捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)課件【備課精研+知識精講】 高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用[新課程標(biāo)準(zhǔn)]2．2.3說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量。實驗：綠葉中色素的提取和分離。01教材自主導(dǎo)讀一、綠葉中色素的提取和分離1．實驗原理無水乙醇溶解度溶解度5g二氧化硅和碳酸鈣無水乙醇棉塞1cm毛細(xì)吸管濾液干后一到兩次濾液細(xì)線(5)觀察結(jié)果——試管內(nèi)濾紙條上有四條色素帶，如下圖所示：藍(lán)紫光橢球形或球形色素和酶光合作用光束照射所有受光葉綠體葉綠體(1)色素提取液是無水乙醇，分離液是層析液。(

)(2)研磨葉片時，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解色素。(

)(3)色素分離后，在濾紙條上從上至下的四條色素帶分別是葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b。(

)(4)葉綠素呈綠色是因為它大量吸收綠光，幾乎不吸收其他顏色的光。(

)(5)光合作用的酶分布于葉綠體內(nèi)膜、外膜、類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中。(

)√××××02核心知識突破核心點一綠葉中色素的提取和分離1．實驗中材料試劑及操作目的過程操作內(nèi)容操作目的提取色素材料葉片要新鮮、深綠使濾液中色素含量高試劑二氧化硅利于綠葉的充分研磨碳酸鈣防止研磨過程中色素被破壞無水乙醇溶解色素關(guān)鍵步驟研磨要迅速、充分提取較多色素、防止溶劑揮發(fā)盛濾液的試管口加棉塞防止溶劑揮發(fā)用單層尼龍布過濾而不用濾紙防止色素吸附在濾紙上過程操作內(nèi)容操作目的分離色素試劑層析液分離色素關(guān)鍵步驟濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散得過快濾液細(xì)線重復(fù)畫一到兩次，且要求細(xì)、直、齊使分離的色素帶清晰濾液細(xì)線不能觸及層析液防止色素溶解到層析液中2.綠葉中色素提取分離實驗異?，F(xiàn)象分析[溫馨提醒]

(1)如果沒有無水乙醇，也可用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇，但要加入適量的無水碳酸鈉，以除去其中的水分。(2)碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞且主要保護(hù)的是葉綠素。1．(2022·湖南岳陽高一月考)下列有關(guān)用新鮮菠菜進(jìn)行色素提取、分離實驗的敘述，正確的是(

)A．即使菜葉剪碎不夠充分，也可以提取出4種光合作用色素B．葉片充分研磨后應(yīng)立即加入少許碳酸鈣，防止色素被破壞C．為使效果明顯，畫濾液細(xì)線時可在不同位置多畫幾條D．層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶液揮發(fā)消失√解析：即使菜葉剪碎不夠充分，也不會明顯影響研磨過程，且色素含量并沒有減少，所以仍可提取出4種光合作用色素，A正確；葉片在研磨時，應(yīng)加入少許碳酸鈣，防止色素被破壞，若沒有加入碳酸鈣，研磨時色素會被破壞，B錯誤；畫濾液細(xì)線時，應(yīng)在同一位置等上一次干了以后再畫下一次，C錯誤；層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會因色素分解而消失，但不會隨層析液揮發(fā)而消失，D錯誤。2．(2022·河北衡水高一月考)甲、乙兩同學(xué)進(jìn)行色素的提取和分離。如圖為濾紙層析的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素帶)。下列敘述正確的是(

)A．畫濾液細(xì)線時，濾液在點樣線上可以連續(xù)畫兩三次B．色素Ⅲ、Ⅳ在層析液中的溶解度大于Ⅰ、ⅡC．乙同學(xué)結(jié)果異常，原因可能是用的葉片是老葉D．色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收藍(lán)紫光√解析：畫濾液細(xì)線時，需等上一次畫的濾液細(xì)線干后再畫，不能連續(xù)畫，A錯誤；色素在層析液中的溶解度越大，層析時擴(kuò)散的距離越遠(yuǎn)，所以四種色素在層析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，即色素Ⅲ、Ⅳ在層析液中的溶解度小于Ⅰ、Ⅱ，B錯誤；乙同學(xué)結(jié)果異常，原因可能是用的葉片是老葉，C正確；色素Ⅲ、Ⅳ分別表示葉綠素a、葉綠素b，主要吸收紅光和藍(lán)紫光，D錯誤。

