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第15讲　捕获光能的
色素和结构
[课标要求]
活动:提取和分离叶绿体色素。
考点一
活动:绿叶中色素的提取和分离
1.实验原理
实验基础·梳理
有机溶剂(如无水乙醇)
溶解度
快
2.实验流程
防止色素被破坏
研磨充分
色素
扩散均匀
色素
色素溶解在层析液中
3.实验结果及分析
橙黄色
溶解度
绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析
实验技能·点拨
能力1　围绕实验原理和操作,考查科学探究能力
1.(2024·广东卷,3)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是(　　)
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
C
关键能力·提升
【解析】 本实验的目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,应选择新鲜程度不同的叶片分别研磨;色素溶于有机溶剂,提取液为无水乙醇,光合色素不溶于水;由于滤纸条不会相互影响,层析液成分相同,两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析;层析液含有石油醚、丙酮和苯,这些有机溶剂有毒,且挥发性强,所以,用过的层析液不能直接倒入下水道。
2.(2025·山东卷,13)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是(　　)
A.应使用干燥的定性滤纸
B.绿叶需烘干后再提取色素
C.重复画线前需等待滤液细线干燥
D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
B
【解析】 光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸,水分会影响层析液在滤纸条上的扩散从而影响色素的分离;提取绿叶中的色素需使用新鲜的绿叶;重复画线前需等待滤液细线干燥,否则会导致滤液细线变粗,导致分离的色素条带不清晰;提取光合色素一般用无水乙醇,若没有无水乙醇,可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代。
考点二
捕获光能的色素和结构
1.捕获光能的色素
(1)绿叶中色素的种类和颜色。
基础知识·整合
蓝绿
黄绿
叶黄素
(2)叶绿体中色素的吸收光谱。
由图可以看出:
红光和蓝紫光
蓝紫光
2.叶绿体的结构与功能
(1)叶绿体的结构与功能模型构建。
叶绿体基质
暗反应
类囊体
色素
光合作用
(2)恩格尔曼对叶绿体功能的实验验证。
①第一个实验。
实验结论:O2是由叶绿体在光照条件下释放出来的, 是光合作用的场所。
叶绿体
②第二个实验。
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现大量的需氧细菌聚集在
区域。
实验结论:
a.叶绿体能 。
b.叶绿体主要吸收 。
红光和蓝紫光
吸收光能用于光合作用并释放氧气
红光和蓝紫光
1.判断正误
(1)(必修1 P100正文)观察光学显微镜下的叶绿体结构可以看到叶绿体由双层膜包被。(　　)
×
【提示】 在光学显微镜下只能观察到叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形,而要看到叶绿体由双层膜包被,需要使用电子显微镜。
深挖教材
(2)(必修1 P100思考·讨论)水绵叶绿体呈螺旋带状分布。(　　)
×
【提示】 含光合色素的溶液,缺少光合作用所需的酶、原料和相关结构,即使给予光照,也不能进行光合作用,也不会产生氧气。
(3)(必修1 P101正文)含光合色素的溶液给予适宜的光照,可以通过光合作用放氧。(　　)
√
(4)(必修1 P100正文拓展)生物光合作用的场所不一定是叶绿体,没有叶绿体的生物也可以是自养型生物。(　　)
√
2.规范表达
(1)(必修1 P97问题探讨拓展)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时,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,选择这些光源的原因是什么
【提示】 红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光,光合色素对红光、蓝光吸收最多。白光是复合光,含有不同波长的光,光合色素能吸收更多的光。
(2)(必修1 P98正文拓展)入秋后,我国北方大部分树木叶片逐渐变黄,试解释其原因。
【提示】 入秋后,气温逐渐降低,低温可导致叶绿素被破坏,而类胡萝卜素比较稳定,叶片中叶绿素含量减少,类胡萝卜素含量相对增加,导致叶片变黄。
恩格尔曼实验设计的四点巧妙之处
(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;利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,排除了空气中氧气和光的干扰。
(3)观测指标设计得妙:用极细的光束点状投射,叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位,相当于一组对照实验。
(4)实验对照设计得妙:进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验,明确实验结果完全是由光照引起的。
重难知识·透析
能力2　围绕叶绿体中色素的种类和作用,考查理解能力
3.(2025·惠州模拟)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是(　　)
A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱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慢
关键能力·提升
D
【解析】 叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg,氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素;光反应的场所是类囊体的薄膜,用于吸收光能的光合色素(叶绿素和类胡萝卜素)存在于叶绿体中类囊体的薄膜上;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰;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。
能力3　围绕叶绿体的结构和功能,考查生命观念
4.图甲为叶绿体结构模式图,图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(　　)
A.图乙所示结构取自图甲中的①或③
B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上
C.图乙所示结构可吸收全部的太阳光
D.叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面积
D
【解析】 图乙所示结构含有光合色素,光合色素只分布在叶绿体的类囊体膜上,故图乙所示结构位于图甲中的③;在叶绿体的基质(图甲④)中,也分布有与光合作用有关的酶;光合色素只吸收太阳光中的可见光;③是叶绿体的类囊体,叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面积。

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