第5章 第4节 光合作用与能量转化-一 捕获光能的色素和结构-【优学精讲】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞教用课件（人教版）

该高中生物学课件聚焦“捕获光能的色素和结构”，系统涵盖绿叶中色素的提取分离实验、色素种类与功能、叶绿体结构及功能验证等核心内容，通过实验流程解析与结构功能分析，搭建光合作用能量转化的基础学习支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，如实验异常现象归因分析、恩格尔曼实验合作探究等设计，培养学生基于证据的逻辑推理与问题解决能力，结构与功能观的渗透深化生命观念。学生能在实践中提升科学探究素养，教师可借助分层训练与知识框架高效开展教学。

第4节 光合作用与能量转化 一 捕获光能的色素和结构 1 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。 返回导航 课标要求 2 1 考点一 绿叶中色素的提取和分离 2 考点二 叶绿体中的色素及叶绿体的结构和功能 3 随堂 效果检测 3 PART 01 考点一 绿叶中色素的提取和分离 4 1.实验原理 无水乙醇 溶解度 溶解度 返回导航 5 2.实验流程 （1）提取绿叶中的色素 ①取材：称取____绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中。 ②研磨：向研钵中放入少许__________________，再加入 __________，迅速、充分地进行研磨。 使色素从细胞内充分释放出来 ③过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布（不吸附色素），将研磨液迅速倒入 玻璃漏斗中进行过滤。 ④收集：用试管收集滤液，及时用______将试管口塞严。 ［提醒］二氧化硅的作用：使研磨充分；碳酸钙的作用：防止研磨中色素 （叶绿素）被破坏。 二氧化硅和碳酸钙 无水乙醇 棉塞 . . . . 返回导航 6 （2）制备滤纸条 将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸 条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部⑧______处用铅笔画一 条细的横线。 （3）画滤液细线（要细、齐、直） 用⑨__________吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待 ⑩___________，再重画⑪__________。 （4）分离绿叶中的色素 将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有⑫__________的一端朝下）轻 轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。 . . 毛细吸管 滤液干后 一到两次 滤液细线 返回导航 7 （5）观察结果——试管内滤纸条上有四条色素带，如下图所示： 最高 橙黄色 最多 蓝绿色 最低 返回导航 8 （1）色素在层析液中的溶解度越大，在滤纸上的扩散速度越快。( ) √ （2）研磨时加入碳酸钙的目的是保护色素。( ) √ （3）研磨时加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨。( ) √ （4）色素分离后，滤纸条上从上而下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝 卜素、叶绿素和叶绿素 。( ) × 解析：从上而下的四条色素带为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素和叶绿素 。 返回导航 9 ［探究］ 下图是提取和分离绿叶中 色素的实验步骤，回答下列问题： （1）选用新鲜绿色的叶片作为实验 材料的原因是____________________ ________________________________ ___________________。 新鲜绿色的叶片中色 素含量高，提取到的滤液中色素含量 较高，实验效果明显 （2）研磨时要加入少量的二氧化硅和碳酸钙，二者的作用分别是_______ _________________________________________________。 （3）过滤时选用单层尼龙布而不用滤纸的原因是________________。 二氧化 硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏 滤纸会吸附色素 返回导航 10 （4）制备滤纸条时剪去两角的目的是_______________________________ _____________________________。 （5）滤液细线需要干燥后重复画的原因是___________________________ ___________。 （6）在层析时，不能让滤液细线触及层析液的原因是__________________ ________________________________________________________________。 使层析液同步到达滤液细线，防止 两侧色素扩散快，色素带不整齐 积累更多的色素，使分离后的 色素带明显 若滤纸条上的滤液细线触及层析液，色素将直接溶解到层析液中，则滤纸条上得不到色素带 返回导航 11 （7）下图是实验得到的色素在滤纸条上的分布情况，各种色素的含量的 大小关系为_______________________________________，在层析液中的 溶解度的大小关系为______________________________________。 叶绿素 叶绿素 叶黄素 胡萝卜素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 叶绿素 返回导航 12 （8）分离叶绿体中的色素，也可用右图所示的方法，即在圆心处滴加适 量滤液，待滤液干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果是出现不同颜色 的4个同心圆。同心圆3、4的颜色依次是________________，相邻且距离 最宽的同心圆1和2中的色素分别是__________和________。 蓝绿色、黄绿色 胡萝卜素 叶黄素 返回导航 13 实验中常见异常现象分析 返回导航 14 返回导航 1.（教材P98“探究·实践”改编）下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验 中原理和步骤的叙述，错误的是( ) A.提取色素时加入二氧化硅使研磨更充分 B.常用无水乙醇提取光合色素 C.色素在层析液中溶解度不同，溶解度越高扩散得越快 D.研磨液过滤时，需要在玻璃漏斗的基部放一层滤纸 √ 返回导航 16 解析：选D。提取色素时加入二氧化硅是为了使研磨更充分，A正确；光 合色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，常用无水乙醇提取光合色素，B 正确；不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度越高扩散得越快，C正确； 滤纸会吸附色素，研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一块单层尼龙布， 不能用滤纸，D错误。 返回导航 17 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 - - - - - A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④ √ 返回导航 18 解析：选B。由题表信息可知，甲同学添加的提取色素的溶剂是水，而不 是有机溶剂无水乙醇，绿叶中的色素不溶于水，因而提取不到绿叶中的色 素，所得结果应为②；乙同学的操作正确，所得结果应为④；丙同学虽然 添加了无水乙醇提取色素，但由于未添加 ,叶绿素可能会被破坏，因 而下边的两条色素带比正常的窄，所得结果应为①；丁同学未添加 ， 可能使研磨不充分，导致各种色素的提取量均少于正常水平，所得结果应 为③。综上所述，B符合题意。 返回导航 19 PART 02 考点二 叶绿体中的色素及叶绿 体的结构和功能 20 1.色素的吸收光谱 色素 主要吸收的光（也吸收绿 光,只是吸收很少,大部分被 反射,所以叶片呈绿色） 光谱出现峰值的波长 叶绿素 叶绿素 蓝紫光、红光 红光区： 蓝紫光区： 叶绿素 类胡萝 卜素 胡萝卜 素 ①________ 左右有两个相邻 的峰值 叶黄素 蓝紫光 . . . . 返回导航 21 2.叶绿体的结构和功能 （1）叶绿体的形态、结构和功能 ①形态：一般呈扁平的______________。 ②结构 ③功能：是进行__________的场所。 椭球形或球形 色素和酶 光合作用 返回导航 22 （2）叶绿体功能的实验验证（恩格尔曼实验） ①实验材料：水绵和需氧细菌。 ②实验条件：黑暗、无空气。 ③ 光束照射 所有受光 返回导航 23 ④实验结论:________能吸收光能用于光合作用放氧。________是光合 作用的场所（结合其他的实验证据得出）。 叶绿体 叶绿体 返回导航 24 （1）蓝细菌细胞内含有叶绿体，能进行光合作用。( ) × 解析：蓝细菌细胞内不含有叶绿体。 （2）光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质 中。( ) × 解析：光合作用的酶分布于类囊体薄膜和叶绿体基质。 返回导航 25 （3）植物叶片呈绿色，是由于叶片中的叶绿体吸收了绿光。( ) × 解析：叶片中的叶绿体几乎不吸收绿光，绿光大部分被反射，使植物叶片 呈绿色。 （4）植物的液泡中也含有色素，能够吸收光能用于光合作用。( ) × 解析：植物液泡中的色素不吸收光能。 返回导航 26 ［探究1］ 分析教材P99图5-12叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，回答下 列问题： （1）温室或大棚种植蔬菜，为了增加蔬菜的产量，应选择______ （填“红色”“蓝色”或“无色”）的大棚塑料薄膜，原因是_________________ ________。 无色 植物可以获得更多 的光能 （2）阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择 ______________的照明灯补充光源，原因是__________________________ ________________________________________________________。 红光或蓝紫光 在照明灯功率相同的情况下， 用蓝紫光或红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高 返回导航 27 （3）海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海 水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ ______，原因是 _________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ____________________________________________________ 。 有关 不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色 是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反 射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深 水层的光线是短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水 的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方 返回导航 28 ［探究2］ 右图是恩格尔曼探究叶绿体功能的实验示意 图，据图探究下列问题： （1）实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点：水 绵的叶绿体呈__________分布，便于观察；用需氧细菌 可确定____________的部位。 螺旋带状 释放氧气多 （2）要除去小室中原有的空气的原因是_____________________________ _______________。 （3）在黑暗中用极细光束照射水绵的巧妙之处在于使叶绿体形成______ 和______部位，相当于一组对照实验。 形成没有空气的环境，可排除空 气中氧气的干扰 有光 无光 返回导航 29 （4）把载有水绵的临时装片又放置在光下的原因是____________________ ________________________________________________________________。 和黑暗条件下用极细光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的 （5）在恩格尔曼的第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区 域的原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________。 水绵叶绿体中的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放较多的氧气，使大量需氧细菌在此区域分布 （6）综合上述分析，叶绿体的功能是_______________________________ _______________。 进行光合作用的场所，并且能够吸 收特定波长的光 返回导航 30 1.下图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法正确的是( ) A.图中①为类胡萝卜素的吸收光谱，② 为叶绿素 的吸收光谱 B.分别让不同颜色的光照射叶绿素 溶液， 可得到叶绿素 的吸收光谱 C.利用无水乙醇或体积分数为 的乙 醇 无水碳酸钠分离色素 D.叶片呈现绿色是因为①②③完全不吸 收绿光 √ 返回导航 31 解析：选B。题图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，其中①为类胡萝卜 素的吸收光谱，②为叶绿素的吸收光谱，③为叶绿素 的吸收光谱，A错 误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，用不同颜色的光照射叶绿素 溶液， 可得到叶绿素 的吸收光谱，B正确；利用层析法分离色素时，用的是层析 液，提取色素时可用无水乙醇或体积分数为的乙醇 无水碳酸钠，C 错误；叶片呈现绿色是因为①②③吸收绿光很少，绿光被反射出来，而不 是完全不吸收绿光，D错误。 返回导航 32 2.图甲是叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取 出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是 ( ) A.图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内腔折叠成嵴而增大 B.图乙所示的结构来自图甲中的③ C.液泡中也有③中的叶绿素，但不能进行光合作用 D.黑暗条件和缺乏 都会影响各种色素的合成 √ 返回导航 33 解析：选B。题图甲是叶绿体，主要通过大量的类囊体堆叠成基粒来增大 膜面积，A错误；题图甲中的③是类囊体，题图乙含有光合色素，光合色 素分布在类囊体的薄膜上，所以题图乙所示结构来自题图甲中的③，B正 确；③中的色素是叶绿素和类胡萝卜素，与光合作用有关，液泡中的色素 是花青素等，与光合作用无关，C错误；黑暗条件和缺乏 只会影响叶 绿素的合成，D错误。 返回导航 34 影响叶绿素合成的因素 返回导航 35 【知识框架】 返回导航 36 PART 03 随堂 效果检测 37 1.（2025·湖北部分省级示范高中高一期末）银杏是我国特有的珍稀植物， 其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素 差别，下列实验操作错误的是( ) A.称取适量叶片，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵 B.研磨前，向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙 C.充分研磨后，将研钵中的研磨液直接倒入烧杯中 D.可以将两种叶片的滤纸条放置于同一个烧杯中，同时进行色素分离 √ 返回导航 38 解析：选C。称取适量叶片，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵，有利于后续 研磨更充分，使色素更好地释放出来，A正确；研磨前，向研钵中放入少 许二氧化硅和碳酸钙，其中二氧化硅能使研磨更充分，碳酸钙可防止研磨 中色素被破坏，B正确；充分研磨后，不能将研钵中的研磨液直接倒入烧 杯中，应该先过滤，除去杂质，再收集滤液，若直接倒入烧杯，杂质会影 响后续实验，C错误；可以将两种叶片的滤纸条放置于同一个烧杯中，同 时进行色素分离，便于对比两种叶片色素的差别，D正确。 返回导航 39 2.（教材P101“概念检测”T2改编）下列关于高等植物细胞内色素的叙述， 错误的是( ) A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素 C.植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体几乎不吸收绿光 D.叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于光合色素的附着 √ 返回导航 40 3.（教材P99图5-12改编）植物光合作用 的作用光谱是通过测量光合作用对不同 波长光的反应（如 的释放）来绘制的。 下列叙述错误的是( ) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用 的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在波长光下释放 是由叶绿素参与光合作用引起的 √ 返回导航 41 解析：选A。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以其在蓝紫光区吸收的光能 可用于光合作用，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可 通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确； 是光合作用的原 料之一，由于光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反 应来绘制的，因此可用 的吸收速率随光波长的变化来表示，C正确； 根据光合色素的吸收光谱可知，叶片在波长光下释放 是 由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。 返回导航 42 4.（2025·江苏天一中学高一期末）图甲是叶绿体结构示意图，图乙是叶绿 体中色素的分离结果、②代表叶绿体结构，代表4种色素 ，下列 相关叙述错误的是( ) A.图乙中的色素位于图甲的结构①上 B.图乙的A、B所示色素主要吸收蓝紫光 C.分离色素的原理是不同色素在无水乙醇中 的溶解度不同 D.镁元素缺乏会影响C、D两种色素的含量 √ 返回导航 43 解析：选C。题图乙中的色素位于题图甲的结构①（类囊体）的薄膜上， A正确；题图乙的A、B所示色素分别为胡萝卜素、叶黄素，主要吸收蓝紫 光，B正确；分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，无水 乙醇用于提取色素，C错误；镁元素是叶绿素的组成元素，镁元素缺乏会 影响C叶绿素、D叶绿素 两种色素的含量，D正确。 返回导航 44 5.（教材P100“思考·讨论”改编）为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，应该加三棱镜将混合光分解 成连续光谱 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 √ 返回导航 45 解析：选A。本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生氧气，与光的 种类没有关系，不需要用三棱镜将混合光分解成连续光谱，A错误；为了 防止环境中的氧气和光照对实验结果造成影响，临时装片应放置在没有空 气的黑暗环境中，B正确；需氧细菌的分布密疏代表氧气产生的多少，C 正确；水绵的带状叶绿体便于观察且有利于设置对照实验，D正确。 返回导航 46 $