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（冀赣专版）

该高中生物学高考复习学案聚焦“绿叶中色素的提取和分离”“捕获光能的色素和结构”两大核心考点，以实验原理-步骤-结果分析为线索系统梳理色素提取分离实验，结合色素吸收光谱、叶绿体结构功能构建理论体系，通过问题链引导学生自主关联实验操作与光合色素作用机理，形成层次分明的知识网络。 亮点在于自主诊断与探究实践设计，开篇设置基础判断题自测色素提取分离操作正误，重难知识模块嵌入韭菜色素实验分析任务，真题演练环节精选2025年山东卷等高考题强化科学思维。配套误差分析表帮助学生自主归因实验失误，教师可依据学情数据指导个性化复习，有效培养学生的探究实践能力与自主复习素养。

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.绿叶中色素的提取和分离 2025·山东卷T13 2025·河北卷T5 2025·黑吉辽蒙卷T11 2024·贵州卷T3 1.命题特点：命题重点有色素的提取与分离、色素种类及作用。 2.备考重点：色素的提取与分离实验与其他教材实验的融合；光合色素与光合作用的融合；色素功能的实验探究 2.捕获光能的色素和结构 2025·黑吉辽蒙卷T10 2025·甘肃卷T17 2025·江苏卷T21 2025·山东卷T21 2024·湖北卷T4 2024·河北卷T19 考点一　绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 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 （1）实验结果 （2）结果分析 ①色素带条数与色素种类有关，四条色素带说明有　　　　色素。 ②叶绿素a的含量　　　　，所以该色素带最宽；而胡萝卜素含量　　　　，所以其色素带最窄。 ③胡萝卜素在层析液中　　　　　　　，所以扩散最快。 1.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）（　　） 2.分离菠菜叶中的色素时，因层析液有挥发性，需在通风好的条件下进行。（2025·黑吉辽蒙卷）（　　） 3.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸条上扩散得越慢。（　　） 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）（　　） 如图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行色素提取和吸收光谱实验，分析回答有关问题： （1）在做提取韭黄色素实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响　　　　（填“大”或“不大”），原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）“结果②”中吸收光谱最明显的差异出现在　　　　区段。 （3）某实验小组得到的韭菜色素提取液颜色过浅，可能的原因是什么？ （4）该实验能说明光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请说明得出这一结论的依据。 绿叶中色素的提取和分离实验中的误差分析 绿叶中色素的提取和分离实验 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.利用双向纸层析法可先后分离苋菜中的光合色素和花青素。将色素提取液滴在滤纸上，先使用有机层析液层析，随后滤纸旋转90°使用蒸馏水继续层析，结果如图，其中数字代表不同类型的色素。下列叙述正确的是（　　） A.在有机层析液中溶解度最大的是4色素 B.花青素色素点可能分布在③位点 C.提取色素时未加入碳酸钙会导致1、2色素点变浅 D.与光合色素一样，花青素是能吸收光能进行光合作用的色素 考点二　捕获光能的色素和叶绿体的结构和功能 1.叶绿体中色素的吸收光谱分析 由图可以看出： 提醒：色素的作用除了吸收光能，还有传递、转化光能。类胡萝卜素不吸收红光。影响叶绿素合成的因素有光照、温度、无机盐（N和Mg）等。 教材拾遗：〔必修1 P99“图5－12”“旁栏思考”及P101“拓展应用”〕 （1）从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽。 （2）研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片（比如同一植物底层叶片）中叶绿素a/b降低，弱光下的吸光能力增强，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。 （3）植物工厂里不用发绿光的光源是因为绿光波长的光被光合色素吸收的最少。 2.叶绿体的结构适于进行光合作用 （1）叶绿体的结构模式图 图示叶绿体的结构，图中标号①②表示外膜、内膜，③④⑤依次为　　　　　、　　　　　、　　　　　　　。叶绿体基质中含有水分、无机盐和有机物（如糖类、ATP、蛋白质、核酸等）。吸收光能的色素分布于　　　，与光合作用有关的酶分布在　　　。（填标号） （2）叶绿体的功能——进行　　　　　　的场所 （3）叶绿体功能的实验验证 ①恩格尔曼实验在实验材料的选取上的巧妙之处是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。 ②恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　。 ③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？ 1.叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。 〔必修1 P99正文〕（　　） 2.生物光合作用的场所不一定是叶绿体，没有叶绿体的生物也可以是自养型生物。