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(共42张PPT)
第5章　细胞的能量供应和利用
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
课时学习目标
(1)阐明“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法(科学探究能力)。
(2)说出植物捕获光能的色素的种类和作用(归纳与概括能力)。
(3)说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点(结构与功能观)。
目录 CONTENTS
1.绿叶中色素的提取和分离
2.叶绿体中的色素及叶绿体的功能
3.随堂检测
自主梳理
合作探究
合作探究
思维导图
自主梳理
无水乙醇
1.绿叶中色素的提取
(1)原理　绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂___________中。
(2)实验步骤
SiO2
CaCO3
无水乙醇
单层尼龙布
2.绿叶中色素的分离
(1)原理　不同色素在层析液中的__________不同，____________的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
(2)实验步骤
溶解度
溶解度高
剪去两角
层析液
四
[微思考]
色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？
提示：防止滤液细线中的色素溶解于层析液中，不能在滤纸条上扩散。
×
√
[辨正误]
(1)绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。( )
提示：这是提取的原理。
(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快。( )
提示：在层析液中溶解度高的扩散得快。
(3)研磨时加入碳酸钙的目的是保护色素。( )
(4)研磨时加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨。( )
×
√
下图是绿叶中色素的提取和分离实验步骤，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，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。
使研磨更充分
防止研磨中色素被破坏
无水乙醇
(2)制备滤纸条时，剪去两角的作用是_________________。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
防止色素带不整齐
(3)结合分离到的色素在滤纸条上的分布情况图示，分析回答下列问题：
①含量最多和最少的色素分别是哪种？
提示：含量最多的是叶绿素a，含量最少的是胡萝卜素。
②在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪种？
提示：溶解度最高的是胡萝卜素，溶解度最低的是叶绿素b。
(4)如果色素的分离实验装置如图所示，则
①实验时应将滤液滴在a处还是b处？
提示：a处。
②在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆环(如图)，则图示a～d依次是哪种色素？黄绿色和橙黄色是哪两个环？
提示：a—胡萝卜素，b—叶黄素，c—叶绿素a，d—叶绿素b；其中最里面的d环呈黄绿色，而最外面的a环为橙黄色。
【 学以致用 】
C
1.(2023·北京朝阳区期末)用新鲜菠菜叶片进行叶绿体中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是(　　)
A.提取叶绿体中色素的原理是四种色素的溶解度不同
B.可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离
C.纸层析法分离色素时，层析液不能触及滤液细线
D.层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会挥发消失
解析:提取叶绿体中色素的原理是色素易溶于有机溶剂，分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，A错误；
可以用无水乙醇作为提取液提取色素，无水乙醇不作为层析液使用，B错误；
分离色素时，层析液不能触及滤液细线，目的是防止色素溶解，C正确；
层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会因色素分解而消失，但不会因挥发而消失，D错误。
A
2.(2024·广东茂名高一期末)用菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是(　　)
解析:由于四种色素在层析液中溶解度的不同，造成其扩散速度不同。溶解度最大的是胡萝卜素，它扩散的距离最远，其次是叶黄素，然后是叶绿素a，扩散距离最小的是叶绿素b，A正确。
D
3.(2024·辽宁沈阳重点高中联考)如图是某学生用新鲜菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时得到的结果。下列有关这一结果的分析，正确的是(　　)
A.在研磨时加入了过量的无水乙醇
B.滤液细线触及了层析液
C.c代表的光合色素呈蓝绿色
D.研磨时没有加入碳酸钙
解析:新鲜菠菜叶中叶绿素的含量多于类胡萝卜素，过量的无水乙醇会导致色素提取液的浓度降低，分离得到的四种色素含量都少，但题图中只有b(叶绿素a)、a(叶绿素b)减少，A错误；
滤液细线触及层析液会使色素直接溶解在层析液中，分离得到的四种色素含量都少，但题图中只有b(叶绿素a)、a(叶绿素b)减少，B错误；
c代表的光合色素是叶黄素，呈黄色，C错误；
研磨时没有加入碳酸钙会导致叶绿素被破坏，提取的叶绿素含量少，即题图中b(叶绿素a)、a(叶绿素b)会减少，D正确。
A.在研磨时加入了过量的无水乙醇
B.滤液细线触及了层析液
C.c代表的光合色素呈蓝绿色
D.研磨时没有加入碳酸钙
1.“绿叶中色素的提取和分离”实验中的3个有关