拓展延伸__長句特訓(xùn)____________與高考接軌(1)能否用紙層析法提取液泡中的色素？______。理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中如遇連陰雨，溫室內(nèi)給植物人工補(bǔ)充哪些單色光有利？________________。大棚薄膜用什么顏色的最好？__________，理由是_______________________________________________________________。不能液泡中的色素主要是花青素，花青素易溶于水，在有機(jī)溶劑中溶解度低，提取液中幾乎不含花青素紅光、藍(lán)紫光無色透明可以允許各種顏色的光透過核心點二葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1．葉綠體結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的特點(1)外膜和內(nèi)膜使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與細(xì)胞質(zhì)分開，保證了葉綠體相對獨立地進(jìn)行代謝活動。(2)由類囊體堆疊而成的基粒增大了膜面積，有利于吸收和轉(zhuǎn)化光能。(3)類囊體的薄膜上分布著能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的色素。(4)與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體的薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。2．影響葉綠素合成的因素3．色素與葉片顏色4．恩格爾曼實驗的巧妙之處[溫馨提醒]

(1)植物體中并不是所有的細(xì)胞都含有葉綠體，只有能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞才含有葉綠體。(2)有些植物的液泡中也含有色素，這些色素與光合作用無關(guān)，只有葉綠體中的色素才能捕獲光能。1．為探究葉綠體吸收光能后是否有氧氣產(chǎn)生，某學(xué)者設(shè)計了以下實驗：制作載有水綿和需氧細(xì)菌的臨時裝片，用極細(xì)光束照射水綿，同時放在顯微鏡下觀察。下列關(guān)于該實驗的分析，錯誤的是(

)A．在光束照射到水綿之前，應(yīng)該加三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜B．臨時裝片應(yīng)放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中C．需氧細(xì)菌起指示作用D．水綿的帶狀葉綠體有利于設(shè)置對照實驗√解析：本實驗的目的是驗證葉綠體在光照下能夠產(chǎn)生氧氣，而與光的種類沒有關(guān)系，不需要用三棱鏡將混合光分解成連續(xù)光譜；為了防止空氣對實驗結(jié)果造成影響，應(yīng)該排除空氣；需氧細(xì)菌的分布密疏代表了氧氣產(chǎn)生的多少；水綿的葉綠體便于觀察且有利于設(shè)置對照實驗。2．(不定項)(2022·湖南長沙高一檢測)下圖甲是葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙是從圖甲中取出的部分結(jié)構(gòu)放大圖。下列相關(guān)敘述不正確的是(

)A．圖甲中生物膜的面積主要靠內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴而增大B．圖乙所示的結(jié)構(gòu)來自圖甲中的③C．③中的葉綠素在液泡中也有，不能進(jìn)行光合作用D．ATP的合成場所為線粒體、葉綠體√√√解析：圖甲是葉綠體，主要通過大量的類囊體堆疊成基粒來增大膜面積；圖甲中的③是類囊體，圖乙含有光合色素，光合色素分布在類囊體膜上，所以圖乙所示結(jié)構(gòu)來自圖甲中的③；③中的色素是葉綠素和類胡蘿卜素，與光合作用有關(guān)，液泡中的色素是花青素等，和光合作用沒有關(guān)系；ATP的合成場所是葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

拓展延伸__長句特訓(xùn)____________與高考接軌(1)紅葉谷生態(tài)旅游文化區(qū)，每至深秋時節(jié)，樹葉變紅，成為一道亮麗的風(fēng)景線。試從葉片色素的種類和含量角度分析，秋天樹葉變紅的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。秋天天氣轉(zhuǎn)涼，氣溫降低，葉片中的葉綠素含量下降，液泡中花青素的顏色逐漸凸顯出來，此季節(jié)花青素接近紅色(2)研究發(fā)現(xiàn)溫度和光照都會影響葉綠素的合成，請簡單設(shè)計實驗，探究溫度和光照對葉綠素合成的影響。(寫出實驗思路即可)___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。選取相同的某種植物葉片平均分為四組，分別進(jìn)行光照和低溫、黑暗和低溫、光照和室溫、黑暗和室溫處理，每隔一段時間檢測葉綠素的含量核心知識小結(jié)[要點回眸]核心知識小結(jié)[答題必備]1．無水乙醇能提取綠葉中的色素，原理是綠葉中的色素能溶解在無水乙醇等有機(jī)溶劑中。2．層析液可分離色素，原理是不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。3．二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。4．層析后濾紙條自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。5．葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。6．參與光合作用的色素分布于葉綠體的類囊體薄膜上，而與光合作用有關(guān)的酶則分布于類囊體膜和葉綠體基質(zhì)中。03隨堂基礎(chǔ)鞏固1．(2022·廣東深圳高一月考)下列關(guān)于葉綠體和植物色素的敘述，正確的是(

)A．葉綠素分子的合成需要MgB．藍(lán)細(xì)菌中不含葉綠體和葉綠素C．細(xì)胞內(nèi)的色素均存在于葉綠體中D．葉綠素在層析液中溶解度相同√12345解析：Mg是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，因此葉綠素分子的合成需要Mg，A正確；藍(lán)細(xì)菌中不含葉綠體，但含有葉綠素，B錯誤；細(xì)胞內(nèi)的色素不僅存在于葉綠體中，也存在于液泡中，C錯誤；葉綠素在層析液中溶解度不相同，葉綠素a的溶解度大于葉綠素b，D錯誤。12345√2．(2022·河北冀州段考)下圖表示用韭菜宿根進(jìn)行的相關(guān)對照實驗流程。下列敘述錯誤的是(

)A．提取色素時，要加入二氧化硅和碳酸鈣進(jìn)行充分研磨B．色素在濾紙條上分離的原因是不同色素在無水乙醇中的溶解度不同C．實驗結(jié)果①可說明葉綠素的合成需要光照D．實驗結(jié)果②表明韭菜中提取的色素吸收光的種類更多12345解析：提取色素時加入二氧化硅是為了研磨得充分，而加入碳酸鈣是為了防止色素被破壞，A正確；色素在濾紙條上分離的原因是不同色素在層析液中的溶解度不同，B錯誤；實驗結(jié)果①色素帶不同，可說明葉綠素的合成需要光照，C正確；實驗結(jié)果②表明韭菜中提取的色素吸收光的種類更多，D正確。12345√3．下圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和分離”的實驗時改進(jìn)的裝置，下列敘述錯誤的是(

)

A．應(yīng)該向培養(yǎng)皿中倒入層析液B．應(yīng)將濾液滴在a處，而不能滴在b處C．實驗結(jié)果應(yīng)得到四個不同顏色的同心圓(近似圓形)D．實驗得到的若干個同心圓中，最小的一個呈橙黃色12345解析：色素分離的原理是不同色素在層析液中的溶解度不同，擴(kuò)散速度不同。擴(kuò)散最快的是胡蘿卜素，其形成的圓最大，顏色是橙黃色，最小的圓對應(yīng)擴(kuò)散最慢的葉綠素b，顏色是黃綠色。123454．(2022·山東臨沂高一月考)高等植物的光合作用依賴光合色素。不同環(huán)境條件下，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”。研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境。下圖是①②兩種葉綠素的吸收光譜。下列關(guān)于葉綠素的敘述，正確的是(

)A．圖中①和②主要分布在葉綠體的內(nèi)膜上B．利用紙層析法分離色素時，②應(yīng)位于濾紙條的最下端C．植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于①②主要吸收綠光D．弱光下①的相對含量增高有利于植物對弱光的利用√12345解析：由題圖所示吸收光譜可判斷①是葉綠素b，②是葉綠素a，①②分布在葉綠體的類囊體薄膜上，A錯誤；利用紙層析法分離色素時，濾紙條最下端的為葉綠素b(①)，B錯誤；葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色，C錯誤；在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境，可知弱光下①葉綠素b的相對含量增高有利于植物對弱光的利用，D正確。123455．(不定項)為探究不同環(huán)境因素對某植物葉片中葉綠素含量的影響，進(jìn)行了相關(guān)實驗，結(jié)果如下圖所示。下列敘述正確的是(

)A．葉綠素含量下降直接導(dǎo)致植物葉片吸收的紅光和藍(lán)紫光減少B．若遇0℃低溫天氣，可對該植物進(jìn)行升溫或遮光處理，以減少葉綠素的損失C．若該植物在生長過程中缺Mg，可能會出現(xiàn)與第4組類似的實驗結(jié)果D．對上述四組葉片分別進(jìn)行色素的提取與分離，第4組得到的色素帶中，從上到下的第1、2條色素帶均明顯變窄√12345√√解析：本實驗的自變量為光照強(qiáng)度、溫度，因變量為葉綠素相對含量。由圖中曲線對比可知，第4組(經(jīng)0℃低溫和光照處理)的植物葉片中葉綠素含量下降最為明顯，這會導(dǎo)致植物葉片吸收的紅光和藍(lán)紫光減少，若遇到0℃低溫天氣，可對該植物進(jìn)行升溫或遮光處理，以減少葉綠素的損失，A、B項正確。Mg是構(gòu)成葉綠素的必需元素，在缺Mg的條件下，葉綠素合成受阻，可能會出現(xiàn)與第4組類似的實驗結(jié)果，C項正確。用層析液分離提取液中的色素時，濾紙條上的色素帶從上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)，第4組葉綠素含量較少，因此得到的色素帶中，從上到下的第3、4條色素帶明顯變窄，D項錯誤。1234504課后達(dá)標(biāo)檢測1．采用新鮮菠菜葉片開展“綠葉中色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是(

)A．提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑B．研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C．研磨時添加二氧化硅有助于色素提取D．畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散√12345678解析：提取葉綠體色素時，可用無水乙醇作為溶劑，A正確；研磨時加入CaCO3可以防止葉綠素被破壞，B錯誤；研磨時添加二氧化硅有助于充分研磨，利于色素的提取，C正確；為使最終色素帶分離整齊，畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散，D正確。12345678√2．(2022·湖北恩施高一期末)關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的操作，不正確的是(

)A．使用單層尼龍布過濾研磨液B．將干燥處理過的定性濾紙條用于層析C．在畫出一條濾液細(xì)線后緊接著重復(fù)畫線1～2次D．研磨葉片時，用無水乙醇溶解色素12345678解析：為避免色素吸附在濾紙上，應(yīng)使用單層尼龍布過濾研磨液，而不是使用定性濾紙，A正確；為便于層析液隨濾紙擴(kuò)散，實驗中將干燥處理過的定性濾紙剪成長條，用于層析，B正確；在畫出一條濾液細(xì)線后，要待濾液干后，再重復(fù)畫線1～2次，C錯誤；研磨葉片時，用無水乙醇溶解色素，D正確。12345678√123456783．下列關(guān)于生長在同一植株上的綠色葉片和黃綠色葉片的敘述，錯誤的是(

)A．兩種葉片都能吸收藍(lán)紫光B．兩種葉片中均含有類胡蘿卜素C．兩種葉片的葉綠體中都含有葉綠素aD．黃綠色葉片的葉綠體中只含有葉綠素b12345678解析：葉片中含有類胡蘿卜素和葉綠素，二者均能吸收藍(lán)紫光，A正確；當(dāng)葉綠素含量高時葉片呈現(xiàn)綠色，含量低時則呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏色，B正確；葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b，C正確；黃綠色葉片中還含有胡蘿卜素、葉黃素和葉綠素a，D錯誤?！?．(2022·湖北部分重點中學(xué)聯(lián)考)關(guān)于葉綠體色素的敘述，錯誤的是(

)A．提取光合色素，進(jìn)行紙層析分離時，胡蘿卜素位于濾紙最上方，原因是其在層析液中的溶解度最高B．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素C．葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同D．植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光12345678解析：提取光合色素，進(jìn)行紙層析分離時，胡蘿卜素位于濾紙最上方，原因是其在層析液中的溶解度最高，A正確；葉綠素a和葉綠素b的組成元素有C、H、O、N、Mg，都含有鎂元素，B正確；葉綠素a比葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值高，C正確；植物主要的吸收峰在藍(lán)紫光區(qū)和紅光區(qū)，而吸收綠光最少，反射多，所以葉片呈現(xiàn)綠色，D錯誤。12345678√5．(不定項)

(2022·山東青島高一質(zhì)量檢測)用新鮮菠菜葉和藍(lán)細(xì)菌研磨后的乙醇提取液進(jìn)行紙層析，實驗結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是(

)A．研磨過程中加入CaCO3會保護(hù)葉綠素B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液C．不同色素在層析液中的溶解度均相同D．該種藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞中不含葉黃素和葉綠素b12345678√解析：研磨過程中加入CaCO3會保護(hù)葉綠素，A正確；層析液由20份在60～90℃下分餾出來的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成，B錯誤；不同色素在層析液中的溶解度不同，故而可以實現(xiàn)不同色素的分離，C錯誤；由圖示可知，該種藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞中不含葉黃素和葉綠素b，D正確。12345678√6．(不定項)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述正確的是(

)A．類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光合作用B．葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C．光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D．葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的12345678√√12345678√A.該實驗需先用苯、丙酮、石油醚配制成的層析液提取葉綠體中的色素B．色素3的遷移率(Rf)為0.2，若植物體缺鎂，其含量會減少C．在層析液中的溶解度最高的是色素1，在濾紙條上擴(kuò)散速度最快的是色素4D．能夠吸收藍(lán)紫光的只有色素1和色素2，能夠吸收紅光的只有色素3和色素412345678解析：用苯、丙酮、石油醚配制成的層析液分離葉綠體中的色素，A錯誤；根據(jù)實驗1、2、3三組數(shù)據(jù)可求出色素3的平均移動距離為1.6，即Rf為0.2，色素3是葉綠素a，鎂是合成葉綠素的原