捕获光能的色素和结构(新高考生物一轮复习教案)

（新高考生物一轮复习教案）第三单元细胞的能量供应和利用

第5课时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，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2.活动：提取和分离绿叶中的色素。

1．绿叶中色素的提取和分离

(1)实验原理

(2)实验步骤

(3)实验结果

色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度

胡萝卜素橙黄色最少最高最快

叶黄素黄色较少较高较快

叶绿素a 蓝绿色最多较低较慢

叶绿素b 黄绿色较多最低最慢

(4)实验出现异常现象的原因分析

异常现象原因分析

收集到的滤①未加二氧化硅，研磨不充分；

液绿色过浅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

滤纸条色素带重叠①滤液细线不直；

②滤液细线过粗

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

2．叶绿体中色素的吸收光谱分析

由图可以看出：

源于必修1 P99“图5－12”、“旁栏思考”及P101“拓展应用”

(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽(填“宽”或“窄”)。

(2)研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b降低，弱光下的吸收能力增强，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。

(3)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？

提示这种波长的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有机物。

(4)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依

次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。

材料藻类中色素种类及光在海水中的分布

藻类色素种类含量最多的色素水层及主要存在的光

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

浅水层存在红光和蓝紫光

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

光和蓝紫光，反射红黄光

中水层存在绿光和蓝紫光

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

深水层存在蓝紫光

提示这与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。

3．叶绿体的结构适于进行光合作用

(1)叶绿体的结构模式图

(2)叶绿体的功能

源于必修1 P101“讨论”

(1)恩格尔曼在选材上有什么巧妙之处？

提示选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位。

(2)恩格尔曼在实验设计上有什么巧妙之处？

提示没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。

考向一实验的基本原理和过程分析

1．(2022·潍坊高三模拟)下列有关色素提取和分离实验的说法，正确的是()

A．根据绿叶中色素在无水乙醇中溶解度不同，可对色素进行分离

B．分离色素时，蓝绿色的色素带距离滤液细线最远

C．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素

D．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢

答案 C

解析根据绿叶中色素在层析液中溶解度不同，可对色素进行分离，A错误；分离色素时，橙黄色的色素带(胡萝卜素)距离滤液细线最远，B错误；叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越快，D错误。

2．如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述正确的是()

A．实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深

B．实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好

C．色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离

D．与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄

答案 D

解析实验研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸钙(保护叶绿素)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，看不到四条色素带，C错误。

考向二色素的种类和功能

3．(2017·全国Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是()

A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成

B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制

C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示

D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的

答案 A

解析类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误。

4．(2022·大庆市高三模拟)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。图中②③是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②和③主要分布在叶绿体的内膜上

B．利用纸层析法分离色素时，③应位于滤纸条的最下端

C．植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光

D．弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用

答案 D

5．在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料，测定不同生育期叶片中叶绿素含量，结果如下表所示。由数据可知，下列推测或叙述错误的是()

氮含量(kg·hm－2)

叶绿素含量(mg·g－1)

苗期开花坐果期盛果期末果期

100 3.38 7.30 9.52 7.12 180 3.38 7.53 11.37 7.88