（　　） 3.叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内膜上，酶分布于类囊体膜上和叶绿体基质中。 〔必修1 P101正文〕（　　） 4.恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体是光合作用的场所。 〔必修1 P101正文〕（　　） 光合色素种类和功能的实验分析 1.（2025·河南平顶山模拟）如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是（　　） A.由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光 B.曲线3对应的色素叶绿素a的颜色为蓝绿色 C.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少 D.土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少 2.（2025·江西南昌模拟）经甲基磺酸乙酯诱变籼稻，获得黄绿叶突变体y。研究者提取野生型及突变体y的光合色素并测定其含量，结果如图所示，下列叙述错误的是（　　） A.突变体y叶片颜色变化与叶绿素含量变化有关 B.实验时常用无水乙醇提取绿叶中的各种光合色素 C.将籼稻幼苗遮荫处理后可得到类似突变体y的表型 D.光合色素所吸收的光能可直接转换成有机物中的化学能 叶绿体结构分析与功能探究 3.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 4.（2025·山西朔州模拟）如图为叶绿体亚显微结构模式图，下列关于其结构与功能的叙述正确的是（　　） A.叶绿体普遍分布在植物体的所有细胞中 B.叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色 C.同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积 D.吸收光能的色素都分布在①外膜上 5.（2025·辽宁大连模拟）1881年，恩格尔曼利用水绵和好氧型细菌做了证明叶绿体是光合作用的场所及光合作用主要吸收红光和蓝紫光两个实验。对这两个实验的分析中，错误的是（　　） A.都是在已知光合作用需要光的前提下进行 B.都要用极细的光束对水绵临时装片进行照射 C.都要以好氧型细菌聚集的部位作为实验指标 D.都要将临时装片放在没有空气的小室中进行实验 一、命题角度练 角度一 结合绿叶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 3.（2023·江苏高考12题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（　　） 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 角度二 结合捕获光能的色素，考查科学思维 4.（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 5.（2022·湖北高考11题）某植物的2种黄叶突变体表现型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g－1），结果如表。下列有关叙述正确的是（　　） 植林类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1 235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.35 A.两种突变体的出现增加了物种多样性 B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C.两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致 D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 二、长句表达练 6.（2024·河北高考19题节选）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用　　　　　　作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。 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.有机溶剂　层析液 2.􀀁防止色素被破坏　􀀂无水乙醇　􀀃细、直、匀　􀀄滤液细线 3.（1）􀀁最少　􀀂最高　􀀃最快　􀀄最多　􀀅最低　􀀆最慢　（2）①四种　②最多　最少　③溶解度最大 基础诊断 1.×　提示：在进行色素层析时，色素滴加部位不能浸入层析液，否则色素会溶解在层析液中，无法在滤纸条上进行层析分离。 2.√ 3.×　提示：溶解度越高扩散得越快。 4.×　提示：防止叶绿素被破坏。 重难知识·探究 （1）不大　研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，因此不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大　（2）红光 （3）提示：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。 （4）提示：比较两组实验的结果①，韭菜组中有橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色四条色素带，而韭黄组只有橙黄色、黄色两条色素带。 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.B　在有机层析液中溶解度最大的色素是1胡萝卜素，呈橙黄色，A错误；由题意可知，花青素是一种水溶性色素，用有机层析液时不能被层析分离，仍在色素点样处，再被蒸馏水分离会移动至③处，B正确；用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙的作用主要是防止研磨过程中叶绿素被破坏，因此提取色素时未加入碳酸钙会导致3、4色素点变浅，C错误；光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素等，它们主要溶于有机溶剂；而花青素则是一种水溶性色素，不能吸收光能用于光合作用，主要用于植物的生存适应（如抗逆、吸引传粉者等），D错误。 考点二 必备知识·夯基 1.①叶绿素b　②叶绿素a　可见光　红光和蓝紫光　蓝紫光 2.（1）类囊体　基粒　叶绿体基质　③　③⑤　（2）光合作用　（3）①选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位　②排除氧气和极细光束外的其他光的干扰 ③提示：这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。 基础诊断 1.√　2.√ 3.×　提示：叶绿体中的色素主要分布在叶绿体类囊体膜上，酶分布于类囊体膜上和叶绿体基质中。 4.×　提示：恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。 关键能力·提升 1.C　类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光（400～500 nm波长的光）。从图中可以看出，曲线1在400～500 nm波长处有吸收峰，曲线1代表类胡萝卜素，所以类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光，A正确；叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。曲线3主要吸收红光和蓝紫光，是叶绿素a的吸收光谱，所以曲线3对应的色素叶绿素a的颜色为蓝绿色，B正确；由图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能增多，C错误；叶绿素吸收420～ 470 nm波长的光较多。当缺镁时，叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420～470 nm波长的光变少，则植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少，D正确。 2.D　据图分析，黄绿叶突变体y的叶绿素含量降低，A正确；各种光合色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中，B正确；光是合成叶绿素的必要条件，将籼稻幼苗遮荫处理，叶绿素合成减少，类胡萝卜素含量比例增多，可得到类似突变体y的表型，C正确；光合色素所吸收的光能不能直接转换成有机物中的化学能，D错误。 3.D　由题意可知，图甲表示叶绿体结构模式图，叶绿体基粒由类囊体堆叠形成，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的叶绿体（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。 4.B　植物的根尖细胞不含有叶绿体，A错误；叶绿素在高等植物体内有叶绿素a和叶绿素b两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，B正确；叶绿体的内膜没有扩大受光面积，而类囊体堆叠形成基粒极大地扩展了受光面积，C错误；吸收光能的色素分布在③类囊体的薄膜上，D错误。 5.B　实验目的为证明叶绿体是光合作用的场所及光合作用主要吸收红光和蓝紫光，在此之前已经知道光合作用需要光，A正确；证明叶绿体是光合作用的场所，需要将极细的光束照射有无叶绿体两种部位，而证明光合作用主要吸收红光和蓝紫光，则是用透过三棱镜的光照射临时装片上的水绵，B错误；两个实验都要以好氧型细菌聚集的部位作为实验指标，为排除环境氧气的干扰，要将临时装片放在没有空气的小室中进行实验，C、D正确。 【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；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。 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.B　提取叶绿体中的色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线过粗，从而在分离中出现色素带重叠的现象，B正确；该实验只能定性分析色素的种类及溶解度等，无法准确测定滤液中各种色素的含量，C错误；花青素是水溶性色素，不可通过该实验中的有机溶剂提取，D错误。 4.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。 5.D　两种突变体的出现增加了遗传（基因）多样性，但并无生殖隔离，仍为同一物种，A错误；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，由表中两种突变体的叶绿素、类胡萝卜素的含量可判断，突变体1比突变体2吸收红光的能力更强，B错误；根据题干信息可知，两种黄叶突变体的表现型相似，表中两种突变体的光合色素含量有差异，可能是同一基因突变方向不同导致的，所以不能确定是由不同基因的突变所致，C错误；分析表中数据可知，与野生型相比，黄叶突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值都大幅度下降，由此可推断，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，导致突变体的叶片呈黄色，D正确。 6.无水乙醇　叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $