5.第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物必修第一册（人教版）

第1课时　捕获光能的色素和结构 1.通过对光合色素的提取和分离，提升实验探究能力。 2.通过分析光合色素的分布与功能、叶绿体的结构与功能，强化结构与功能观。 3.主动关注光能或人工补光在农业生产中的应用。 知识点一　 捕获光能的色素 1.光合作用是地球上最重要的化学反应 （1）在植物工厂里，人工光源常见的是　　　　　　　　　的光源。 （2）在自然界，则是万物生长靠太阳。太阳光能的　　　　　　　　　，是生物圈得以维持运转的基础。 （3）光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径，被称为“　　　　　　　　　　　　　　”。 2.绿叶中光合色素的提取和分离 （1）实验原理 ①提取原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂　　　　　　中。 ②分离原理：不同色素在层析液中的　　　　不同，溶解度高的　　　　　　　，反之则慢。 （2）实验用品及作用（连线） （3）实验步骤 3.绿叶中色素的种类及分布 4.叶绿体中色素的吸收光谱分析 由图可以看出： （教材P97“问题探讨”）有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。请回答下列问题： （1）秋天叶片变黄的原因是什么？ （2）冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？ （3）阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色（选“蓝紫光或红光”或“白光”）的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ （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只吸收红光和蓝紫光。（　　） （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）吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。（　　） 探究｜光合色素的提取和分离 如图是提取和分离绿叶中色素实验的部分步骤，请分析： （1）提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，其作用是　　　　　　；B是碳酸钙，作用是　　　　　　　　　　　　；C是　　　　　　，作用是溶解色素。 （2）制备滤纸条时，剪去两角的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 滤液细线的画线原则是　　　　　　　　。待滤液干后，再重画一到两次的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）过滤时漏斗基部的尼龙布　　　　（填“能”或“不能”）用滤纸替代，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （5）如图是分离得到的色素在滤纸条上的分布情况， 含量最多和最少的色素分别是　　　　　　　　　　　；在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 1.实验操作中的关键步骤 （1）研磨要迅速、充分：研磨充分使叶绿体完全破裂，可提取较多的色素。 （2）滤液细线要求：不仅要求细、直、齐，而且要求含有较多的色素，所以应待滤液干后再画一到两次。 （3）滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解到层析液中，使滤纸条上得不到色素带。 2.绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 （1）收集到的滤液中绿色过浅的原因分析 ①未加二氧化硅（石英砂），研磨不充分； ②使用放置数天的菠菜叶，滤液中色素（叶绿素）太少； ③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低； ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 （2）滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。 （3）滤纸条看不见色素带 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）滤纸条上色素带不直 ①滤纸条未剪去两角，滤液沿两侧扩散过快； ②滤液细线画得不直。 1.如图是某同学采用菠菜开展“绿叶中色素的提取与分离”实验时的改进装置示意图，下列叙述错误的是（　　） A.可以用层析液提取绿叶中的光合色素 B.研磨时加少许碳酸钙可防止研磨中色素被破坏 C.实验得到的若干个同心圆（近似圆形）中，最内侧的一个圆呈黄绿色 D.实验得到的若干个同心圆（近似圆形）中，最外侧的一个圆中的色素主要吸收蓝紫光 2.龟背竹叶形奇特，色浓且富有光泽，观赏性好，且可以净化室内空气，是一种理想的室内植物。下列叙述正确的是（　　） A.可以用体积分数为95％的乙醇分离龟背竹叶片中的各种色素 B.连续降温使龟背竹叶片变黄是因为所有光合色素都被破坏 C.若分离色素时滤液细线触及层析液，滤纸条上能看到两条色素带 D.