(1)色素带的“条数”与色素的“种类”有关，出现4条色素带说明含有4种色素。
(2)色素带的“宽窄”与色素的“含量”有关，色素带越宽说明这种色素的含量越多。　　　
(3)色素的“扩散速率”与色素的“溶解度”有关，扩散速率越快说明这种色素在层析液中的溶解度越大。
2.实验中常见异常现象分析
1.色素的吸收光谱
从图中可以读出：叶绿素对____光和______光的吸收量大；类胡萝卜素对_______的吸收量大，对绿光吸收量较少，所以叶片呈现绿色。
红
蓝紫
蓝紫光
2.叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构
(2)功能：绿色植物进行___________的场所。
类
囊体
光合作用
[微思考]
温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？(透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。)
提示：无色的玻璃或塑料薄膜。
×
[辨正误]
(1)植物叶片呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( )
提示：对绿光的吸收量较少，绿光被反射，所以叶片呈现绿色。
(2)没有叶绿体的生物无法进行光合作用。( )
提示：蓝细菌没有叶绿体也可以进行光合作用。
(3)植物细胞都含有叶绿体。( )
提示：植物的根等不见光部位不含叶绿体。
(4)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。( )
提示：液泡中不含能进行光合作用的色素。
×
×
×
请结合教材中恩格尔曼实验，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。
螺旋带状
释放氧气多
②在黑暗环境中用极细的光束照射水绵，需氧细菌的分布是怎样的？说明了什么？
提示：需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。说明氧气是由叶绿体在光照条件下吸收光能进行光合作用释放出来的。
③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？
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。
④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？
提示：排除氧气和光对实验结果的干扰。
⑤恩格尔曼第一个实验的结论是什么？
提示：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
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。
(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)下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。
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。
【 学以致用 】
A
4.(2024·南京师大附中期中)如图为叶绿体亚显微结构模式图。下列关于其结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A.该结构与植物细胞的能量转换有关
B.①主要由纤维素构成
C.吸收光能的色素主要分布在②上
D.与光合作用有关的酶只位于④中
解析:叶绿体中的色素能将光能转化为化学能，A正确；
①是叶绿体外膜，主要由磷脂和蛋白质组成，B错误；
吸收光能的色素主要分布在③(基粒)上，C错误；
与光合作用有关的酶位于③和④中，D错误。
A.该结构与植物细胞的能量转换有关
B.①主要由纤维素构成
C.吸收光能的色素主要分布在②上
D.与光合作用有关的酶只位于④中
5.(2024·黑龙江哈尔滨三中期末)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(　　)
B
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
解析: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。
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
恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处
(1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(2)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。　　　
(3)实验对照设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。
(4)临时装片设计得妙：进行局部光照和曝光实验，进一步验证了实验结果完全是由光照引起的。
D
1.(2024·贵州凯里期中)下列关于叶绿体色素的叙述，错误的是(　　)
A.利用纸层析法可分离叶绿体的4种色素
B.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同
C.叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光
D.叶黄素和胡萝卜素主要吸收绿光
解析:由于不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，所以利用纸层析法可分离叶绿体的4种色素，A正确；
分离后滤纸条上的色素带宽度不同，说明绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同，B正确；
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)主要吸收蓝紫光，C正确，D错误。
D
2.(2024·河北邢台调研)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的操作，对应关系正确的是(　　)
