5.4.1 捕获光能的色素和结构（分层练）2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

**基本信息** 以基础认知-实验进阶-综合应用三级分层设计，覆盖色素与叶绿体结构核心知识点，通过概念辨析、实验操作分析及跨情境探究，强化生命观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|色素种类/含量、叶绿体结构组成|如第1题考查色素含量比例，直接强化结构与功能观| |实验进阶|提取分离实验操作、现象分析|如第3题分析缺镁对色素带影响，培养科学思维| |综合应用|实验数据解读、环境适应分析|如第10题结合迁移率与标准品对比，提升探究实践能力|

第四节 （一）捕获光能的色素和结构 学科网（北京）股份有限公司 知识点一 捕获光能的色素 1.植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列关于叶绿体中色素的叙述，错误的是( ) A.绿叶中的色素有4种，其中叶绿素含量约占1/4，类胡萝卜素含量约占3/4 B.叶绿体中的色素与光能的捕获有关，其中叶绿素中含有镁元素 C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其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快 2.某生物兴趣小组为了探究光合色素的种类及其吸收光谱，进行了相关实验。如图1所示是绿叶中色素分离的结果，图2是绿叶中色素的吸收光谱图。下列叙述正确的是( ) A.乙为叶绿素b，是叶绿体中含量最多的色素 B.分离色素时，色素在层析液中的溶解度高低为乙>甲>丙>丁 C.图2中①曲线指的是类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光 D.叶片呈绿色的主要原因是叶绿体中色素对550nm左右波长的光吸收很多 3.某生物兴趣小组利用菠菜叶片进行“绿叶中色素的提取和分离”实验。下列有关该实验的叙述，正确的是( ) A.提取色素时，加入无水乙醇的目的是分离色素 B.画滤液细线时，应连续、快速地在滤纸条上画3~4次，以增加色素含量 C.滤纸条上色素带的宽度反映了色素在层析液中的溶解度大小 D.若用缺镁的菠菜叶片进行实验，则滤纸条上靠近滤液细线的两条色素带会变窄 4.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置。下列相关叙述错误的是( ) A.可用无水乙醇提取绿叶中的色素 B.分离色素前需要将色素提取液滴加在a处 C.在层析液中溶解度越高的色素在滤纸上分离出来的色素带越宽 D.实验得到的4个同心圆环中，最里面的一个圆环呈黄绿色 5.下列关于“绿叶中色素的提取与分离”实验的操作和分析，正确的是( ) A.研磨液过滤时，漏斗基部放一块单层棉纱布，进行过滤 B.画滤液细线时，要用毛细吸管连续重复画2～3次 C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多 D.若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 知识点二 叶绿体的结构适于进行光合作用 6.甲图为叶绿体的结构模式图，乙图为甲图中部分结构放大后的模式图。下列叙述错误的是( ) A.甲图的④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA B.甲图的③大大地扩展了叶绿体的受光面积 C.乙图所示结构属于甲图中的③ D.甲图中的①②和乙图的结构和成分完全相同 7.下图为叶绿体结构模式图，下列叙述错误的是( ) A.光合作用所需的色素分布在结构①②③上 B.叶绿体通过结构③堆叠扩大膜面积 C.光合作用所需的酶分布在结构③和④中 D.恩格尔曼的实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气 8.羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。某同学将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析正确的是( ) A.分离后的色素3对应的颜色为黄绿色 B.色素1、2、3、4分布于叶绿体中，色素5可能分布于植物的液泡中 C.色素1、2主要吸收红光和蓝紫光，色素3、4主要吸收蓝紫光 D.可以使用体积分数为95%的乙醇和适量无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行分离 9.拟南芥叶肉细胞内叶绿体在弱光下和强光下的移动情况分别如图①和②所示。下列说法错误的是( ) A.弱光下叶绿体向光源侧移动，形成与入射光垂直的角度，从而最大限度地吸收光 B.强光下叶绿体的角度调整为与光照的方向平行，从而增加对光能的吸收 C.正常情况下，强光可以导致叶片颜色变淡，与叶绿体中色素减少有关 D.叶绿体可能通过细胞骨架的牵引实现位置和角度的快速改变，以适应光强变化 10.某同学用菠菜叶做色素的提取和分离实验，用纸层析法分离色素，滤纸条上分离出5条色素带，计算出每条色素带的迁移率如图1所示。可以确定最下面的两条色素带分别为叶绿素a和叶绿素b,但上方还有三条色素带。为了弄清这些色素带的成分，该同学做了β-胡萝卜素和叶黄素的标准品迁移率的对比，结果如图2所示，请回答下列问题： (1)实验中可以用______提取菠菜叶中的色素。色素带的迁移率与_____有关。 (2)菠菜叶中光合色素的功能是_________。