第15讲 捕获光能的色素和结构 课件-2026届高三生物一轮复习（人教版）

该高中生物学课件聚焦“捕获光能的色素和结构”专题，覆盖“绿叶中色素的提取和分离”“捕获光能的色素和结构”两大高考核心考点，依据课标要求对接高考评价体系，分析考点权重明确实验操作及异常分析为高频考点，归纳实验设计、结构功能分析等常考题型，体现复习针对性。 课件亮点在于融合2023-2025年多省高考真题训练，如2024广东题分析滤纸条色素带异常原因，培养学生科学思维与探究实践素养。通过实验步骤规范、易错点（如滤液绿色过浅）系统梳理，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

第三单元 细胞的能量供应和利用 第15讲 捕获光能的色素和结构 一轮复习：必修1 分子与细胞 课标要求 核心素养 1.说明植物细胞的叶绿体 从太阳光中捕获能量。 2.掌握提取和分离叶绿体 色素的过程。 1.叶绿体的结构尤其是基粒 大大扩展了膜面积，与光 合作用的功能相适应。 2.科学设计提取和分离色素 的实验步骤，注意每个操 作步骤的规范性。 第15讲 捕获光能的色素和结构 自主梳理课本必修1《分子与细胞》P97-101 1.色素提取和分离的原理分别是什么？研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、 CaCO3的作用是什么？将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管 口塞严？ 2.滤纸条一端为什么要剪去两角？画滤液细线时应注意什么？为什么不能 让滤液细线触及层析液？画出滤纸条上的色素带，总结出绿叶中色素的 种类和含量？分别吸收的光谱是什么？波长范围？分布在哪里？ 3.分析以下异常情况原因：收集的滤液绿色过浅、滤纸条色素带重叠、滤 纸条看不到色素带等。 4.叶绿体的哪些结构适于进行光合作用？并说明原因？ 5.简述恩格尔曼的两个实验过程？实验结论分别是什么？总结叶绿体的功 能？叶绿体中用于进行光合作用的酶分布在哪里？ 绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素和结构 1 2 SZ-LWH 第15讲 捕获光能的色素和结构 考 点 4 蒜苗 蒜黄 生命活动的最终能量来源为 。 是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径 ——地球上最重要的化学反应 光能（太阳能） 光合作用 叶肉细胞 基粒 类囊体 色素和酶 叶绿体 考点一：绿叶中色素的提取和分离 1.提取原理： 一、实验原理 2.分离原理： 叶绿体中的色素属于脂溶性色素→ 可用无水乙醇等有机溶剂来提取 辨析：液泡中的花青素为水溶性 替代：体积分数95%乙醇+无水碳酸钠或丙酮 绿叶中色素在层析液中的 不同，随层析液在滤纸上 不 同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。 扩散速度 溶解度 层析液：20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成 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。 考点一：绿叶中色素的提取和分离 同学们阅读p93页第一段 6 提取色素 分离色素 观察记录 实验结论 三、实验步骤 考点一：绿叶中色素的提取和分离 提取色素 分离色素 观察记录 实验结论 三、实验步骤 称取5g绿叶，剪去主叶脉，剪碎放入研钵中。 研磨： 过滤： 向研钵中 放入少许 收集： 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗基部放一块单层尼龙布)进行过滤。 将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 取材： 取材 研磨 过滤 ——溶解色素 ——使研磨更加充分 ——防止叶绿素被破坏 二氧化硅 碳酸钙 5～10mL无水乙醇 迅速充分 进行研磨 收集 考点一：绿叶中色素的提取和分离 提取色素 分离色素 观察记录 实验结论 三、实验步骤 研磨 过滤 收集 取材 注意事项 原因分析 选新鲜绿色的叶片 研磨时加无水乙醇 加少量SiO2和CaCO3 迅速、充分研磨 单层尼龙布过滤 滤液的试管口加棉塞 使滤液中色素含量高 溶解色素 研磨充分和保护色素 减少乙醇挥发，充分溶解色素 过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素 减少乙醇挥发和色素氧化 考点一：绿叶中色素的提取和分离 提取色素 分离色素 观察记录 实验结论 三、实验步骤 制备 滤纸条 画滤 液细线 色素 纸层析 操作： 目的： 在滤纸条剪去两角的一端1cm处，铅笔画线。 减少边缘效应，保证色素在滤纸条上均匀扩散。 操作： 目的： 用毛细吸管吸取滤液，沿铅笔线画线，干后重复一两次。 使滤液细线含较多色素，同时保证色素扩散起点相同 操作： 目的： 将滤纸条插入含适量层析液的试管，用棉塞塞紧管口（或盖上培养皿）。 （★要求：细、直、齐） 细线不触及层析液，防止色素溶解在层析液中，无色素带。 铅笔线 滤液细线 层析液 培养皿 考点一：绿叶中色素的提取和分离 提取色素 分离色素 观察记录 实验结论 三、实验步骤 制备滤纸条 画滤液细线 色素纸层析 研磨 过滤 收集 取材 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 考点一：绿叶中色素的提取和分离 提取色素 分离色素 观察记录 实验结论 三、实验步骤 叶绿素 类胡萝卜素 (占1/4) (占3/4) 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 绿叶中 光合色素的种类 含量 4 2 3 1 ①色素带的条数代表： ②色素带的宽度代表： ③扩散速度越快，溶解度越高。 