A.研磨时加无水乙醇→确保滤液中色素含量高
B.研磨时加二氧化硅→保护色素，避免色素分解
C.滤液细线要求直、细、匀→防止色素氧化，色素带平整不重叠
D.滤纸条预先干燥处理→分离色素时，层析液快速扩散
解析:色素易溶于有机溶剂，研磨时加无水乙醇的目的是溶解色素，A错误；
研磨时加二氧化硅的目的是使研磨得充分，B错误；
滤液细线要求直细匀，目的是避免色素带重合，C错误；
为了保证分离色素时层析液快速扩散，在制备滤纸条时应预先干燥处理，D正确。
D
3.(2024·湖南雅礼中学模拟)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。如图是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.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
解析:题图中两种色素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主要反射绿光，C错误；
叶绿素b的相对含量增加，可以提高捕光能力，从而吸收更多的光，提高植物对光能的利用率，以增强植物对弱光的利用，D正确。
A.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
A
4.某生物兴趣小组欲制作彩色“叶片”书签，即将滤纸片剪成如图形状(“叶柄”处已剪去两角)来分离绿叶中提取出的色素，趣味实验完成后“叶片”书签自上而下留下4条色素带。下列说法中正确的是(　　)
A.书签不同色素带的宽度不同，但都只能吸收可见光
B.需用铅笔在“叶柄”处画一条细直的横线作为滤液细线
C.因绿叶中色素溶解于有机溶剂中，故不同色素能在书签
上扩散分离开
D.一段时间后叶绿素被分解，书签只剩下3、4两条带，分
别为橙黄色、黄色
解析:绿叶中的色素都只能吸收可见光，且色素带的宽度不同，A正确；
滤液细线是由毛细吸管吸取少量滤液画成的，B错误；
色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同，C错误；
色素带从上往下为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶绿素见光分解后剩下1和2两条带，D错误。
A.书签不同色素带的宽度不同，但都只能吸收可见光
B.需用铅笔在“叶柄”处画一条细直的横线作为滤液细线
C.因绿叶中色素溶解于有机溶剂中，故不同色素能在书签上扩散分离开
D.一段时间后叶绿素被分解，书签只剩下3、4两条带，分别为橙黄色、黄色第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
课时学习目标　(1)阐明“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法(科学探究能力)。(2)说出植物捕获光能的色素的种类和作用(归纳与概括能力)。(3)说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点(结构与功能观)。
一、绿叶中色素的提取和分离
1.绿叶中色素的提取
(1)原理　绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂____________中。
(2)实验步骤
2.绿叶中色素的分离
(1)原理　不同色素在层析液中的________不同，____________的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
(2)实验步骤
[微思考]
色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[辨正误]
(1)绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。(　　)
(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快。(　　)
(3)研磨时加入碳酸钙的目的是保护色素。(　　)
(4)研磨时加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨。(　　)
下图是绿叶中色素的提取和分离实验步骤，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，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，剪去两角的作用是________________________。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
(3)结合分离到的色素在滤纸条上的分布情况图示，分析回答下列问题：
①含量最多和最少的色素分别是哪种？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
②在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪种？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(4)如果色素的分离实验装置如图所示，则
①实验时应将滤液滴在a处还是b处？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
②在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆环(如图)，则图示a～d依次是哪种色素？黄绿色和橙黄色是哪两个环？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【学以致用】
1.(2023·北京朝阳区期末)用新鲜菠菜叶片进行叶绿体中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是(　　)
A.提取叶绿体中色素的原理是四种色素的溶解度不同
B.可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离
C.纸层析法分离色素时，层析液不能触及滤液细线
D.层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会挥发消失
2.(2024·广东茂名高一期末)用菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是(　　)
3.(2024·辽宁沈阳重点高中联考)如图是某学生用新鲜菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时得到的结果。下列有关这一结果的分析，正确的是(　　)
A.在研磨时加入了过量的无水乙醇
B.滤液细线触及了层析液
C.c代表的光合色素呈蓝绿色
D.研磨时没有加入碳酸钙
1.“绿叶中色素的提取和分离”实验中的3个有关
(1)色素带的“条数”与色素的“种类”有关，出现4条色素带说明含有4种色素。
(2)色素带的“宽窄”与色素的“含量”有关，色素带越宽说明这种色素的含量越多。
(3)色素的“扩散速率”与色素的“溶解度”有关，扩散速率越快说明这种色素在层析液中的溶解度越大。
2.实验中常见异常现象分析
　　　二、叶绿体中的色素及叶绿体的功能
1.色素的吸收光谱
从图中可以读出：叶绿素对________光和________光的吸收量大；类胡萝卜素对____________的吸收量大，对绿光吸收量较少，所以叶片呈现绿色。
2.叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构
(2)功能：绿色植物进行____________的场所。
[微思考]
温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？(透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[辨正误]
(1)植物叶片呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。(　　)
(2)没有叶绿体的生物无法进行光合作用。(　　)
(3)植物细胞都含有叶绿体。(　　)
(4)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。(　　)
请结合教材中恩格尔曼实验，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在黑暗环境中用极细的光束照射水绵，需氧细菌的分布是怎样的？说明了什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
③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？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
④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？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
⑤恩格尔曼第一个实验的结论是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(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。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【学以致用】
4.(2024·南京师大附中期中)如图为叶绿体亚显微结构模式图。下列关于其结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A.该结构与植物细胞的能量转换有关
B.①主要由纤维素构成
C.吸收光能的色素主要分布在②上
D.与光合作用有关的酶只位于④中
5.(2024·黑龙江哈尔滨三中期末)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
恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处
(1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(2)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。
(3)实验对照设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。
(4)临时装片设计得妙：进行局部光照和曝光实验，进一步验证了实验结果完全是由光照引起的。　　　
1.(2024·贵州凯里期中)下列关于叶绿体色素的叙述，错误的是(　　)
A.利用纸层析法可分离叶绿体的4种色素
B.绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同
C.叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光
D.叶黄素和胡萝卜素主要吸收绿光
2.(2024·河北邢台调研)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的操作，对应关系正确的是(　　)
A.研磨时加无水乙醇→确保滤液中色素含量高
B.研磨时加二氧化硅→保护色素，避免色素分解
C.滤液细线要求直、细、匀→防止色素氧化，色素带平整不重叠
D.滤纸条预先干燥处理→分离色素时，层析液快速扩散
3.(2024·湖南雅礼中学模拟)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。如图是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.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
4.某生物兴趣小组欲制作彩色“叶片”书签，即将滤纸片剪成如图形状(“叶柄”处已剪去两角)来分离绿叶中提取出的色素，趣味实验完成后“叶片”书签自上而下留下4条色素带。下列说法中正确的是(　　)
A.书签不同色素带的宽度不同，但都只能吸收可见光
B.需用铅笔在“叶柄”处画一条细直的横线作为滤液细线
C.因绿叶中色素溶解于有机溶剂中，故不同色素能在书签上扩散分离开
D.一段时间后叶绿素被分解，书签只剩下3、4两条带，分别为橙黄色、黄色
第1课时　捕获光能的色素和结构
一、
自主梳理
1.(1)无水乙醇　(2)SiO2　CaCO3　无水乙醇　单层尼龙布
2.(1)溶解度　溶解度高　(2)剪去两角　层析液　四
微思考
提示：防止滤液细线中的色素溶解于层析液中，不能在滤纸条上扩散。
辨正误
(1)×　提示：这是提取的原理。
(2)×　提示：在层析液中溶解度高的扩散得快。
(3)√　(4)√
合作探究
(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　(3)①提示：含量最多的是叶绿素a，含量最少的是胡萝卜素。
②提示：溶解度最高的是胡萝卜素，溶解度最低的是叶绿素b。
(4)①提示：a处。
②提示：a—胡萝卜素，b—叶黄素，c—叶绿素a，d—叶绿素b；其中最里面的d环呈黄绿色，而最外面的a环为橙黄色。
学以致用
1.C　[提取叶绿体中色素的原理是色素易溶于有机溶剂，分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，A错误；可以用无水乙醇作为提取液提取色素，无水乙醇不作为层析液使用，B错误；分离色素时，层析液不能触及滤液细线，目的是防止色素溶解，C正确；层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会因色素分解而消失，但不会因挥发而消失，D错误。]
2.A　[由于四种色素在层析液中溶解度的不同，造成其扩散速度不同。溶解度最大的是胡萝卜素，它扩散的距离最远，其次是叶黄素，然后是叶绿素a，扩散距离最小的是叶绿素b，A正确。]
3.D　[新鲜菠菜叶中叶绿素的含量多于类胡萝卜素，过量的无水乙醇会导致色素提取液的浓度降低，分离得到的四种色素含量都少，但题图中只有b(叶绿素a)、a(叶绿素b)减少，A错误；滤液细线触及层析液会使色素直接溶解在层析液中，分离得到的四种色素含量都少，但题图中只有b(叶绿素a)、a(叶绿素b)减少，B错误；c代表的光合色素是叶黄素，呈黄色，C错误；研磨时没有加入碳酸钙会导致叶绿素被破坏，提取的叶绿素含量少，即题图中b(叶绿素a)、a(叶绿素b)会减少，D正确。]
二、
自主梳理
1.红　蓝紫　蓝紫光
2.(1)类囊体　(2)光合作用
微思考
提示：无色的玻璃或塑料薄膜。
辨正误
(1)×　提示：对绿光的吸收量较少，绿光被反射，所以叶片呈现绿色。
(2)×　提示：蓝细菌没有叶绿体也可以进行光合作用。
(3)×　提示：植物的根等不见光部位不含叶绿体。
(4)×　提示：液泡中不含能进行光合作用的色素。
合作探究
(1)①螺旋带状　释放氧气多　②提示：需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。说明氧气是由叶绿体在光照条件下吸收光能进行光合作用释放出来的。
③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。
④提示：排除氧气和光对实验结果的干扰。
⑤提示：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
(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。
学以致用
4.A　[叶绿体中的色素能将光能转化为化学能，A正确；①是叶绿体外膜，主要由磷脂和蛋白质组成，B错误；吸收光能的色素主要分布在③(基粒)上，C错误；与光合作用有关的酶位于③和④中，D错误。]
5.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。]
随堂检测
1.D　[由于不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，所以利用纸层析法可分离叶绿体的4种色素，A正确；分离后滤纸条上的色素带宽度不同，说明绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同，B正确；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)主要吸收蓝紫光，C正确，D错误。]
2.D　[色素易溶于有机溶剂，研磨时加无水乙醇的目的是溶解色素，A错误；研磨时加二氧化硅的目的是使研磨得充分，B错误；滤液细线要求直细匀，目的是避免色素带重合，C错误；为了保证分离色素时层析液快速扩散，在制备滤纸条时应预先干燥处理，D正确。]
3.D　[题图中两种色素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主要反射绿光，C错误；叶绿素b的相对含量增加，可以提高捕光能力，从而吸收更多的光，提高植物对光能的利用率，以增强植物对弱光的利用，D正确。]
4.A　[绿叶中的色素都只能吸收可见光，且色素带的宽度不同，A正确；滤液细线是由毛细吸管吸取少量滤液画成的，B错误；色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同，C错误；色素带从上往下为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶绿素见光分解后剩下1和2两条带，D错误。]限时练20　捕获光能的色素和结构
(时间:30分钟　分值:60分)
选择题:第1~12题,每小题3分,共36分。
【基础对点】
知识点1　绿叶中色素的提取和分离
1.北方秋季,银杏、黄栌、红枫等树种的叶片由绿变黄或变红,一时间层林尽染,分外妖娆。低温造成叶肉细胞中含量下降最显著的色素是 (　　)
叶黄素 花青素
叶绿素 胡萝卜素
2.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 (　　)
加入CaCO3是为了防止色素被破坏
加入SiO2有利于破坏叶肉细胞
分离色素时塞紧试管口是为了防止层析液的挥发
滤纸条上的滤液细线中的色素越少越有利于色素分离
3.(2024·湖南雅礼中学调研)在“绿叶中色素的提取和分离”实验中,两位同学在滤纸条上分离的色素带如图所示。①同学的实验更成功,造成②同学的实验结果不理想的原因最可能是 (　　)
加入无水乙醇的量太少,导致色素提取不充分
选用的叶片不是新鲜绿叶
未加入二氧化硅,导致研磨不充分
层析液没过滤液细线
4.(2024·华师一附中质检)两位同学的“绿叶中色素提取和分离”实验的结果如图所示。下列关于这两种结果的分析,正确的是 (　　)
甲同学可能对绿叶研磨不够充分
甲同学选用的材料可能叶片较薄
乙同学将滤纸细线部分浸在层析液中
乙同学研磨时加入的酒精浓度过高
5.(2024·河北石家庄调研)秋季枫树等植物的叶片变为红色,主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致,实验小组对此进行实验验证:用无水乙醇提取叶片中色素,用层析液进行分离,结果滤纸条上出现四条色素带,靠近层析液的两条色素带非常窄,下列有关推断不合理的是 (　　)
变窄的是叶黄素和叶绿素a
低温下叶绿素容易被破坏
滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
叶绿素易溶于无水乙醇
知识点2　叶绿体中的色素及叶绿体的功能
6.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 (　　)
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
临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中
用需氧细菌起指示作用
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
7.(2024·武汉二中高一期末)如图为叶绿体结构示意图,下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是 (　　)
①和②具有选择透过性功能
③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶
③和④中都有与光合作用有关的酶
有叶绿体的细胞才能进行光合作用
8.(2024·广东深圳调研)下列关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是 (　　)
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是叶绿素合成受阻引起的
9.(2024·广东汕头调研)恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和需氧细菌的临时装片①,将临时装片②暴露在光下,结果如图所示。关于该实验的叙述错误的是 (　　)
实验开始前,临时装片都要先进行通气处理
该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作用的场所
临时装片中需氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气
用透过三棱镜的光束照射临时装片①,会得到与该图示不同的结果
【综合提升】
10.(2024·西安高新一中)某同学用绿色菠菜叶和黄化菠菜叶进行了光合色素的提取和分离实验,实验操作过程相同,分别得到滤纸条甲和乙,如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
分离色素利用了光合色素易溶于有机溶剂无水乙醇的原理
滤纸条甲与乙上的色素带不会因为层析液的挥发而消失
滤液细线若触及层析液的液面将得到宽度变窄的色素带
滤纸条乙缺少2条色素带的原因是未加碳酸钙
11.(2024·河南名校联盟)科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现需氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是 (　　)
实验过程中装片放置在没有空气的黑暗环境中,是为了设置自变量
本实验有、无光束照射的区域形成对比实验
本实验证明叶绿体吸收CO2并释放O2
本实验的结果可以证明水绵叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光
12.(2024·江苏连云港期中)“霜叶红于二月花”,植物叶子呈现的颜色是各种色素的综合表现,色素主要存在于液泡和叶绿体中。叶绿体中的色素主要包含两大类,叶绿素和类胡萝卜素。下列对高等植物的正常叶子中色素的相关叙述,正确的是 (　　)
纸层析法分离叶绿体中色素,最宽和最窄的色素带分别是黄绿色、橙黄色
提取叶绿体中色素可用丙酮作为提取液,用水当层析液可分离液泡中色素
叶绿素对可见光的吸收有一个高峰,类胡萝卜素有两个高峰
叶绿体中四种色素都含有N、Mg元素,作用是吸收、传递、转化光能
13.(12分)(2024·山西师大附中)下面是甲、乙、丙三位同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的过程,请据图回答下列问题:
(1)(8分)甲同学选用新鲜菠菜的绿色叶片进行实验,在滤纸上出现了四条清晰的色素带,如图1所示。甲同学分离色素的方法是　　　　　　　　,滤纸条上色素带位置的不同主要取决于　　　　　　　　　　　　。从上往下数,叶黄素位于第　　　　条色素带。
(2)(1分)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验,在滤纸条上出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出含色素带的滤纸条,用乙醚分别溶解条带上的色素,浓缩后用一光学分析仪器检测,通过分析色素溶液的　　　　来判断色素带上的色素种类。
(3)(3分)丙同学对甲同学所做的“绿叶中色素的分离”实验进行改进,实验装置如图2所示。该同学应将提取到的滤液滴在　　　　(填“a”或“b”)处,棉线灯芯下端应浸没在　　　　中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆,排列在最内侧的色素是　　　　(填色素的名称)。
14.(12分)(2024·江西新余调研)德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体)研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一块载有需氧细菌悬浮液的玻片上,这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况,结果如下图所示:
