1、人教版高考生物必修1同步学案第5章 第4节 第1课时 捕获光能的色素和结构2第4节 能量之源光与光合作用第1课时捕获光能的色素和结构1无水乙醇能提取绿叶中的色素，层析液可分离色素。2用无水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在无水乙醇中。3不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。4二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。5层析后滤纸条上自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。6叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。7色素分布于叶绿体类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶则分布于类囊体薄膜和叶绿体基质中。一、绿叶中色素
2、的提取和分离1提取绿叶中的色素(1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。(2)实验用品及作用：连线(3)实验步骤：填图2分离绿叶中的色素(1)原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。(2)实验步骤：填图二、色素的种类及叶绿体的结构和功能1色素的种类、含量、颜色及吸收光谱填表种类叶绿素(占3/4)类胡萝卜素(占1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色吸收光谱主要吸收红光和蓝紫光主要吸收蓝紫光2叶绿体的结构和功能(1)分布：主要分布在植物的叶肉细胞内。(2)形态：扁平的椭球形或球形。(3)结构：(4)功能：绿色植物进行光
3、合作用的场所。1判断下列有关叙述的正误(1)在绿叶中色素的提取实验中加入二氧化硅可以防止破坏叶绿素()(2)过滤研磨液时漏斗基部放一块剪好的滤纸进行过滤，将滤液收集到试管中()(3)叶绿体主要吸收蓝紫光和红光()(4)没有叶绿体的生物无法进行光合作用()(5)叶绿体中进行光合作用所需的酶分布于内膜、基质和类囊体()2下列关于色素的提取与分离实验的有关叙述，错误的是()A加入CaCO3是为了防止色素被破坏B加入SiO2有利于破坏叶肉细胞C加入无水乙醇的目的是溶解色素D滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离解析：选DCaCO3用于防止色素被破坏；SiO2是为了充分研磨；无水乙醇是用于提取色素的
4、溶剂；色素的量合适才能使分离效果明显。3下列关于叶绿体的描述，错误的是()A基粒由类囊体堆叠而成B叶绿体膜由双层膜组成C能进行光合作用的细胞内都有叶绿体D类囊体膜上有叶绿素和酶解析：选C叶绿体是进行光合作用的场所，但光合作用不一定都发生在叶绿体中，例如蓝藻等无叶绿体，但也能进行光合作用。4关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是()A可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素B叶绿体中色素能够分离的原因是各种色素在层析液中的溶解度不同C研钵中加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶后直接用杵棒进行研磨，不用作任何处理D滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠解析：选C无水乙醇是有机溶剂，能够提取叶绿体
5、中的色素；叶绿体中的各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的扩散较快，所以层析液能使不同色素分离开来；在色素提取过程中，研磨时除加入碳酸钙和二氧化硅外，还要加入10 mL无水乙醇；滤液细线若画不直，则有可能出现色素的交叉而使滤纸条上不易区分出4条色素带。1实验结果有关色素带的分析(1)从色素带的位置可知，各种色素在层析液中溶解度的高低依次为：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。(记忆口诀：胡、黄、a、b)(2)从色素带的宽度可知，各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。2注意事项及原因分析过程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加无水乙醇
6、溶解色素(3)加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素(4)迅速、充分研磨减少乙醇挥发，充分溶解色素(5)盛放滤液的试管管口加棉塞减少乙醇挥发和色素氧化分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中思考探究1(1)色素的提取非常成功，但层析后滤纸条上色素带非常模糊，其原因可能有哪些？提示：画滤液细线次数太少。滤液细线触及层析液，且时间较长，色素溶解到层析液中。(2)实验过程中，甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙，乙同学没有加无水乙
7、醇，而是加了水，请分析他们可能出现的实验结果。提示：甲同学的结果是滤纸条上的色素浓度很低，颜色很浅；乙同学的结果是滤纸上没有出现色素带。题组冲关1关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是 ()A使用定性滤纸过滤研磨液 B将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C在画出一条滤液细线后紧接着重复画线12次 D研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素 解析：选B在提取绿叶中色素时，漏斗基部放单层尼龙布进行过滤；纸层析法分离滤液中色素时，需用干燥的定性滤纸；画出一条滤液细线后需等滤液干后再画12次；研磨叶片时应用无水乙醇溶解色素。2某班学生完成对新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于各
8、组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析最不合理的是()A甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B乙可能是因为研磨时未加入SiO2C丙是正确操作得到的理想结果D丁可能是因为研磨时未加入CaCO3解析：选C甲图中没有色素的原因可能是误用蒸馏水作提取液和层析液；乙图中色素的量较少，可能是因为研磨时未加入SiO2而导致研磨不充分；丙、丁图中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，原因可能是未加入CaCO3而导致色素被破坏。1叶绿体中色素的吸收光谱色素种类吸收光吸收光谱图示叶绿素(含量约占3/4)叶绿素a(蓝绿色)吸收红光和蓝紫光叶绿素b(黄绿色)吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素(含量约占1/4)胡萝卜素(橙黄色
9、)吸收蓝紫光叶黄素(黄色)吸收蓝紫光2叶绿体功能的实验验证(1)实验过程及现象：(2)实验结论：叶绿体是进行光合作用的场所。O2是由叶绿体释放的。(3)实验设计巧妙之处：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；用好氧细菌可确定释放氧气的部位。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。进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验：明确实验结果完全是由光照引起的。思考探究2(1)一般植物的叶片在春、夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这一现象的原因是什么？提示：在春夏季节，叶片中叶绿素含量多
10、于类胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好，叶片呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。(2)温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？提示：无色玻璃或塑料薄膜。(3)从所含化学成分上分析，叶绿体能进行光合作用的原因是什么？提示：叶绿体中含有光合色素和与光合作用有关的酶。题组冲关3下列关于叶绿素的叙述，错误的是()A叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B被叶绿素吸收的光可用于光合作用C叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析：选DMg是合成叶绿素a和叶绿素b的必需元素；叶绿素主要吸收红光
11、和蓝紫光，用于光合作用的光反应过程；叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同；叶绿素不能有效地吸收绿光，绿光被反射出去，使植物呈现绿色。4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：制作载有水绵和好氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，不正确的是()A在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱B临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中C好氧细菌起指示作用D水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验解析：选A本实验的目的是验证叶绿体在光照下能够产生氧气，而与光的种类没有关系，不需用三棱镜将混合光分解成连续光谱；为了防止空气对实验结果的
12、影响，应该排除空气；好氧细菌的分布密疏，表示了氧气产生的多少；水绵的叶绿体便于观察且有利于设置对照实验。 一、选择题1关于叶绿体中类囊体的叙述正确的是()A叶绿体中的一个基粒就是一个类囊体B光合色素都分布在类囊体的双层薄膜上C组成各基粒的类囊体之间没有结构上的联系D基粒和类囊体极大地扩大了光合作用的反应面积解析：选D叶绿体是双层膜结构，膜内有几十个绿色的基粒，基粒和基粒之间充满着基质。每个基粒都含有两个以上的类囊体，类囊体由单层膜构成。叶绿体的基粒之间通过膜状结构相连。基粒及类囊体扩大了叶绿体内膜的表面积，因此扩大了光合作用的反应面积。2某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下
13、操作：将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线为增强实验效果，将滤液细线画粗些将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中该同学操作有误的是()A BC D解析：选D相关操作中，正确的做法是：提取绿色叶片中的色素时，在将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。制作滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线，而不是用钢笔。画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证
14、滤液细线细、直、齐，为增强实验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素。分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻插入层析液中，随后盖上培养皿盖，为了防止滤液细线中的色素溶于层析液中，不能让滤液细线触及层析液。3研究人员发现，从蔬菜叶中可提取大量的各种天然色素，这为目前市场上天然色素“供不应求”的状况提供了一条解决的途径。在进行“植物中色素的提取”实验时，如果在研钵中研磨绿叶时没有加入碳酸钙，最可能会出现的结果是()A研磨不充分，提取的色素少B层析后滤纸条上位于下边的两条色素带变窄C层析时各种色素不能相互分离，造成色素带的重叠D层析后滤纸条上只剩两条色素带解析：选
15、BCaCO3是保护色素的，不加CaCO3会导致部分叶绿素被破坏，导致叶绿素含量减少，滤纸条上相应色素带变窄。4.右图所示为某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列与之有关的叙述，错误的是()A应向培养皿中倒入层析液B应将滤液滴在a处，而不能滴在b处C实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)D实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色解析：选D图示为叶绿体中色素分离的实验装置，所以应把层析液倒入培养皿中；灯芯起到传递层析液的作用，把色素滴到a点让其在定性滤纸上扩散；四个圆圈中扩散最慢的即为圆圈最小的，它应该是呈黄绿色的叶绿素b。5某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验
16、时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如下图所示，第组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是()A绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同B可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果C可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果D可能是由于未加SiO2而得到的实验结果解析：选A绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同；若未加CaCO3，叶绿素可能被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，如结果；若实验中所加溶剂为水，则提取不到叶绿体中的色素，因为色素不溶于水，如结果；若未加SiO2，可能导致研磨不充分，即各种色素的提取量
17、均少于正常水平，如结果。6.右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()A和具有选择透过性功能B上既有光合色素又有与光合作用有关的酶C和中都有与光合作用有关的酶D有叶绿体的细胞才能进行光合作用解析：选D表示叶绿体的双层膜，它们具有选择透过性功能。为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶。基质也是进行光合作用的场所，也具有与光合作用有关的酶。色素和酶是进行光合作用的必要条件，具有上述条件而不具有叶绿体的蓝藻等也能进行光合作用。二、非选择题7下面是绿叶中色素的提取和分离过程图解，根据所学知识回答下列问题：(1)图一是色素的提取，其中甲过程按a、b、c依次加入5 g绿叶、
18、少许SiO2和CaCO3、10 mL_；加入c的作用是_。(2)图一中乙过程是过滤得到含有色素的滤液，其中用单层尼龙布而不用纱布，原因是_。(3)图二中戊是沿铅笔细线画出含色素的滤液细线e，要求做到画出的e要_，所以在画线时每画一次要待滤液干后再画下一次，重复12次。(4)图二中己是纸层析分离色素的步骤，其中h是_，g和f的位置关系是_。答案：(1)无水乙醇溶解色素(2)纱布对色素的吸收性强，会损失部分色素，导致色素含量降低(3)细、直、齐(4)层析液g不能没及f8下列是某小组在完成绿叶中色素的提取和分离实验时所遇到的问题，请分析回答：(1)绿叶中的色素都能溶解于层析液中，它们被分离的原理是_
19、。在滤纸上扩散速度最快的色素是_。(2)将5 g新鲜完整的菠菜叶放在研钵中，加入二氧化硅后，迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原因是_。(3)实验过程中，为防止挥发性物质大量挥发，采取的措施有_。解析：(1)叶绿体中的各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。其中扩散速度最快的是胡萝卜素，最慢的是叶绿素b。(2)在色素的提取过程中，二氧化硅能使研磨更加充分，碳酸钙则可防止色素在研磨过程中被破坏，无水乙醇可以把色素溶解并提取出来。(3)由于提取液及层析液易挥发，因此在研磨过程中要迅速，滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞严，层
20、析时要用培养皿盖住小烧杯。答案：(1)不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快胡萝卜素(2)没有加入碳酸钙和无水乙醇，叶绿素分子受到破坏，色素没有溶解在乙醇中被提取出来(3)迅速研磨；及时用棉塞将试管口塞严或用培养皿盖住小烧杯一、选择题1下列是关于绿叶中色素的提取和分离实验的几种叙述，其中正确的是()A色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同B研磨叶片时加CaCO3的作用是使研磨更加充分C色素分离的结果可以用右图表示(1、2、3、4分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b)D层析液可用92号汽油代替解析：选D色素提取的原理是色素能溶解于有机溶剂，而分离的原理是色
