第3单元 第11讲 捕获光能的色素和结构(学用讲义)-【优学精研】2027年高考生物一轮总复习学用Word（不定项版）

该高中生物学高考复习学案系统整合了捕获光能的色素和结构、光合作用经典实验两大核心考点，按实验原理、色素特性、叶绿体功能及探究历程构建层级知识链，通过填空式梳理、判断正误等问题设计，引导学生自主关联色素提取分离实验与结构功能观，形成系统化认知框架。 亮点在于诊断性自测与进阶式能力培养，如基础诊断含5道判断正误题和2道规范表达题，关键能力模块设置实验异常分析、吸收光谱解读等探究题，培养科学思维与探究实践素养。配套高考真题分类演练及长句表达训练，助力学生自主诊断薄弱点，教师可依学情实施精准辅导，提升备考实效。

第11讲　捕获光能的色素和结构 核心考点 考题统计 考情分析 1.捕获光能的色素和结构 2025·山东卷T13　　 2024·广东卷T3 2024·甘肃卷T17 2024·贵州卷T3 2024·河北卷T19 1.命题特点：考查实验原理、操作与结果分析，聚焦四类色素的颜色、溶解度排序及吸收光谱差异。 2.备考重点：明确色素分布、元素组成，区分吸收光谱差异；掌握色素提取与分离的实验原理及结果分析 2.探索光合作用的经典实验 2023·全国甲卷T7 考点一　捕获光能的色素和叶绿体的结构和功能 必备知识·夯基 1.绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理 试剂 原理 提取 绿叶中的色素溶于　　　　，而不溶于水 分离 各种色素在　　　　　　　　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 特别提醒：①提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95％的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。 ②分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。 （2）实验步骤 （3）实验结果及分析 结果分析：①色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量　　　　。色素带最宽的是　　　　，最窄的是　　　　　　　　　　，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 ②相邻两条色素带之间距离最远的是　　　　　　　　，最近的是　　　　　　　　　　　　　 　　　　。 ③色素带扩散速度与　　　　　有关，扩散速度越快说明溶解度越　　　。 2.叶绿体中色素的吸收光谱 由图可以看出： 3.叶绿体的结构适于进行光合作用 （1）叶绿体的结构模式图 （2）叶绿体的结构和功能 1.判断正误 （1）在“提取和分离叶绿体色素”实验中，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。（2023·江苏卷）（　　） （2）研磨时用水补充损失的提取液。 （2024·广东卷）（　　） （3）将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析。（2025·河北卷）（　　） （4）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。 （2023·江苏卷）（　　） （5）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。（　　） 2.规范表达 （1）〔必修1 P97“问题探讨”〕有的植物工厂在种植蔬菜等植物时，完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝紫色和白色的光源，选择这些光源的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 （2）〔必修1 P98～99“探究·实践”拓展〕某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 关键能力·提升 考向一　考查实验原理、过程及结果分析 1.（2025·山东高考13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 2.（2025·河北廊坊三模）某兴趣小组以新鲜菠菜成熟叶作为材料进行“绿叶中色素的提取和分离”实验。将材料用清水清洗、沥干、切碎后加入丙酮—无水乙醇混合提取剂，同时加入少量碳酸钙（CaCO3）和二氧化硅（SiO2）进行浸提、研磨、过滤，过滤后采用纸层析法分离光合色素。下列叙述错误的是（　　） A.加入CaCO3能中和细胞液中的有机酸，防止色素被破坏 B.加入SiO2的作用是使研磨更充分，以利于光合色素的释放 C.光合色素的浸提等工序应在避光处进行，以防止色素被光解 D.采用纸层析法分离色素后，滤纸条上类胡萝卜素条带宽于叶绿素条带 3.〔多选〕（2025·江苏南通模拟）某生物兴趣小组用无水乙醇提取新鲜菠菜绿叶中的色素，并用分光光度计测定叶片中的叶绿素含量。相关叙述正确的是（　　） A.可将剪碎的叶片放入乙醇中，在室温下浸提2 min B.提取色素的过程中可用锡箔纸包裹装有色素的试管 C.可用滤纸过滤收集澄清的色素提取液再进行测定 D.实验中需测定无水乙醇对红光的吸收值用于校正实验结果 题后归纳：绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 考向二　光合色素与叶绿体的结构和功能 4.（2025·河北保定模拟）科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是（　　） A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 5.（2025·河南开封模拟）叶绿体结构模式图如图甲所示，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列叙述正确的是（　　） A.图甲中生物膜面积的增大主要依靠内膜向内腔折叠成嵴 B.图乙来自甲中的③，上面只有色素分子而没有酶分子 C.④中CO2固定过程要消耗③上产生的ATP中的化学能 D.恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 考点二　探索光合作用的经典实验 必备知识·夯基 探索光合作用原理的部分实验 1.判断正误 （1）水绵叶绿体呈螺旋带状分布。 〔必修1 P100“思考·讨论”〕（　　） （2）希尔实验说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水。〔必修1 P102“思考·讨论”〕（　　） （3）卡尔文等探究CO2中碳在光合作用中的转化途径采用了同位素示踪法。 〔必修1 P104正文〕（　　） 2.规范表达 （1）〔必修1 P100～101“思考·讨论”〕下面是恩格尔曼的第二个实验示意图，若用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液，再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上，一段时间后，需氧细菌分布有何特点？ （2）〔必修1 P102～103“思考·讨论”〕希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，请说明理由。 关键能力·提升 考向　光合作用的探究历程中的实验分析 1.（2025·福建福州模拟）植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。根据光合作用原理推测，加入的铁盐类似于叶绿体中的（　　） A.NADP＋ B.ATP C.H＋ D.CO2 2.（2025·安徽安庆模拟）卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是（　　） 资料 推论 （1）将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90％的放射性物质是一种C3 ① （2）经过5 s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖 ② （3）在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加 ③ （4）当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降 ④ A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物 B.推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖 C.推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物 D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物 一、命题角度练 角度一 围绕叶绿体中色素的提取和分离，考查科学探究 1.（2024·广东高考3题）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 2.（2024·贵州高考3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 角度二 围绕捕获光能色素和结构，考查科学思维 3.（2023·全国乙卷2题）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 4.（2025·黑吉辽蒙高考10题）黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如图。其他条件均适宜，下列叙述正确的是（　　） A.ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合 B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输 C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生 D.光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止 二、长句表达练 5.（2023·浙江1月选考23题节选）叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响。（1）叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应，13CO2先与叶绿体内的　　　　结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的　　　　　　中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出2点即可）。 提示：完成课后作业　第三单元　第11讲 答案 第11讲　捕获光能的色素和结构 考点一 必备知识·夯基 1.（1）无水乙醇　有机溶剂　层析液　层析液　（2）􀀁防止色素被破坏　􀀂研磨充分　􀀃色素　􀀄扩散均匀　􀀅分离出的色素带平整不重叠　􀀆清晰　（3）􀀁最少　􀀂最高　􀀃最快　􀀄最多　􀀅最低　􀀆最慢　①越多　叶绿素a　胡萝卜素　②胡萝卜素和叶黄素　叶绿素a和叶绿素b　③溶解度　高 2.􀀁400～760 nm　􀀂可见光　􀀃红光和蓝紫光　􀀄蓝紫光 3.（1）光反应　暗反应　（2）􀀁外膜　􀀂叶绿体基质　􀀃暗反应　􀀄类囊体　􀀅色素　􀀆光反应　􀀇光合作用 基础诊断 1.（1）√ （2）×　提示：光合色素不溶于水，应用无水乙醇。 （3）×　提示：色素滴加部位浸入层析液，会使色素溶于层析液，无法在滤纸条上进行层析分离。 （4）×　提示：防止叶绿素被破坏。 （5）√ 2.（1）红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光，光合色素对红光、蓝紫光吸收最多；白光是复合光，含有不同波长的光，光合色素能吸收更多的光 （2）研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏 关键能力·提升 1.B　“绿叶中色素的提取和分离”实验中，分离色素时使用干燥的定性滤纸可以确保层析液在滤纸上均匀扩散，形成整齐的色素带，A正确；提取色素时一般不需要对绿叶进行烘干，B错误；重复画线前需等待滤液细线干燥，否则分离的色素带会出现重叠、不整齐等现象，C正确；可用体积分数为95％的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替无水乙醇，D正确。 