5.4.1捕获光能的色素和结构知识清单2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学知识清单聚焦“捕获光能的色素和结构”，从绿叶中色素的提取分离实验切入，系统梳理色素的种类、颜色、溶解度、含量及作用，延伸至叶绿体的结构、分布与功能，构建光合作用物质与结构基础的学习支架。 知识链路以实验探究为主线，通过原理阐释、步骤细节及异常现象分析培养科学思维，结合恩格尔曼实验设计及结构功能对比深化探究实践，突出实验与理论结合的学科特色，助力学生形成完整的光合作用认知框架。

5.4光合作用与能量转化 5.4.1捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素 1、绿叶中色素的提取和分离 ⑴.实验原理 ①★提取原理 ：绿叶中色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 提取的方法：萃取法。 试剂：无水乙醇（也可用95%酒精+无水碳酸钠代替）； ②★分离原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高的随层析液在滤纸上扩散得越快，反之则慢 分离的方法：纸层析法 。试剂：层析液 （20份石油醚+2份丙酮+1份苯或93号汽油) ⑵实验步骤：提取色素（称量、剪碎、研磨、过滤）→制备滤纸条→画滤液细线→分离色素→观察记录。 注意事项： ①选新鲜绿色的叶片：色素含量高。 ②无水乙醇的作用：溶解并提取色素。可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替。 ③SiO2的作用：有助于研磨充分。 ④CaCO3的作用是：防止研磨中色素被破坏。 ⑤迅速研磨：减少研磨过程叶绿素的分解，减少酒精的挥发。 ⑥过滤使用：单层尼龙布； 过滤叶脉及二氧化硅等。 若用纱布会吸附色素（相似相溶原理）。 ⑦试管口塞严：防止无水乙醇挥发。 ⑧干燥滤纸：透性好、吸收滤液多。 ⑨剪去两角：使层析液同步到达滤液细线，防止色素沿边缘扩散过快，使色素带扩散不整齐。 ⑩画滤液细线要求：细、直、齐，防止色素带重叠。 ★干燥后重复划线几次：积累更多的色素，使分离后的色素带明显。 ⑪滤液细线不能触及层析液，原因是滤液细线中的色素会被层析液溶解，不能在滤纸上扩散，得不到色素带。 ⑫烧杯要盖培养皿盖：烧杯加盖是为了防止层析液中成分挥发。 ⑶结果分析 ①结果可得出：色素的种类、颜色、溶解度、含量。 ②在滤纸条上自上而下分布的色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。对应的颜色分别是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。 色素的在滤纸上的位置与色素在层析液中的溶解度大小有关，溶解度大的随着层析液在滤纸上扩散快，反之则慢。 溶解度最大的：胡萝卜素；溶解度最小的：叶绿素b ③滤纸条上色素带的宽度体现绿叶中该种色素的含量多少，四种色素的含量由多到少依次是：叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素。【 审题：看清楚问的是色素的名称还是颜色】。 ④绿叶中光合色素包括叶绿素(约占3/4，元素C、H、O、N、Mg)、 类胡萝卜素(约占1/4，胡萝卜素组成元素：C、H，叶黄素组成元素：C、 H 、O)。 ⑤与类胡萝卜素的元素相比，叶绿素还含有 N、Mg。 ⑥★与蓝细菌（藻蓝素和叶绿素）含有的光合色素的种类不完全相同。 ⑷实验异常现象分析 ①滤纸条上色素带均较浅：未加二氧化硅；一次性加入无水乙醇过多；选材叶脉多、叶肉细胞少 。 ②下面两条色素带较浅：未加碳酸钙；叶片泛黄。 ③看不见色素带：滤液细线触到层析液；用清水提取色素；忘记画滤液细线。 ④色素带重叠：滤液细线不直、不齐；滤液细线过粗、滤纸未经干燥处理；滤纸条一端两角剪的不对称。 ⑤若取材和提取过程都正确，还是看不到色素带：滤液细线触到层析液。 ⑸.叶片颜色原因分析 ①正常叶片为绿色：叶绿素含量较高，且对吸收绿光最少，大部分绿光被反射。 ②秋天叶色变黄：秋天温度低，叶绿素不稳定，叶绿素分解，表现出叶黄素的颜色。 ③秋天枫叶变红：秋天温度低，叶绿素不稳定，叶绿素分解，表现出液泡中色素的颜色。 ④液泡中花青素：水溶性，提取试剂为清水 （红叶李+95%酒精--5条色素带从上到下依次是橙黄、黄、蓝绿、黄绿、红） 1. 光合色素的作用 ①光合色素吸收的光都可用于光合作用。 ②一般情况下，光合作用利用的光都是可见光，不可以利用红外光、紫外光。 ③叶绿素主要吸收红光(600多nm-700nm) 和蓝紫光(400-500nm), ④类胡萝卜素（图中曲线①）主要吸收蓝紫光(400-500nm), ⑤类胡萝卜素只在蓝紫光区有吸收， ⑥叶绿素b（图中曲线②）在蓝紫光吸收峰值高于叶绿素a（图中曲线③） ⑦叶绿素b 两个波峰的距离比叶绿素a 的近。 ⑧★可将色素提取液用红光照射，来测定叶绿素含量，而不能用蓝紫光。 原因：叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光，叶绿素吸收红光而类胡萝卜素不吸收红光。 3.应用 大棚：无色透明的薄膜 ★大棚补光：红光或蓝紫光(相同强度不能补白光，因为有些光不能被吸收) 1、 叶绿体的结构适于进行光合作用 1 .叶绿体的结构： 与线粒体相同，均有两层膜；含有DNA和RNA ；均与能量转换有关。 叶绿体增大膜面积的方式：类囊体堆叠形成基粒(不是内膜形成的)； 线粒体增大膜面积的方式：内膜向内折叠形成嵴。 叶绿体中含有葡萄糖，线粒体中不含葡萄糖。 叶绿体中发生水的光解，线粒体中有氧呼吸第三阶段生成水。 2.与光合作用有关的色素分布在：类囊体薄膜上；光合色素的作用：吸收、传递、转化光能（捕获光能） 。 3.与光合作用有关的酶分布在：类囊体薄膜和叶绿体基质中。 4.并不是所有的植物细胞都有叶绿体：如根尖分生区、表皮细胞等。 5.没有叶绿体的细胞不能光合作用。(×) 例如：蓝细菌--有叶绿素和藻蓝素 没有叶绿体的植物细胞不能光合作用。( √ ) 没有线粒体的细胞不能有氧呼吸。(×) 例如：好氧细菌。 没有线粒体的真核细胞不能有氧呼吸。( √ ) 例如：哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫细胞 6.叶绿体的功能 ⑴恩格尔曼实验实验一 选材：①水绵，叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察； ② 好氧细菌，可以准确判断出释放02的部位。 实验开始前，临时装片的状态：隔绝空气、黑暗、临时装片中含有NaHCO3稀溶液（提供CO2)。 实验设计：①没有空气的黑暗环境排除了02和光的干扰； ②用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验： ③临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。 实验结论：光合作用释放02；光合作用场所为叶绿体 。 ⑵恩格尔曼实验实验二 实验结论：光合作用主要吸收红光和蓝紫光。 学科网（北京）股份有限公司 $