21、素在层析液中的溶解度不同；研磨叶片时加入CaCO3的目的是为了防止对色素的破坏；色素分离的结果如选项C中所示，1、2、3、4分别表示的是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素；92号汽油在化学性质上与层析液相似。2在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是()加入的提取液太多用加入无水碳酸钠的95%的乙醇代替无水乙醇研磨时没有加入碳酸钙研磨时没有加入二氧化硅取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少画滤液细线的次数少使用放置数天的菠菜叶A BC D解析：选C在实验中，滤纸条上的色素带颜色较浅的原因可能是滤液中色素含量少，或者在滤纸条上画滤液细线时，重复的次数太少，或者加入的提取
22、液太多，使滤液中色素浓度降低。滤液中色素含量少的原因可能是：(1)没有加入二氧化硅，导致研磨不充分；(2)研磨时没有加入碳酸钙，使部分色素被破坏；(3)选取的叶片中叶肉细胞少，色素含量低；(4)叶片不新鲜，里面的色素被破坏。3阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如将一瓶绿叶中色素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于()A绿光区 B红光区和绿光区 C蓝紫光区和绿光区 D红光区和蓝紫光区解析：选D叶绿体的色素包括叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，这些色素对不同光质的光吸收不同：叶绿素a与叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光；叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光。所
23、以该光谱通过叶绿素后，红光、蓝紫光被大量吸收，不能透射而形成黑色条带。 4如图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为()A红色 B黄色C绿色 D紫色解析：选B在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色。5将在黑暗中放置一段时间的叶片均分为4小块，分别置于不同的试管中，按下表进行实验处理，其中着色最浅的叶片所在的试管是()试管编号实验处理CO2溶液光照白光蓝光红光绿光碘液注：“”表示具有该条件。ABCD解析：选D在不同的
24、光照条件下，光合作用强度不同，叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光几乎不吸收，故在白光下，叶片光合作用最强，经碘液处理后，着色最深；绿光下，叶片光合作用最弱，着色最浅。6某生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。实验结果如右图，下列判断正确的是()选项组别滤纸条编号判断依据A绿叶组甲叶绿素a带和叶绿素b带较宽B嫩黄叶组甲叶绿素a带和叶绿素b带较宽C绿叶组乙上起的第一和第二条带较窄D嫩黄叶组乙上起的第一和第二条带较窄解析：选A绿叶较嫩黄叶含有更多的叶绿素a和叶绿素b。在滤纸条上，上起的第三和第四条带分别代表叶
25、素素a和叶绿素b，绿叶组中叶绿素a和叶绿素b所代表的两条色素带更宽。二、非选择题7美国科学家恩格尔曼利用一种水绵(具有呈螺旋状的叶绿体)，研究光对光合作用的效应。他将水绵放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移向氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如下图所示：(1)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)该实验证实了光合作用的场所是_，吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在_、_。(3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是什么？_，在_光点的细菌特别多。解析：(1)白光的光质较为均匀，好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
26、)通过螺旋状的叶绿体与好氧细菌的关系可以看出进行光合作用的位置在叶绿体上，色素分布在叶绿体的类囊体的薄膜上，而酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体的基质中。(3)在C实验中的自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光光点的好氧细菌远远多于绿光光点。答案：(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上和基质中(3)探究不同颜色的光对光合作用的影响红光和蓝光8.植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷，会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。实验假设：_。实验步骤：第一步：取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、_的黄瓜幼苗。第二步：A烧杯中加入_，B烧杯中加入等量_，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜苗叶片出现颜色差异为止。第三步：分别从A、B两组中选取_，用_提