叶绿素a的颜色是______。 (3)根据图2实验结果可以推测β-胡萝卜素和叶黄素分别对应图1中的色素带______。 (4)若将实验材料改为苋菜叶，其他操作都相同，则最后在滤纸条上多出了一条红色的色素带，该色素带大概位于________。 答案以及解析 1.答案：A 解析：A（×）绿叶中的色素有4种，其中叶绿素含量约占3/4，类胡萝卜素含量约占1/4；B（√）叶绿体中的色素与光能的捕获有关，叶绿素中含有镁元素；C（√）类胡萝卜素（包括叶黄素和胡萝卜素）主要吸收蓝紫光，故不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其在蓝紫光区有吸收峰；D（√）各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，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快。 2.答案：C 解析：AB（×）分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高，扩散速率越快。根据图1中色素扩散距离可知，色素在层析液中的溶解度高低顺序为甲（叶绿素b）<乙（叶绿素a）<丙（叶黄素）<丁（胡萝卜素），乙（叶绿素a）是叶绿体中含量最多的色素。C（√）图2中①曲线仅在蓝紫光区（400~500nm）有吸收峰，符合类胡萝卜素主要吸收蓝紫光的特点。D（×）叶片呈绿色的主要原因是叶绿体中色素对550nm左右波长的光吸收很少，该波长的光被反射出来。 3.答案：D 解析：A（×）提取色素时，无水乙醇的作用是溶解并提取色素，分离色素使用的是层析液。B（×）画滤液细线时，需等上次画出的滤液细线晾干后再重复画2～3次，连续、快速地画线会导致滤液细线过粗且不整齐，影响分离效果。C（×）滤纸条上色素带的宽度反映的是色素的含量；色素带在滤纸条上的位置反映了色素在层析液中的溶解度，溶解度越大的色素在滤纸条上扩散越快。D（√）镁是合成叶绿素的必需元素，缺镁会导致叶绿素a、叶绿素b合成不足，因此滤纸条靠近滤液细线的两条色素带会变窄。 4.答案：C 解析：A（√）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故可用无水乙醇提取绿叶中的色素；B（√）将提取的色素提取液滴在a处，b处连接层析液；C（×）在层析液中的溶解度越大的色素，在定性滤纸上的扩散速度越快，即在滤纸上分离出来的色素带距离a点越远，色素带宽度与其含量呈正相关，与溶解度无关；D（√）实验结果应是得到四个不同颜色、不同大小的同心圆环，从外向内对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,其中叶绿素b呈黄绿色。 5.答案：C 解析：过滤研磨液时漏斗基部放置单层尼龙布，棉纱布纤维间隙大，色素会流失，不能用棉纱布，A错误；画滤液细线，每画一次需等待滤液干燥后再重复，不可连续重复画线，否则细线过粗色素重叠，B错误；叶片色素中叶绿素a、叶绿素b含量约占3/4，类胡萝卜素仅1/4，因此提取液呈绿色，C正确；红色苋菜叶中花青素溶于水，不溶于层析液，层析时不会形成色素带，只有4条光合色素带，D错误。 6.答案：D 解析：A（√）甲图的④为叶绿体基质，含有光合作用所需的酶，还含有DNA和RNA；B（√）甲图的③为基粒，类囊体堆叠形成基粒极大地扩展了叶绿体的受光面积；C（√）乙图所示结构表示类囊体薄膜，属于甲图中的③；D（×）生物膜功能的复杂程度与蛋白质的种类和数量有关，甲图中的①②（叶绿体的双层膜）与乙图中类囊体薄膜功能不同，结构和成分相似，但不完全相同。 7.答案：A 解析：①是叶绿体外膜，②是叶绿体内膜，①②上不含光合色素，光合色素分布在③类囊体上，A错误。叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒来增大膜面积，B正确。③类囊体的膜上和④叶绿体基质中含有与光合作用有关的酶，C正确。恩格尔曼用水绵和需氧细菌进行实验，证明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用放氧，D正确。 8.答案：B 解析：色素3(叶绿素a)对应的颜色为蓝绿色，A错误；光合色素(色素1、2、3、4)分布于叶绿体中，水溶性色素5可能分布于植物的液泡中，B正确；类胡萝卜素(色素1、2)主要吸收蓝紫光，叶绿素(色素3、4)主要吸收红光和蓝紫光，C错误；可用无水乙醇提取绿叶中的色素，也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替无水乙醇对光合色素进行提取，而分离色素使用的是层析液，D错误。 9.答案：B 解析：A（√）弱光下，叶绿体不仅会向光源侧移动，还会将自身调整为与入射光垂直的角度，以最大面积朝向光源，尽可能多地吸收光能。B（×）C（√）强光下，光能过剩会导致光合色素分解以及损伤光合酶。此时，叶绿体将自身角度调整为与光照方向平行，减少受光面积，从而减少对光能的吸收，避免光损伤。D（√）叶绿体的位置和角度变化依赖于细胞骨架的牵引。 10.答案：(1)无水乙醇；其在层析液中的溶解度 (2)吸收、传递和转化光能；蓝绿色 (3)1、2 (4)叶绿素b对应条带的下方，靠近点样线 解析：(3)图2中β-胡萝卜素迁移率约1.0,叶黄素迁移率约0.5,分别对应图1中色素带1和色素带2。 (4)苋菜叶液泡中含有花青素使得苋菜叶可呈现红色，但花青素易溶于水不易溶于有机溶剂(即花青素在层析液中溶解度低),故滤纸条上多出了一条红色的色素带，那么该色素带距离滤液细线较近，位于叶绿素b对应条带的下方，靠近点样线。 $