5.4.1 捕获光能的色素和结构 （Word学生用书）-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中生物必修一（人教版）

本讲义聚焦“捕获光能的色素和结构”核心内容，系统梳理“绿叶中色素的提取和分离”实验原理与方法，色素的种类、作用及吸收光谱，叶绿体的结构特点，构建“实验操作-色素特性-结构功能”的学习支架。 该资料通过实验探究（如提取分离步骤分析、异常现象讨论）培养科学思维与探究实践能力，结合恩格尔曼实验体现结构与功能观（生命观念）。课中问题探讨辅助教学，课后练习题与归纳总结帮助学生查漏补缺。

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 主干梳理 1.（1）①无水乙醇　②溶解度　随层析液在滤纸上扩散得快 （2） （3）􀀁SiO2和CaCO3　􀀂无水乙醇　􀀃单层尼龙布　􀀄棉塞 􀀅重复画1～2次　􀀆胡萝卜素　􀀇叶黄素　􀀈叶绿素a　􀀉叶绿素b 2.3/4　1/4　叶绿体 3.可见光　红光和蓝紫光　蓝紫光 边角叩问 1.（1）无色　由于太阳光由七色光组成，绿色植物进行光合作用主要利用红光和蓝紫光，所以用无色透明的塑料薄膜，植物可获得更多的光能　（2）蓝紫光或红光　在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光或红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高 2.可见光 概念辨析 （1）×　（2）× （3）×　提示：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。 （4）× （5）×　提示：吸收光能的有关色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。 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）防止色素带不整齐　细、齐、直，还要重复画几次　（3）色素会被层析液溶解，不能在滤纸上扩散　（4）②④①③　（5）①胡萝卜素　②叶黄素　③叶绿素a　④叶绿素b 即学即练 1.C　提取绿叶中的色素时，加入二氧化硅的目的是使研磨充分，A正确；由题图分析可知，甲组滤纸条从上往下第三条色素带含有的色素是叶绿素a，颜色是蓝绿色，B正确；乙组是用蒸馏水分离色素，光合色素不溶于蒸馏水，故滤液细线处的颜色是深绿色，C错误；紫红色的花青素分布在液泡中，为水溶性，因此乙组滤液细线上方的色素带的颜色是紫红色，D正确。 2.A　绿叶中色素总量中，叶绿素（②叶绿素b＋③叶绿素 a）约占3/4，类胡萝卜素（①）约占1/4，A正确；纸层析法是分离色素的方法，提取色素常用无水乙醇（或丙酮），B错误；叶绿素（②③）主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，不是内膜，C错误；波长小于400 nm的光属于紫外光，光合作用所利用的光都是可见光，波长是400～760 nm，因此无吸收波峰，D错误。 知识点二 主干梳理 1.椭球形或球形 2.类囊体　色素和酶 3.（2）光束照射　所有受光　（3）叶绿体　叶绿体 4.（1）色素分子　（2）类囊体薄膜　叶绿体基质 概念辨析 （1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）× 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 1.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。 2.B　由题图可知，需氧细菌主要集中分布在极细光束照射的叶绿体附近，说明该部位产生了O2，即进行了光合作用，由此可推知光合作用的场所为叶绿体，光合作用产生氧气。题述实验未体现光合作用产生淀粉和光合作用所需要的原料。 【随堂热练】 1.D　色素的量合适才能使分离效果明显，故D错误。 2.B　二氧化硅的作用是使研磨更充分（增加色素提取量），若未加二氧化硅，会导致色素提取量减少（所有色素带颜色变浅），不会单独破坏③④，A错误；无水乙醇是提取色素的溶剂，若研磨时加入过量无水乙醇，会导致色素浓度降低，分离后所有色素带的宽度（代表色素含量）都会大幅变窄，B正确；洋葱鳞片叶外表皮不含叶绿素，无法用于提取绿叶中的光合色素。实验材料应选绿叶（如菠菜叶）， C错误；①是胡萝卜素，在层析液中溶解度最大（随层析液扩散最快，位于滤纸条最上方）；胡萝卜素主要吸收蓝紫光，D错误。 3.D　银杏叶片变黄的原因是温度降低，叶绿素被降解，而类胡萝卜素比较稳定，类胡萝卜素所占比例相对上升，从而使叶片呈现黄色，A正确；两组滤纸条可以同时放入同一烧杯中层析，这样能在相同环境条件下（如温度、层析液挥发速度）进行对比实验，便于直接比较绿叶和黄叶的色素差异，B正确；黄叶是因叶绿素分解导致类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素）占比升高，故黄叶组叶绿素相对含量显著低于绿叶组，C正确；胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，D错误。 4.A　该实验的自变量是光的有无，并不是光的波长，A错误。 5.B　提取色素时加入碳酸钙是为了防止研磨中色素被破坏，加入无水乙醇是为了提取色素，A错误；失绿变黄的叶片叶绿素含量较低，所以色素含量可能是（甲＋乙）＜（丙＋丁），B正确；四种色素都能溶解在层析液中，丁扩散距离最远，说明丁（胡萝卜素）色素的溶解度最大，C错误；甲为叶绿素b，乙为叶绿素a，丙为叶黄素，丁为胡萝卜素，所以甲和乙主要吸收红光和蓝紫光，丙和丁主要吸收蓝紫光，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1课时　捕获光能的色素和结构 1.阐明“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法。 2.说出植物捕获光能的色素的种类和作用。 3.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 知识点一　捕获光能的色素 1.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 2.绿叶中色素的种类及分布 3.叶绿体中色素的吸收光谱分析 由图可以看出： 1.（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。 （1）冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择　　　　（填“红色”“蓝色”或“无色”）的大棚塑料薄膜，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。 （2）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　　　　　　　　（填“蓝紫光或红光”或“白光”）的照明灯为蔬菜补充光源，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.（教材P99“学科交叉”）波长小于400 nm的光是紫外光，波长大于760 nm的光是红外光，可见光波长在400 nm～760 nm。光合作用所利用的光都是　　　　。 （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 　下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤，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　　　　　　　　　　。画滤液细线的要求是　　　　　　　　　　　。 （3）色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示（“＋”表示使用，“－”表示未使用），其余操作均正常，他们得到的实验结果对应的图中滤纸条依次为：　　　　　　。 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ 水 ＋ － － － CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － （5）分离叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法，结果会出现不同颜色的4个同心圆，请写出①～④依次对应的色素名称。 归纳总结 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.某生物探究小组以红色苋菜叶片为实验材料，用无水乙醇提取叶片中的色素，如图甲、乙两组分别是以层析液和蒸馏水分离色素得到的结果。已知植物花青素易溶于无水乙醇和蒸馏水，不溶于层析液中，光合色素不溶于蒸馏水。下列叙述错误的是（　　） A.提取色素过程中加入二氧化硅的目的是使研磨充分 B.甲组滤纸条从上往下第三条色素带的颜色是蓝绿色 C.层析后乙组滤液细线处的颜色是无色 D.紫红色的花青素分布在液泡中，乙组滤液细线上方的色素带的颜色是紫红色 2.如图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法正确的是（　　） A.②和③的总含量约占光合色素总量的3/4 B.实验中常用纸层析法提取这些色素 C.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上 D.①在光波长小于400 nm时也可能有吸收波峰 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 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　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。 1.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 2.（2025·黑龙江哈尔滨期末）科学家用水绵进行了如下实验：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气和光照的条件下一段时间，然后用极细的光束照射水绵不同部位，观测到一些部位有需氧细菌积聚，另一些部位则没有需氧细菌积聚（如图所示）。由此得出的结论是（　　） A.光合作用产生淀粉，场所是叶绿素 B.光合作用产生氧气，场所是叶绿体 C.光合作用产生淀粉，需要水 D.光合作用产生氧气，需要二氧化碳 1.下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述中，错误的是（　　） A.加入CaCO3是为了防止色素被破坏 B.加入SiO2有利于破坏叶肉细胞 C.分离色素时塞紧试管口是为了防止层析液的挥发 D.滤纸条上的滤液细线中的色素越少越有利于色素分离 2.在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，有同学得到如图所示的滤纸条（①～④代表色素带）。下列分析正确的是（　　） A.提取时若未加入二氧化硅，会导致③④两种色素因被破坏而颜色变浅 B.若所有色素带宽度均大幅变窄，可能原因是研磨时加入无水乙醇过量 C.实验所用材料可以是洋葱鳞片叶外表皮 D.①在层析液中溶解度最小，且其主要吸收可见光中的蓝紫光 3.（2026·福建三明月考）“门前银杏如相待，才到秋来黄又黄”，秋冬季节银杏叶片变黄后极具观赏价值。某同学用滤纸条和层析液探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列叙述错误的是（　　） A.叶片变黄的原因是温度降低，叶绿素被降解，类胡萝卜素所占比例上升 B.两组滤纸条可置于同一烧杯中层析 C.预期黄叶组的叶绿素相对含量较少 D.胡萝卜素在层析液中的溶解度最小 4.为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和需氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，并放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，错误的是（　　） A.在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成不同波长的光 B.临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中 C.用需氧细菌起指示作用 D.水绵细胞内呈螺旋带状分布的叶绿体有利于实验现象的观察 5.（2026·湖北武汉月考）如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上层析分离的情况，下列叙述正确的是（　　） A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发，加入层析液是为了提取色素 B.若选用同种但失绿变黄的叶片，色素含量可能是（甲＋乙）＜（丙＋丁） C.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D.甲和乙主要吸收蓝紫光，丙和丁主要吸收红光和蓝紫光 完成课后作业　第5章　第4节　第1课时 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $