第3单元 第15讲 捕获光能的色素和结构（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版 不定项）

该高中生物学讲义聚焦“捕获光能的色素和结构”高考核心考点，涵盖色素提取分离实验（原理、异常分析）和叶绿体结构功能（模式图、恩格尔曼实验），按“实验探究-结构功能”逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导（实验操作与异常归因）、真题演练（模拟题+高考题）环节，帮助学生系统突破难点。 资料突出实验与概念深度融合，以“滤液颜色过浅等异常现象归因”培养科学思维和探究实践能力，设置分层练习（正误辨析、多选综合）及高考真题精讲（2024贵州卷等），助力学生构建结构与功能生命观念，为教师精准把控复习节奏提供实战支持。

第15讲　捕获光能的色素和结构 【课标要求】1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2.活动：绿叶中色素的提取和分离。 考点一　捕获光能的色素[探究·实践] 1.绿叶中色素的提取和分离实验 (1)实验原理 (2)实验装置及操作 (3)实验结果及分析 (4)四类异常现象分析 ①滤液颜色过浅 可能原因 原理解读 未加二氧化硅，研磨不充分 二氧化硅可使研磨充分 菠菜叶片放置时间过长 叶片放置时间过长，导致色素分子分解 一次加入大量的无水乙醇，色素浓度太低 无水乙醇可以溶解色素 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏 碳酸钙可以保护色素分子不被破坏 ②滤纸条无色素带 可能原因 原理解读 忘记画滤液细线 滤液细线中含有色素 滤液细线接触到层析液，且时间较长 滤液细线不能触及层析液，防止色素溶解到层析液中 ③滤纸条色素带重叠 可能原因 原理解读 滤液细线不直 滤液在滤纸条上的扩散不同步，导致色素带重叠 滤液细线过粗 ④滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带 可能原因 原理解读 未加碳酸钙导致叶绿素被破坏 碳酸钙可以保护色素分子不被破坏 所用叶片为“黄叶” 应该选新鲜绿色的叶片 (5)圆形滤纸片分离色素的方法 提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量滤液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆。 2.色素的分布和作用 (1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。 (2)作用：吸收、传递、转化光能。 (3)吸收光谱：一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 [深挖教材](1)(必修1 P99“旁栏思考”)植物工厂不用发绿光的光源的原因：光合色素吸收的绿光很少，因此不能被光合作用利用合成有机物。 (2)(必修1 P101“拓展应用”)海洋中藻类呈现多种颜色：这与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光的颜色。 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇分离绿叶中的色素。(×) 提示：色素易溶于有机溶剂，所以无水乙醇在色素的提取和分离实验中起到提取色素的作用。 (2)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。(×) 提示：加入CaCO3可防止研磨中叶绿素被破坏。 (3)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。(×) 提示：溶解度越高扩散得越快。 (4)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。(√) (5)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。(√) (6)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。(×) 提示：叶片黄化，叶绿素减少，叶绿体对红光的吸收减少。 1.(2024·山东潍坊模拟)如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述正确的是(　　) A.实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深 B.实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好 C.色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离 D.与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄 解析：选D。实验研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸钙(保护叶绿素)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，无法在滤纸条上观察到四条色素带，C错误。 2.(多选)花青素是一类广泛存在于植物液泡中的水溶性天然色素，在植物细胞液不同的pH条件下，花青素可使花瓣呈现不同的颜色，目前已知的花青素有20种。实验室常用乙醇、丙酮、水或混合溶剂提取花青素。下列关于光合色素和花青素提取与分离的叙述，正确的是(　　) A.在研磨绿叶、花瓣时均可加入少许SiO2，以提高色素的提取率 B.液泡与叶绿体中的色素均可用无水乙醇或水作为溶剂进行提取 C.纸层析法能分离光合色素是因为不同色素在层析液中的溶解度不同 D.分离光合色素画滤液细线时，需用吸取滤液的毛细吸管在点样线上重复画一到两次 解析：选ACD。在研磨绿叶、花瓣时均可加入少许SiO2，可以研磨得更加充分，以提高色素的提取率，A正确；叶绿体中的色素不溶于水，可用无水乙醇作为溶剂提取，不能用水提取，B错误；分离色素时根据色素在层析液中的溶解度不同，采用纸层析法进行分离，C正确；分离光合色素画滤液细线时，需用吸取滤液的毛细吸管在点样线上重复画一到两次，以增加滤液细线中光合色素的含量，D正确。 考点二　叶绿体的结构和功能 1.叶绿体的结构模式图 2.叶绿体的功能：进行光合作用的场所。 3.叶绿体功能的实验验证(恩格尔曼) (1)实验设计 ①光合作用场所的验证 ②叶绿体发生光合作用原因的验证 (2)恩格尔曼实验设计的4点巧妙之处 ①实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；利用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。 ②排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。 ③观测指标设计妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。 ④实验对照设计妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。 4.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，有许多进行光合作用所必需的酶。 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积。(×) 提示：叶绿体中众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 (2)类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光。(√) 1.(2024·四川成都模拟)叶绿素家族种类较多，主要分为叶绿素a、b、c、d、f等，其中叶绿素f是最近新发现的一种叶绿素(部分结构如图所示)，存在于一种蓝细菌中，它的吸收光谱可以延伸到近红外光的范围内，可利用的光能范围更宽。下列说法正确的是(　　) A.叶绿素f是由C、H、O、N共四种元素组成的有机物 B.叶绿素f分布在类囊体膜上，起固定二氧化碳的作用 C.含有叶绿素f的生物可以生活在更深的海水环境 D.同等强度的光照射，等量叶绿素f吸收光能比叶绿素a高 解析：选D。从题图中可以看出，叶绿素f至少是由C、H、O、N、Mg五种元素组成的有机物，A错误；根据题干信息可知，叶绿素f存在于一种蓝细菌中，而蓝细菌是原核生物，没有叶绿体，故叶绿素f不分布在类囊体膜上，也不起固定二氧化碳的作用，B错误；水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收多，即能到达更深的海水环境的是蓝紫光、绿光等短波长的光，红外光波长更长，不能到达更深的海水区域，故含有叶绿素f的生物不能在更深的海水环境中生存，C错误；由于叶绿素a只能吸收可见光中的红光和蓝紫光，而叶绿素f的吸收光谱可以延伸到近红外光的范围内，可利用的光能范围更宽，故同等强度光照射下，等量叶绿素f吸收光能比叶绿素a更高，D正确。 2.(多选)(2024·山东临沂模拟)德国科学家恩格尔曼利用水绵和需氧细菌设计实验，证明了叶绿体是植物进行光合作用的场所。叶绿体适合进行光合作用的特点包括(　　) A.叶绿体的双层膜结构有利于光合色素的附着 B.基粒的存在增大了膜面积 C.类囊体上分布有光合色素 D.含有与光合作用有关的酶 解析：选BCD。许多类囊体堆叠形成基粒，增大了叶绿体的膜面积，为光反应过程所需要的色素和酶提供了附着位点，其上分布着的色素分子，可以吸收、传递、转化光能，类囊体薄膜和叶绿体基质中含有与光合作用有关的酶，在光合作用中发挥作用，A不符合题意，B、C、D符合题意。 　　　　　　　　　　　　　　　　　【高考真题·感悟试做】　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2024·贵州高考)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分组栽培，其他条件相同且适宜，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 解析：选D。提取光合色素时加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；叶绿体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，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，故分离提取液中的光合色素可采用纸层析法，B正确；不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，叶绿素多使叶片呈绿色，而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 2.(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.N元素和Mg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：选D。叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，所以N元素和Mg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薄膜，需要光合色素吸收光能，所以叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体的类囊体薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以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。 3.(2024·甘肃高考·节选)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。 (1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是__________，加入少许碳酸钙可以____________________________________。 (2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是____________________。 (3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为_________________________。 (4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；②_____________________________________________________________。 解析：(1)叶绿体中的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，研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏。(2)叶绿素的合成受光照、温度和矿质元素的影响。野生型植株在正常光照下能合成较多的叶绿素，弱光下叶绿素的合成相对较少。(3)由图中信息可知，纯合突变体在正常光照下叶绿素和类胡萝卜素的含量极低，表现为白化苗，无法进行光合作用，不能正常生长，无法结种子。(4)此突变体与类胡萝卜素合成有关，则支持此结论的证据有：纯合体种子为白色；在正常光和弱光条件下，纯合突变体叶片中类胡萝卜素的含量都极低。 答案：(1)无水乙醇　防止研磨中色素被氧化破坏　(2)适宜的光照强度有利于叶绿素合成　(3)正常光照下突变植株无法合成叶绿素表现为白化苗，无法进行光合作用，不能存活　(4)在正常光和弱光下，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低 学科网（北京）股份有限公司 $