叶肉细胞中的光合色素在叶绿体基质中不存在 知识点二　叶绿体的结构适于进行光合作用 1.形态：一般呈扁平的　　　　　　　　。 2.结构 【微思考】　叶绿体中有如此众多基粒的意义是什么？ 3.叶绿体功能的实验验证 （1）实验者：德国科学家恩格尔曼。 （2）实验过程及现象 （3）实验结论：O2是由　　　　在光照条件下释放出来的，　　　　是光合作用的场所。 提醒：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌细胞没有叶绿体，其进行光合作用的场所是细胞质。 4.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　　　　　。 （2）在　　　　　　上和　　　　　　中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 　（1）没有叶绿体的生物无法进行光合作用。（　　） （2）植物细胞都含有叶绿体。（　　） （3）在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中。（　　） （4）叶绿体中构成基粒的类囊体扩展了捕获光能的膜面积。（　　） （5）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。（　　） 探究｜分析恩格尔曼的实验过程 请结合教材P100～101中恩格尔曼实验，回答问题： （1）恩格尔曼的第一个实验 ①该实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点是：水绵的叶绿体呈　　　　　　分布，便于观察；用需氧细菌可确定　　　　　的部位。 ②完全暴露在光照下，需氧细菌分布在叶绿体所有的受光部位，这组实验的设计目的是什么？ ③上面两组实验都要求在黑暗且隔绝空气的条件下进行，为什么？ （2）恩格尔曼的第二个实验：在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ （3）如图是恩格尔曼实验装置改装示意图。光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围需氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。 3.下列事实或依据中，不能支持叶绿体是光合作用的场所这一结论的是（　　） A.类囊体堆叠形成基粒，增大叶绿体的膜面积 B.类囊体的薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子 C.叶绿体具有膜结构，能把叶绿体与细胞质基质分隔开 D.类囊体薄膜和叶绿体基质中含有与光合作用有关的酶 4.（教材P100～101“思考·讨论”）1881年，恩格尔曼通过简单、巧妙的实验证实： （1）　　　　　　是光合作用的场所。 （2）实验原理：①光合作用需要在有光条件下才能进行，光合作用能释放氧气；②　　　　　　向产生氧气的地方集中。 实验材料：载有水绵和需氧细菌的临时装片，极细的光源，光学显微镜，三棱镜等。 （3）实验过程：①对照组：将载有水绵和需氧细菌的临时装片完全暴露在光下，光学显微镜观察需氧细菌分布；②实验组：将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在　　　　　　　　　环境里，用极细的光源照射水绵的不同部位，然后光学显微镜观察需氧细菌分布。 实验结果：需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位周围。 实验延伸：恩格尔曼通过上述实验证实了光合作用的场所，恩格尔曼还利用上述实验材料证明了光合作用主要吸收蓝紫光和红光，请写出他证明光合作用主要吸收蓝紫光和红光的实验。 （4）设计思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 1.（2025·广西新课程教研联盟联考）用新鲜菠菜叶片进行叶绿体中的色素提取和分离实验。下列叙述正确的是（　　） A.提取叶绿体中色素的原理是四种色素的溶解度不同 B.可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离 C.纸层析法分离色素时，层析液不能触及滤液细线 D.滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带，黄绿色的条带最粗 2.叶绿体结构适于进行光合作用，下列有关叶绿体的叙述，错误的是（　　） A.叶绿体基质中含有暗反应过程所需的多种酶 B.叶绿体内膜折叠形成嵴，增大了光反应面积 C.叶绿体中的色素可以吸收、传递和转化光能 D.叶片呈绿色的原因之一是叶片中光合色素几乎不吸收绿光 3.（2025·黑龙江省肇东四中期中）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 提示：完成课后作业　第5章　第4节　第1课时 4 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 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 知识点一 重难探究 　（1）使研磨更充分　防止研磨中色素被破坏　无水乙醇 （2）减少边缘效应，使滤液同时到达滤液细线，防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快　细、齐、直　增加滤液细线中色素的含量 （3）不能　滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低 （4）防止色素溶解在层析液中 （5）叶绿素a、胡萝卜素　胡萝卜素、叶绿素b 即学即练 1.A　层析液可用于分离色素，可以用无水乙醇提取绿叶中的光合色素，A错误；研磨时加少许碳酸钙可防止研磨中色素被细胞中的有机酸破坏，B正确；色素的提取和分离时，色素在层析液中的溶解度不同：溶解度小，则扩散速度慢，形成的圆最小，结果能得到4个同心圆，从外向内分别是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色），即最内侧的一个圆呈黄绿色，而最外侧的胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C、D正确。 2.D　需要用层析液分离龟背竹叶片中的各种光合色素，A错误；连续降温使龟背竹叶片变黄是因为叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量相对增多，B错误；若滤纸条上的滤液细线触及层析液，滤液细线上的色素溶解在层析液中，则不能分离得到色素带，C错误；叶肉细胞中的光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜上，在叶绿体基质中不存在，D正确。 知识点二 重难探究 　（1）①螺旋带状　释放氧气多 ②提示：和装置1进行对照，明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。 ③提示：排除氧气和光对实验结果的干扰。 （2）提示：光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，因此需氧细菌在此区域分布。 （3）提示：光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸收，水绵光合作用微弱，产生O2较少，因此需氧细菌分布无显著变化。 即学即练 3.C　许多类囊体堆叠形成基粒，增大叶绿体的膜面积，为光反应过程所需要的色素和酶的附着提供了广阔的膜面积，因而叶绿体可作为光合作用的场所，A不符合题意；类囊体的薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子，因而可以作为光反应的场所，B不符合题意；叶绿体有双层膜结构，能把叶绿体与细胞质基质分隔开，这不支持叶绿体是光合作用的场所，C符合题意；类囊体薄膜和叶绿体基质中含有与光合作用有关的酶，因此叶绿体可以作为光合作用的场所，D不符合题意。 4.（1）叶绿体　（2）需氧细菌　（3）没有空气的黑暗　（4）极细的光源通过三棱镜色散后，照射载有水绵和需氧细菌的临时装片，然后观察需氧细菌的分布 解析：（1）恩格尔曼实验说明氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。（2）实验原理：①光合作用需要在有光条件下才能进行，光合作用能释放氧气；②需氧细菌因为对氧气有需求，因而会向产生氧气的地方集中。（3）①对照组：将载有水绵和需氧细菌的临时装片完全暴露在光下，光学显微镜观察需氧细菌分布，此时的需氧细菌应该均匀分布；②实验组：将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在黑暗环境里，用极细的光源照射水绵的不同部位，然后光学显微镜观察需氧细菌分布。实验结果显示，需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位周围，这说明叶绿体被光照射的部位有氧气产生，进而能得出的结论是叶绿体在光下产生了氧气。（4）恩格尔曼还利用题述实验材料证明了光合作用主要吸收蓝紫光和红光，即本实验的目的是证明光合作用的有效光照是红光和蓝紫光，因此实验的自变量是光质的不同，因变量是需氧细菌聚集的部位，因此实验的思路为用极细的光源通过三棱镜色散后，照射载有水绵和需氧细菌的临时装片，然后观察需氧细菌的分布，这里采用极细的光束的目的是为了能明显判断需氧细菌聚集的部位，本实验的结果显示出需氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光照射的部位。 【随堂热练】 1.C　提取叶绿体中色素的原理是色素易溶于有机溶剂，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；可以用无水乙醇作为提取液提取色素，无水乙醇不作为层析液使用，B错误；分离色素时，层析液不要没过滤液细线，防止色素溶解在层析液中，C正确；滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带，黄绿色的条带为叶绿素b，蓝绿色的条带为叶绿素a，最粗，因为叶绿素a含量最多，D错误。 2.B　暗反应的场所是叶绿体基质，因此叶绿体基质中含有该过程所需的多种酶，A正确；叶绿体的类囊体薄膜堆叠形成基粒，增大了叶绿体的膜面积，B错误；叶绿体中的色素可以吸收、传递和转化光能，C正确；植物叶片之所以呈现绿色，原因之一是叶片中的叶绿体吸收绿光很少，将绿光反射出来，D正确。 3.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。 4 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $