶绿体具有什么功能? 提示　叶绿体是进行光合作用的场所,并且能够吸收特定波长的光。 1.如图为叶绿体结构示意图,下列有关叶绿体结构与功能的叙述正确的是(　　) A.①是全透性的,②是半透性的 B.所有细胞中的色素均分布在③上 C.③和④中都含有与光合作用有关的酶 D.有叶绿体的细胞才能进行光合作用 解析　叶绿体的两层膜(①②)均具有选择透过性,A项错误;含有液泡的细胞中,色素可以分布在液泡中,B项错误;类囊体(③)的薄膜上和叶绿体基质(④)中都含有与光合作用有关的酶,C项正确;没有叶绿体的细胞也可能进行光合作用,如蓝细菌细胞,D项错误。 答案　C 2.为了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,应该加三棱镜将白光中不同波长的光分散开 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　本实验的目的是探究叶绿体在光照下是否产生氧气,而与光的种类没有关系,不需要加三棱镜将白光中不同波长的光分散开;临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中;需氧细菌的分布密疏,表示了氧气产生的多少;水绵的叶绿体便于观察且有利于设置对照实验。 答案　A 　 1.下列关于线粒体和叶绿体的叙述,正确的是(　　) A.它们都含有DNA和RNA B.葡萄糖在线粒体中被彻底氧化分解 C.线粒体和叶绿体扩大生物膜面积的方式相同 D.植物细胞中都具有线粒体和叶绿体 解析　线粒体和叶绿体中都含有DNA和RNA,A项正确;线粒体不能直接利用葡萄糖,葡萄糖需先在细胞质基质中分解成丙酮酸,丙酮酸再进入线粒体进一步氧化分解,B项错误;线粒体和叶绿体扩大生物膜面积的方式不同,线粒体通过内膜向内折叠形成嵴来扩大膜面积,而叶绿体通过类囊体堆叠来扩大膜面积,C项错误;植物根部细胞没有叶绿体,D项错误。 答案　A 2.下列关于叶绿体中色素的叙述,错误的是(　　) A.叶绿体中色素分布在类囊体的薄膜上 B.绿叶中类胡萝卜素的含量小于叶绿素的含量 C.“绿叶中色素的提取和分离”实验中,加入少许二氧化硅有助于研磨得充分 D.胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光 解析　叶绿体中色素分布在类囊体的薄膜上,A项正确;叶绿体色素中叶绿素的含量多于类胡萝卜素,B项正确;“绿叶中色素的提取和分离”实验中,加入少许二氧化硅有助于研磨得充分,C项正确;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,D项错误。 答案　D 3.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中,以下主要步骤操作正确的是(　　) 　　　 ① ② ③ ④ A.步骤①为获得10 mL提取液,一次性加入10 mL a液研磨效果最好 B.步骤②采用单层尼龙布过滤,可降低滤液中光合色素的含量 C.步骤③在滤纸条上连续画2~3次滤液细线,分离色素效果更好 D.步骤④将试管固定于铁架台上,可防止b液晃动而触及滤液细线 解析　为使色素被充分提取,10 mL的提取液应分批多次加入,A项错误;步骤②采用单层尼龙布过滤,可提高滤液中光合色素的含量,B项错误;画滤液细线时,用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细线,待滤液干后,再重画一到两次,不是连续画线,C项错误,步骤④将试管固定于铁架台上,可防止b液晃动而触及滤液细线,使色素溶解到层析液中,从而使结果不准确,D项正确。 答案　D 4.德国科学家恩格尔曼利用一种水绵(具有呈螺旋带状的叶绿体),研究光对光合作用的效应。他将水绵放在一张载有需氧细菌悬浮液的玻片上,这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况,结果如图所示: (1)B情况下细菌的分布情况为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  如此分布是因为光合作用释放　　　　　　　　　　。  (2)通过该实验可推测光合作用的场所是　　　,吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)恩格尔曼进行装置C的实验,其目的是　　　　　　　　　　　　　　,在　　　　区域的细菌特别多。  解析　(1)B情况下,叶绿体受光均匀,需氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。(2)通过螺旋带状的叶绿体与需氧细菌的关系可以推测进行光合作用的场所是叶绿体,色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,而酶有的分布在类囊体薄膜上,有的分布在叶绿体的基质中。(3)在装置C的实验中,自变量是光色,因此设置该实验的目的是探究不同颜色的光对光合作用的影响,主要设有红光、绿光、蓝光三个区域,而在红光和蓝光区域的需氧细菌远远多于绿光区域。 答案　(1)细菌分布在叶绿体所有受光的部位　氧气(O2)　(2)叶绿体　类囊体的薄膜上　类囊体薄膜上和叶绿体基质中　(3)探究不同颜色的光对光合作用的影响　红光和蓝光 学科网（北京）股份有限公司 $$