(1)(4分)描述B情况下细菌的分布情况如何 　　　　。如此分布是因为光合作用释放　　　　。
(2)(4分)该实验证实了光合作用的场所是　　　。吸收光能的色素主要分布在　　　　,催化反应的酶主要分布在　　　　　　　　。
(3)(4分)恩格尔曼进行装置C的实验,其目的是　　　　　　　　　　　　,在　　　　　　　　区域的细菌特别多。
限时练20　捕获光能的色素和结构
1.C　[树叶的绿色来自叶绿素，树叶中除含有大量的叶绿素外，还含有叶黄素、花青素等其他色素。进入秋季气温下降，叶绿素的合成受到阻碍，树叶中的叶绿素减少，叶黄素、胡萝卜素、花青素就会表现出来。花青素表现出来的就是非常鲜艳的红色，叶黄素表现出来的就是黄色，所以秋天树叶的红色和黄色深浅不一，故选C。]
2.D　[色素的量合适才能使分离效果明显，故D错误。]
3.B　[据题图可知，②同学中叶绿素a和叶绿素b所在色素带较窄，而胡萝卜素和叶黄素的比例与①同学几乎无差异，最可能的原因是选用的实验材料不是新鲜叶片，其中的叶绿素含量较少，B正确；若是加入的无水乙醇过少，则4种色素含量都会减少，4条色素带均会变窄，A错误；若是未加入二氧化硅，导致研磨不充分，则4种色素含量都会减少，4条色素带均会变窄，C错误；若是层析液没过滤液细线，则不能达到分离色素的目的，D错误。]
4.C　[碳酸钙能防止研磨时色素尤其是叶绿素被破坏，甲同学的实验结果显示叶绿素含量较少，所以甲同学可能是因为研磨时未加入CaCO3而导致叶绿素被破坏，A错误；甲同学选用的材料可能叶片已发黄，几乎不含叶绿素，B错误；乙同学可能将滤纸细线部分浸在层析液中，使滤纸上的色素溶解到层析液中去了，C正确；SiO2能使研磨充分，让色素释放出来，所以乙同学也可能是因为研磨时未加入SiO2而导致色素相对含量少，而溶解色素时加入的就是无水乙醇，D错误。]
5.A　[绿叶中色素的分离实验中，色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因此变窄的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，A不合理。]
6.A　[该实验的自变量是光的有无，并不是光的波长，A错误。]
7.D　[①②表示叶绿体的双层膜，它们具有选择透过性，A正确；③为叶绿体的基粒，其上含有与光合作用有关的色素和酶，B正确；④(叶绿体基质)也具有与光合作用有关的酶，C正确；具有藻蓝素和叶绿素而不具有叶绿体的蓝细菌也能进行光合作用，D错误。]
8.C　[胡萝卜素和叶黄素属于类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，A正确；构成叶绿素的镁属于矿质元素，故可以由植物的根从土壤中吸收，B正确；通常，叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，C错误；因为叶绿素的合成需要光，故黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是叶绿素合成受阻引起的，D正确。]
9.A　[实验开始前，临时装片都要先进行隔绝空气处理，A错误。]
10.B　[提取色素利用了光合色素易溶于有机溶剂无水乙醇的原理，A错误；色素吸附在滤纸条上，滤纸条甲与乙上的色素带不会因为层析液的挥发而消失，但会因色素分解而消失，B正确；滤液细线若触及层析液的液面将得不到色素带，C错误；滤纸条乙缺少2条色素带，是因为乙的材料是黄化菠菜叶，材料本身就缺少叶绿素，D错误。]
11.B　[实验过程中装片放置在没有空气的黑暗环境中，是为了排除无关变量的影响，空气中含有氧气，需要隔绝，放在黑暗中是为了排除其他光源的影响，A错误；该实验中，无光束照射和有光束照射的区域形成对比，B正确；本实验证明了光合作用产生了O2，光合作用的场所是叶绿体，但没有证明叶绿体吸收CO2，C错误；本实验的结果可以证明水绵光合作用主要吸收红光和蓝紫光，不能说明各种色素具体吸收什么光，D错误。]
12.B　[用纸层析法分离叶绿体中的色素，最宽和最窄的色素带分别是叶绿素a和胡萝卜素，其中叶绿素a是蓝绿色，胡萝卜素是橙黄色，A错误；液泡中的色素可以溶于水，因此若用纸层析法分离液泡中的色素，可用水作为层析液，B正确；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对可见光的吸收有两个高峰，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，有一个高峰，C错误；Mg元素是叶绿体中叶绿素的成分，D错误。]
13.(1)纸层析法　色素在层析液中溶解度的大小　2　(2)吸收光谱　(3)a　层析液　叶绿素b
解析　(1)甲同学分离色素用的是纸层析法；色素在层析液中的溶解度不同，其随着层析液在滤纸上扩散的速率不同，因此滤纸条上色素带位置的不同主要取决于色素在层析液中溶解度的大小。从上往下数，叶黄素位于第2条色素带。(3)丙同学应将提取到的滤液滴在a处，棉线灯芯下端应浸没在层析液中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是溶解度最小的叶绿素b。
14.(1)细菌集中在叶绿体周围　O2　(2)叶绿体　类囊体的薄膜上　类囊体薄膜上和叶绿体基质中　(3)探究不同颜色的光对光合作用的影响　红光和蓝紫光
解析　(1)白光的光质较为均匀，需氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。(2)通过叶绿体与需氧细菌的关系可以看出，进行光合作用的场所是叶绿体。吸收光能的色素主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而催化光合作用的酶主要分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中。(3)在装置C的实验中，自变量是光的颜色，主要有红、绿、蓝紫三种，目的是探究不同颜色的光对光合作用的影响，在红光和蓝紫光区域的需氧细菌远远多于绿光区域。

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