第2单元 第13讲 捕获光能的色素和结构(教参Word版)-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（多选）

该高中生物学高考复习讲义聚焦捕获光能的色素（种类、吸收光谱）和叶绿体结构功能核心考点，以结构与功能观构建“色素-光谱-叶绿体-功能”逻辑体系。通过必备知识复盘、关键能力提升、探究实践、真题研析环节，形成“基础-能力-实验-真题”系统链条，帮助学生突破色素分析、实验操作难点。 资料突出探究实践与科学思维融合，设计“研磨添加物作用对比”“滤液细线画法优化”等实验探究活动，引导学生分析现象归纳原理。选取近三年高考题如2024贵州卷叶绿素测定题，拆解命题规律，分层设置练习，确保高效掌握考点，为教师把控节奏、提升学生应考能力提供支持。

第13讲　捕获光能的色素和结构 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 运用结构与功能观，分析叶绿体结构适于进行光合作用的特点；通过分析恩格尔曼实验，归纳总结叶绿体的功能 科学 探究 通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，培养学生的实验探究能力 社会 责任 通过分析叶绿体色素吸收光谱在农业生产中的应用，养成关心生产生活实际的责任意识 考点　捕获光能的色素和结构 [必备知识·复盘] 1．捕获光能的色素 (1)叶绿体中色素的种类和颜色 (2)叶绿体中色素的吸收光谱 ①吸收光谱实验 在色素溶液与阳光之间，放置一块三棱镜。阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成 不同颜色的光带 ，称为光谱。分别让不同颜色的光照射 色素溶液 ，就可以得到色素溶液的吸收光谱。 ②叶绿体中色素的吸收光谱分析 2．叶绿体 1．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段。(2024·贵州卷，3D)(×) 2．利用月季花瓣大量提取叶绿素。(2024·北京卷，12B)(×) 3．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。(2023·全国乙卷，2C)(√) 4．叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。(×) 1．(必修1 P99“学科交叉”改编)通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用吗？ 答案：不能。可见光的波长范围是390～760 nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于390 nm的光是紫外光；波长大于760 nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。 2．(必修1 P99“旁栏思考”)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？ 答案：绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。 3．(情景探究)如图是绿色植物叶肉细胞中光合色素吸收光谱的示意图，回答以下问题。 (1)Z表示什么色素？在自然光照下呈现什么颜色？有怎样的功能？ 提示：Z表示叶绿素a。在自然光照下呈现蓝绿色。主要吸收红光和蓝紫光。 (2)X、Y分别表示什么色素？主要分布的具体部位在哪里？ 提示：类胡萝卜素、叶绿素b。叶绿体的类囊体薄膜。 (3)蓝细菌细胞中不含图中任意一种光合色素吗？说明理由。 提示：不是。蓝细菌细胞能进行光合作用，因为其细胞中含有叶绿素和藻蓝素，即蓝细菌细胞中含有图中的Y和Z。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过色素的种类和功能考查信息提取能力　 1．火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。下列相关分析正确的是(　　) A．火龙果植株主要吸收红光和蓝光的光合色素是类胡萝卜素 B．火龙果植株中能够吸收红光和蓝光的色素存在于液泡中 C．据图可知，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光 D．该研究的自变量是不同光源 解析：：C　[火龙果植株主要吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素，A错误；火龙果植株中能够吸收红光和蓝光的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上，B错误；根据实验结果可知，红光＋蓝光平均花朵数多于红、蓝光单光源，因此三种补光光源中效果最佳的是红光＋蓝光，C正确；该实验探究同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，可知自变量为补光光源的种类和补光的时间，D错误。] 2．研究发现，不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。在适当遮光条件下，叶绿素a与叶绿素b的比值会降低，以适应环境。如图为绿叶中色素的吸收光谱，其中②表示叶绿素b，③表示叶绿素a。下列叙述错误的是(　　) A．叶片在640～660 nm波长光下释放氧气主要是由叶绿素参与光合作用引起的 B．利用纸层析法分离色素时，②对应的条带离画线处最近 C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C3的量增加 D．弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 解析：：C　[只有叶绿素能吸收640～660 nm波长光，此波长下，释放氧气是叶绿素吸收、传递、转化光能引起的，A正确；叶绿素b的溶解度最低，扩散速度最慢，利用纸层析法分离色素时，②叶绿素b对应的条带离画线处最近，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，光照增强，色素吸收的光能增多，光反应增强，ATP和NADPH增多，短时间内C3的量减少，C错误；②叶绿素b弱光下含量增高，可能有利于植物对弱光的利用，D正确。] ◆[提升点2]　通过叶绿体的结构考查获取信息能力　 3．叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是(　　) A．叶绿体中的色素的合成都需要Mg2＋和光照 B．H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中 C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D．光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的 解析：：D　[只有叶绿素的合成才需要Mg2＋和光照，A错误；水的光解是光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误；CO2的固定发生在暗反应过程中，场所为叶绿体基质，C错误；光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的，D正确。] 探究实践六　绿叶中色素的提取和分离　　对应学生P67 1．实验原理 2．实验步骤 (1)提取色素 ①研磨： 操作图解 添加物质 作用 无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 研磨充分 碳酸钙 保护色素 ②过滤：用　单层尼龙布　过滤→收集滤液。 (2)分离色素 主要操作 操作要点 操作目的 制备滤纸条 一端剪去两角 保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐 画滤液 细线 用毛细管吸取色素滤液，沿铅笔线均匀画一条滤液细线 滤液细线要细、直、齐，使各色素扩散的起点相同 待滤液干后，再画1～2次 使滤液细线上有较多的色素 层析 层析液不能触及滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，而不会沿滤纸条向上扩散 3.实验结果分析 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 a 胡萝卜素 橙黄色 最少 最大 最快 b 叶黄素 黄色 较少 较大 较快 c 叶绿素a 蓝绿色 最多 较小 较慢 d 叶绿素b 黄绿色 较多 最小 最慢 影响色素带颜色深浅的“四大”因素 (1)未加SiO2，研磨不充分。 (2)未加CaCO3或加入过少，叶绿素分子被破坏。 (3)菠菜叶放置时间长，滤液色素少。 (4)一次加入无水乙醇过多，色素浓度低。 1．色素带的条数与色素种类的相关性说明了什么问题？ 答案：四条色素带说明含有四种色素(即色素带数等于色素种类数)。 2．色素带的宽窄与色素含量的相关性说明了什么问题？ 答案：色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 3．色素带扩散速度与溶解度的相关性说明了什么问题？ 答案：扩散速度越快说明溶解度越高。 1．(2023·江苏高考)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 解析：：B　[用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；画滤液细线时要间断画2～3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确；该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各种色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误；花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。] 2下列有关叶绿体中色素提取与分离实验及创新改进的说法中，不合理的是(　　) A．设计一个对照实验，一组在研磨前加CaCO3，另一组不加，然后按规定步骤研磨，观察现象，可探究CaCO3加与不加对实验的影响 B．秋季使用黄色或红色叶片做实验材料可以证明叶片中不含叶绿素 C．把滤液细线画的宽一点做层析可以探究滤液细线的宽度对实验的影响 D．用不同量的绿叶作实验，实验不同浓度的滤液对实验结果的影响可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响 解析：：B　[探究CaCO3加与不加对实验的影响实验中，自变量为是否加CaCO3，因此一组在研磨前加CaCO3，另一组不加，然后按规定步骤研磨，观察实验现象，A正确；植物细胞叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，而红色叶片的颜色是因为液泡中的花青素，与叶绿体中的色素无关，B错误；把滤液细线画的宽一点做层析，与正常宽度做对比，可以探究滤液细线的宽度对实验的影响，C正确；用不同量的绿叶作实验，实验不同浓度的滤液对实验结果的影响可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响，D正确。] [真题研析]——浸润素养 [例]　(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，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 [关键信息点] ① 探究不同光照强度对叶色的影响(叶绿素形成受光照影响) ② 分光光度法测色素含量(吸光度与吸光物质浓度有关) 解析：：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。] [真题品悟]——厚积素养 [考向]　绿叶中色素的提取和分离　 1．(2025·山东卷)“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 解析：：B　[提取色素用的是新鲜的绿叶，若进行烘干处理会破坏其中的色素，B错误。] 2．(2025·贵州卷)牡丹绿色系品种“豆绿”开花初期花瓣绿色逐渐加深，中后期逐渐褪绿转为淡粉色。叶绿素是影响该花呈色的主要色素，其合成与降解需多种酶参与。回答下列问题。 (1)开花初期花瓣绿色逐渐加深，影响这一过程的主要环境因素是　____________　，叶绿素分布在叶绿体的　____________　上，开花初期叶绿素使花呈现绿色的原因是　__________________________________________________　。 (2)为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在不同时间取样，并将样品低温保存，低温保存的目的　____________________________　。用于提取“豆绿”花瓣中叶绿素的试剂是　____________　。 (3)研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢相关基因的表达影响叶绿素含量。下图所示为“豆绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素含量的影响。据图推测，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量变化的根本原因可能是　____________________________________________　。(答出2点) 解析：：(1)牡丹绿色系品种“豆绿”开花初期花瓣绿色逐渐加深，中后期逐渐褪绿转为淡粉色。叶绿素是影响该花呈色的主要色素，其合成与降解需多种酶参与，酶活性受温度的影响，此外叶绿素还会在光下分解，据此推测，开花初期花瓣绿色逐渐加深，影响这一过程的主要环境因素是温度和光照，叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，开花初期叶绿素使花呈现绿色的原因是叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光，因此花瓣呈现绿色。 (2)为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在不同时间取样，并将样品低温保存，这是因为低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解，因而便于叶绿素含量的检测。用于提取“豆绿”花瓣中叶绿素的试剂是无水乙醇，这是根据叶绿素能溶解到有机溶剂中设计的。 (3)研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢相关基因的表达影响叶绿素含量。题图所示为“豆绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素含量的影响。图中显示，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量比对照组增多，据此推测，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量变化的根本原因可能是PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达。 答案：(1)温度和光照　类囊体薄膜　叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，绿光被反射出来 (2)低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解　无水乙醇 (3)PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达 学科网（北京）股份有限公司 $