2.D　加入碳酸钙的目的是中和细胞液的有机酸，防止色素被破坏，使实验现象更加明显，A正确；加入SiO2的作用是使研磨更充分，以利于光合色素的释放，B正确；光合色素不稳定，容易被光分解，所以浸提等工序应在避光处进行，以保证色素的完整性，C正确；类胡萝卜素含量少于叶绿素，采用纸层析法分离色素后，叶绿素的条带宽于类胡萝卜素的条带，D错误。 3.BD　应该将剪碎的叶片放入无水乙醇中，进行研磨，而不是仅在室温下浸提2 min，浸提时间短且无研磨操作，色素不能充分释放，A错误；为防止色素降解，提取色素过程中可以用锡箔纸包裹装有色素的试管，避光存放，B正确；滤纸会吸附色素，可用单层尼龙布过滤收集澄清的色素提取液再进行测定，C错误；因为叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，实验中一般用滤液对红光的吸光率计算得出叶绿素含量，故实验中需测定无水乙醇对红光的吸收值用于校正实验结果，D正确。 4.C　由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类胡萝卜素不吸收红光，A错误；叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二者均含有Mg＋，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤纸条上扩散的速度最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是叶绿素b，C正确；蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太阳光中的可见光的利用率，D错误。 5.D　图甲表示叶绿体结构模式图，叶绿体中类囊体堆叠形成基粒，增大了膜面积，A错误；图乙中含有光合色素，来自图甲中的③（基粒），上面除了色素分子外，也有与光合作用有关的酶，B错误；图甲中，④为叶绿体基质，光合作用过程中CO2的固定在叶绿体基质中完成，该过程不需要消耗ATP中的能量，C错误；恩格尔曼利用需氧细菌和水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，D正确。 考点二 必备知识·夯基 􀀁叶绿体　􀀂叶绿体　􀀃O2　􀀄水　􀀅ATP　􀀆CO2 基础诊断 1.（1）√ （2）×　提示：希尔的实验只能说明水的光解产生氧气，不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水，还可能来自其他物质。 （3）√ 2.（1）提示：三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱，水绵不同部位的光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。 （2）提示：水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。 关键能力·提升 1.A　希尔反应为离体叶绿体在适当（铁盐或其他氧化剂、光照）条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应，铁盐或其他氧化剂相当于光合作用反应阶段中的NADP＋，A正确；ATP是光合作用光反应阶段的产物，B错误；H＋是光合作用光反应阶段，水分子光解的产物，C错误；CO2是光合作用暗反应阶段的反应物，D错误。 2.A　根据将光照时间缩短至几分之一秒的结果可知，C3是CO2被固定的第一个产物，A不合理；结合（1）（2）可知，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B合理；根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知，C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C合理；根据光照停止后，C3明显增加，C5明显下降可知，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D合理。 【高考真题感悟】 1.C　本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，B错误；由于滤纸条不会相互影响，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；层析液由石油醚、丙酮和苯混合而成，具有毒性，不能直接倒入下水道，D错误。 2.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；由于不同色素在层析液中的溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸层析法，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，叶绿素多使叶片呈现绿色，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。 3.D　叶绿素由C、H、O、N、Mg组成，A正确；叶绿体中吸收光能的色素（叶绿素和类胡萝卜素）分布在类囊体薄膜上，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不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，D错误。 4.D　NTT属于载体蛋白，载体蛋白转运时需要与所运输的物质结合，A错误；根据题干信息可知，NTT介导的是顺浓度梯度运输，因此NTT转运物质的方式不是主动运输，B错误；图中进入叶绿体基质的ATP也可能由细胞质基质产生，C错误；光照充足时，叶绿体通过光合作用合成的ATP增多，所需要的原料ADP和Pi增加，因此NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。 5.（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇　（2）C5　ATP和NADPH　CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $