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第9课
第三单元　细胞的能量供应和利用
光合作用与能量转化（1）
——捕获光能的色素和结构
[课标 要求] 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机物中。
2.活动：绿叶中色素的提取和分离。
考点一 捕获光能的色素和结构
考点二 光合作用的原理
考点三 光合作用的影响因素及其应用
微专题2 光合作用与呼吸作用的综合分析
【课标要求】
考点一 捕获光能的色素和结构
1
绿叶中色素的提取与分离
提取色素的实验步骤：
加入二氧化硅、
碳酸钙、
无水乙醇
称量、剪碎
迅速、充分研磨
迅速过滤
收集滤液
纸层析法
叶绿素特点：
不稳定，易分解和氧化
(单层尼龙布 滤纸)
细、齐、直
重复画？
滤液细线不触及层析液？
实验结果
1
绿叶中色素的提取与分离
有机溶剂
正相关
碳酸钙
两角
干燥
层析液
扩散速度 色带宽度 颜色 色素名称
最快 最窄
较快 较窄
较慢 最宽
最慢 较宽
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
溶解度：胡、黄、a、b
（1/4）
类胡萝卜素
叶绿素
（3/4）
含量：a、b、黄、胡
【实验异常现象的原因】
异常现象 原因
收集到的滤液绿色过浅 ①未加二氧化硅，研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏；
⑤画滤液细线次数过少；
⑥选用绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少
滤纸条色素带重叠 ①滤纸条未经干燥处理；
②滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致
滤纸条无色素带 ①忘记画滤液细线；
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
(2021 武汉模拟)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(　 　)
A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深
B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成
C．四种色素在层析液中溶解度的大小是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅳ
D．如果滤液细线触及石油醚，会缩短分离得到四条色素带的时间
B
补充练习
叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光
红光区(黑带)
蓝紫光区(黑带)
绿光(几乎不变暗)
吸收、传递、转化光能
看图片，思考色素的作用：
2
光合色素的功能
蓝紫光
红光和蓝紫光
色素种类
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
叶黄素
胡萝卜素
3/4
1/4
吸收范围
叶绿体中的光合色素只吸收可见光，对______ 不吸收
可见光的波长范围大约是______
nm
400～760
色素功能
红外光和紫外光
叶绿素
类胡萝卜素
_____________
_____________
主要吸收
主要吸收
假若你要搭建温室大棚，你会选择以下哪些材料？
发红光的灯管、绿光光管、蓝紫光光管
无色薄膜
蓝紫色薄膜
红色薄膜
绿色薄膜
藻类的分层现象
绿藻
红藻
褐藻
光照强
光照弱
《必修1》P101 拓展应用一
海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、
褐藻、
红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？
藻类 色素种类 含量最多的色素
绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 叶绿素
主要吸收红光和蓝紫光，
反射绿光
褐藻 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素
主要吸收绿光蓝紫光，
反射红黄光
红藻 叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、 藻红素、藻蓝素 藻红素
主要吸收蓝紫光,
反射红光
扩展：藻类都必须含有的光合色素是叶绿素a,因为叶绿色a是转化光能的色素。其他色素主要是吸收和传递光能。
总结1：光合色素
影响叶绿素合成的三大因素
叶绿素不稳定，易分解
3
叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体基质　
暗反应　
类囊体　
色素
光反应　
光合作用　
光束照射　
所有
受光
外膜
暗反应
光反应
模式图
【恩格尔曼实验】实验巧妙之处
实验结论
(1)氧气是叶绿体释放出来的
(2)叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
(3)光合作用需要光
(1)巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放_____的部位。
(2)妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了______和___的干扰。
(3)巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为_______和_______的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
氧气
氧气
光
有光照
无光照
×
√
×
×
×
√
×
√
×
2．(必修1 P98“探究·实践”)提取叶绿体中的色素，也可用下图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？____________________________________________________________________________________。
①—胡萝卜素(橙黄色)，②—叶黄素(黄色)，③—叶绿素a(蓝绿色)，④—叶绿素b(黄绿色)
考向1| 绿叶中色素的提取和分离
1．在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，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，他们所得的实验结果应依次为(　　)
A．①②③④
B．②④①③
C．④②③①
D．③②①④
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
B　解析：甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学由于未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应结果①；丁同学由于未加SiO2，导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应结果③。故B正确。
考向2| 色素的种类及功能
2．高等植物的光合作用依赖光合色素。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”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　)
A．图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上
B．利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端
C．植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光
D．弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
D　解析：题图中①(叶绿素b)、②(叶绿素a)主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，①(叶绿素b)应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于①②吸收绿光最少，透射光下呈绿色，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，故弱光下①(叶绿素b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。
考向3| 叶绿体的结构和功能
3．(2022·广东茂名月考)下列关于叶绿体的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积
B．叶绿体基质中NADP＋能形成NADPH
C．类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光
D．类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原
C　解析：叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A错误；NADP＋形成NADPH的场所是类囊体薄膜，B错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C正确；催化CO2的固定和还原的酶存在于叶绿体的基质中，D错误。
4．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．叶绿体中色素的合成都需要Mg2+和光照
B．H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在基质中
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
D　解析：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。

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