色素种类； 色素的含量； 考点一：绿叶中色素的提取和分离 过程 操作内容 操作目的 提 取 色 素 材料 叶片要新鲜、深绿 试剂 二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 关键 步骤 研磨要迅速、充分 盛滤液的试管口加棉塞 用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸 分 离 色 素 试剂 层析液 关键 步骤 滤纸条的一端剪去两角 滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐 滤液细线不能触及层析液 使滤液中色素含量高 利于绿叶的充分研磨 防止研磨过程中色素（叶绿素）被破坏 溶解色素 提取较多色素、防止溶剂挥发 防止溶剂挥发 防止色素吸附在滤纸上 分离色素 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快 使分离的色素带清晰 防止色素溶解到层析液中 归纳小结 考点一：绿叶中色素的提取和分离 13 异常现象 原因分析 提取滤液为浅绿色 色素带异常 色素带重叠 无色素带 仅上2条带 ①乙醇过多 ②加CaCO3过少 ④绿色叶片放置时间稍长 ③几乎未加SiO2 ①滤纸条未干燥 ②未剪滤纸的两角 ③画线未达到“细-直-齐”的要求 ①白化叶 ②蒸馏水提取或层析 ④滤液细线触及层析液 ③未画滤液细线 ①未加CaCO3 ②黄叶 实验思考 考点一：绿叶中色素的提取和分离 拓展：色素分离的改进——灯芯法 打孔圆形滤纸 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 1 2 3 4 6 5 层析 考点一：绿叶中色素的提取和分离 在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学使用相关试剂的情况如下表所示(“＋”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 。 甲 乙 丙 丁 丙酮 － ＋ ＋ ＋ 水 ＋ － － － CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － 丙 甲 乙 丁 ②④①③ 甲：绿叶中色素不溶于水； 丙：未加CaCO3，叶绿素被破坏，类胡萝卜素没破坏； 丁：未加SiO2研磨不充分，各种色素量少。 典例分析 乙：正常； 考点一：绿叶中色素的提取和分离 绿叶中色素的提取和分离 捕获光能的色素和结构 1 2 SZ-LWH 第15讲 捕获光能的色素和结构 考 点 17 一、光合色素的吸收光谱及功能 1.吸收光谱 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760 nm。不同波长的光，颜色不同。 考点二：捕获光能的色素和结构 叶绿素溶液 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 结论：一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 高中生物选择性必修3 生物技术与工程 叶绿素a和叶绿素b：主要吸收 ； 胡萝卜素和叶黄素：主要吸收 。 蓝紫光和红光 蓝紫光 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 1.吸收光谱 考点一：绿叶中色素的提取和分离 2.光合色素功能： 四种色素 叶绿素a 捕获光能，即吸收、传递、转化光能 考点二：捕获光能的色素和结构 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 溶解性 代表种类 颜色 颜色变化 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。 叶绿体 液泡 脂溶性 水溶性 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色 植物的色素 考点二：捕获光能的色素和结构 光合色素功能：吸收、传递（四种色素）、转化光能（只有少数特殊状态的叶绿素a） 植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。 植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。 绿叶：叶绿素含量最高，吸收绿光最少，反射绿光最多； 变黄：低温破坏了叶绿素，呈现出了类胡萝卜素的颜色； 红叶紫叶：液泡中花青素在不同酸碱条件下呈现的颜色。 酸红中紫碱蓝 考点二：捕获光能的色素和结构 B结果的原因： C结果的原因： 叶绿素的合成需要光照，在黑暗条件下，不能合成叶绿素。 镁是合成叶绿素的重要成分，在缺镁培养液中无法合成叶绿素。 拓展：影响叶绿素生物合成的条件 B A C 叶绿素a: C55H72O5N4Mg 叶绿素b: C55H70O6N4Mg 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 矿质元素：N、Mg、Fe 温度： 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。 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。 ——矿质元素、光照、温度 考点二：捕获光能的色素和结构 秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象,都与低温抑制叶绿素形成有关。 1.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚 的顶棚产量高？ 应该选无色透明的玻璃、塑料薄膜，因为日光 中各种颜色的光均能通过， 作物光合效率高。 2.植物工厂里为什么不用发绿光的光源？ 因为这种波长的光被光合色素吸收少，用于光合作用中合成有机物弱。 3.阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么 颜色的照明灯为蔬菜补充光源？ 补充光源可选择红光和蓝紫光，因为这种颜色的 光植物光合作用吸收利用较多，更有利于植物进行光合作用。 应用分析 考点二：捕获光能的色素和结构 4.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？ 藻类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 褐藻 红藻 应用分析 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 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 藻红素 主要吸收蓝紫光, 反射红光 深水层：存在蓝紫光 考点二：捕获光能的色素和结构 结构： 功能： 双层膜：均光滑 类囊体堆叠形成基粒(增大了膜面积，增大了光合作用面积) 基粒 类囊体薄膜上有色素和光合作用光反应相关酶 叶绿体基质：含DNA、RNA、核糖 体、光合作用暗反应相关酶 绿色植物细胞进行光合作用的场所；是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” 形态： 一般呈扁平的椭球形或球形 1.叶绿体的结构适于光合作用 二、叶绿体的结构和功能 外膜 内膜 基质 核糖体 DNA 类囊体 基粒 考点二：捕获光能的色素和结构 27 1.吸收光能的色素分布于哪里？ 2.与光合作用有关的酶分布于哪里？ 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。 3.类囊体和基粒的存在对叶绿体有什么意义？ 叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 4.所有的植物细胞都有叶绿体吗？ 并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的植物细胞才含有叶绿体。 5.液泡中的色素进行光合作用吗？ 光合作用的色素只分布于叶绿体的类囊体薄膜上，而液泡中的色素花青素，不能进 行光合作用与花和果实的颜色有关。 6.叶绿体是光合作用的唯一场所吗？ 叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，它进行光合作用 的场所是细胞质。 巩固理解 吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。 考点二：捕获光能的色素和结构 （1）恩格尔曼实验一：水绵实验 需氧细菌只集中分布在叶绿体被光束照射水绵到的部位 需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位 在黑暗中 用极细光束照射水绵 完全曝光 无空气 水绵 + 需氧细菌 2.叶绿体功能的实验验证 自变量： 因变量： 叶绿体是否光照 （观测指标：好氧细菌的分布） 叶绿体光照部位是否产生氧气 极 细 光 束 均匀光照 考点二：捕获光能的色素和结构 极 细 光 束 均匀光照 需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位 需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？ 设计： 选材： 水绵：叶绿体螺旋带状，易观察 好氧细菌：可确定O2产生部位 无空气的黑暗环境： 对照设置： 思考：1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？ 极细的光束：有光与无光对照 暴露阳光下：局部有光与完全曝光对照 排除O2和光的干扰 光合作用需要光；光合作用产生O2； 光合作用的场所是叶绿体。 考点二：捕获光能的色素和结构 叶绿体除吸收光能外还有什么功能？ 被极细光照射的叶绿体释放出氧气 设计：黑暗无空气的设计，排除了氧气和光的干扰。 极细光束照射：叶绿体上分为光照多和光照少的部位，相当于对比实验。 进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。 30 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域 思考： 1.为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？ 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 在此波长照射下，叶绿体会释放氧气多 2.综上所述，你认为叶绿体有何功能？ 物质和结构基础： 类囊体薄膜上——色素分子 类囊体膜和叶绿体基质——光合酶 （2）恩格尔曼实验二：三菱镜实验 综合上述两个实验可以得出： 叶绿体主要吸收红光与蓝紫光 用于光合作用放出O2。 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 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。 考点二：捕获光能的色素和结构 31 易错辨析 (1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(　　) (2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　) (3)秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。(　　) (4)光合作用需要的光合色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　　) (5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(　　) (6)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( ) (7)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( ) (8)植物叶片呈绿色是因为叶片中色素对绿光的吸收少，绿光被反射( 　) (9)植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用(　 　) (10)植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素(　 　) √ √ × × × √ √ × √ × 考点二：捕获光能的色素和结构 1.恩格尔曼在选材上有什么巧妙之处？____________________________ ___________________________________________。 水绵的叶绿体呈螺旋式带状， 便于观察，用需氧细菌可确定释放氧气多的部位 2.恩格尔曼在实验设计方面有什么巧妙之处？ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ ___________ ________________________ 。 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射， 叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验； 临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果 规范表达 3.将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件 下在该悬浮液中不能产生糖，原因是______________________________ ___________________________________________________。 黑暗条件下不能进行光反应， 不能生成ATP和NADPH，因此不能还原C3，不能生成糖类　 考点二：捕获光能的色素和结构 叶绿体的结构 原理 过程 易溶于有机溶剂 取材→研磨→过滤→收集 在层析液中的溶解度不同，溶解度高的扩散速度快 制备滤纸条→画滤液细线→分离色素 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 光合作用的场所 提取 分离 叶绿体的功能 决定 基粒 基质 内膜 外膜 平滑 吸收光能 功能 色素 结果 叶绿素a 种类 3/4 1/4 知识概念图的构建 [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 高考真题演练 解析　选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，故不能用水补充损失的提取液，B错误；两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确； 用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。 [2025·山东·高考真题]“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（     ） A．应使用干燥的定性滤纸 B．绿叶需烘干后再提取色素 C．重复画线前需等待滤液细线干燥 D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 B 高考真题演练 A、光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸，水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色素的分离，A正确； B、提取光合色素可以使用新鲜的绿叶，B错误； C、重复画线前需等待滤液细线干燥，否者会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带不清晰，C正确； D、提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正确。 [2024·贵州·高考真题]为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖 草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获 取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的 吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列 叙述错误的是(　　) A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 D 高考真题演练 因为类胡萝卜素和叶绿素都可吸收蓝紫光，而叶绿素可吸收红光，因此测定叶绿素的含量时可使用红光波段，D错误。 [2023·江苏·高考真题]下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述，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 B 高考真题演练 [2023·海南·高考真题]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。 回答下列问题。 (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是________；用层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液 细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第_ ____条。 叶绿素 1、2 高考真题演练 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是____________，该光源的最佳补光时间是________小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是________________________________________________________________________________________________________________________。 红光＋蓝光 6 在不同的补光时间内，红光＋蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多，有利于促进火龙果成花　 (3)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)。 答案：将成花诱导完成后的火龙果植株(成花数目相同)随机均分成A、B、C三组，分别置于三种不同光照强度的白色光源中照射相同且适宜的时间，一段时间后观察并记录各组植株所结火龙果的产量，产量最高的则为最适光照强度。 高考真题演练 同一起跑线 只争朝夕 不负韶华 幸福是奋斗出来的 撸起袖子加油干 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $