資源簡介

新人教生物一輪復習學案
第12講　捕獲光能的色素和結構
課標 要求 1.認識葉綠體的結構適于進行光合作用。 2.實驗：葉綠體色素的提取和分離。
實驗7　葉綠體色素的提取和分離
實 驗 回 歸
1.實驗原理
2.實驗流程
實 驗 提 煉
1.實驗操作要點分析
注意事項 操作目的
提取色素 選新鮮綠色的葉片 使濾液中色素含量高
研磨時加無水乙醇 溶解色素
加少量SiO2和CaCO3 研磨充分、保護色素
迅速、充分研磨 防止乙醇過度揮發，充分溶解色素
盛放濾液的試管管口加棉塞 防止乙醇揮發和色素氧化
分離色素 濾紙預先干燥處理 使層析液在濾紙上快速擴散
濾液細線要直、細、勻 使分離出的色素帶平整不重疊
濾液細線干燥后再畫1～2次 使分離出的色素帶清晰分明
濾液細線不觸及層析液 防止色素直接溶解到層析液中
2.“綠葉中色素的提取和分離”實驗中異常現象分析
異常現象 原因分析
收集到的濾 液綠色過淺 ①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分； ②使用放置數天的菠菜葉，濾液色素（葉綠素）太少； ③一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低（正確做法：分次加入少量無水乙醇）； ④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞
濾紙條色 素帶重疊 ①濾液細線不直； ②濾液細線過粗
濾紙條無 色素帶 ①忘記畫濾液細線； ②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中
素 養 點 撥
生物材料中某種成分的提取和分離
高中生物教材中，提取和分離的技術與手段主要有紙層析技術、離心技術和電泳技術等，請舉例說明有哪些具體應用？
典 題 固 法
1.（2020·江蘇卷）采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是（　　）
A.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑
B.研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞
C.研磨時添加石英砂有助于色素提取
D.畫濾液細線時應盡量減少樣液擴散
2.如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍細菌經液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是（　　）
A.研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素
B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C.在敞開的燒杯中進行層析時，需通風操作
D.實驗驗證了該種藍細菌沒有葉綠素b
3.（2022·廣州檢測）遷移率為色素在濾紙條上移動距離與層析液移動距離的相對比值，是紙層析法分離綠葉中各種色素的重要指標之一。現以菠菜為實驗材料進行色素的提取與分離實驗并測得各種色素的遷移率，見下圖。相關敘述正確的是（　　）
A.提取色素時，可用體積分數為95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉代替無水乙醇
B.畫濾液細線時，連續畫2～3次可增加色素含量，使實驗結果更加明顯
C.紙層析分離色素時，色素的遷移率與色素在層析液中的溶解度呈負相關
D.分析實驗結果可知，菠菜葉肉細胞的葉綠體中色素1和2的含量較多
考點　葉綠體及其色素
概 念 落 實
1.與光合作用有關的色素種類和分布（填表）
色素 種類 葉綠素（含量約占3/4） 類胡蘿卜素（含量約占1/4）
顏色
分布
2.葉綠體色素吸收光譜
由圖可以看出：
（1）色素的功能：葉綠素主要吸收　　　　　　　　，類胡蘿卜素主要吸收　　　　　。（注意：對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少）
（2）色素吸收光的范圍：可見光的波長范圍大約是400～760 nm，一般葉綠體中的色素只吸收　　　　，對紅外光和紫外光不吸收。
3.葉綠體的結構適于進行光合作用
（1）葉綠體的結構模式圖
（2）葉綠體的功能
方 法 規 律
恩格爾曼實驗中變量的分析
實驗 自變量相關設置 因變量觀察指標 無關變量
恩格爾曼水綿和好氧細菌實驗 對照組：完全暴露在光下； 實驗組：黑暗環境下用極細光束照射 好氧細菌分布情況 水綿與好氧細菌的臨時裝片處于密閉環境中
恩格爾曼三棱鏡照射水綿和好氧細菌實驗 對照組：正常光源照射； 實驗組：黑暗環境下光線經三棱鏡后照射 好氧細菌分布情況 水綿與好氧細菌的臨時裝片處于密閉環境中
診斷·加強
1.判斷下列說法的正誤：
（1）植物中的色素都分布在葉綠體中。 （　　）
（2）葉綠體是細胞進行光合作用的唯一場所。 （　　）
（3）光合作用需要的色素分布在葉綠體基粒和基質中。 （　　）
（4）類囊體堆疊形成基粒，增大了葉綠體內膜的面積，為光合作用所需的酶提供了廣闊的附著點。 （　　）
（5）（2019·海南卷）紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a。 （　　）
（6）（2019·海南卷）紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用。 （　　）
2.鏈接必修1教材P99“圖5－12”。
（1）正常綠色植物呈現綠色的原因有：①葉綠素含量　　　　；②葉綠體色素　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）研究表明：在遮光條件下，以藍紫光為主的散光占比增加。請預測：在適當遮光的條件下，葉片（比如同一植物底層葉片）中葉綠素a/b　　　，弱光下的吸收能力　　　　，有利于提高植株的捕光能力，是對弱光環境的一種適應。
典 題 固 法
（2021·廣東卷）與野生型擬南芥WT相比，突變體t1和t2在正常光照條件下，葉綠體在葉肉細胞中的分布及位置不同（圖1），造成葉綠體相對受光面積的不同（圖2），進而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運動的前提下，下列敘述錯誤的是（　　）
圖1 圖2
A.t2比t1具有更高的光飽和點（光合速率不再隨光照強度增加而增加時的光照強度）
B.t1比t2具有更低的光補償點（光合作用吸收的CO2與呼吸作用釋放的CO2等量時的光照強度）
C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關
D.三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大
（2022·遼寧卷節選）滸苔是形成綠潮的主要藻類。綠潮時滸苔堆積在一起，形成大量的“藻席”，造成生態災害。為研究滸苔瘋長與光合作用的關系，進行如下實驗：光合色素的提取、分離和含量測定。
（1）在“藻席”的上、中、下層分別選取滸苔甲為實驗材料，提取、分離色素，發現滸苔甲的光合色素種類與高等植物相同，包括葉綠素和　　　　　　　。在細胞中，這些光合色素分布在　　　　　　　　　　。
（2）測定三個樣品的葉綠素含量，結果見下表。
樣品 葉綠素a/（mg·g－1） 葉綠素b/（mg·g－1）
上層 0.199 0.123
中層 0.228 0.123
下層 0.684 0.453
數據表明，取自“藻席”下層的樣品葉綠素含量最高，這是因為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
規范長難句——解釋此空原因時，要寫出影響葉綠素合成的環境因素——陽光與葉綠素含量的關系，答題時要構建起“陽光”與“葉綠素”的因果橋梁。
考向1　捕獲光能的色素及吸收光譜
1.（2018·全國Ⅱ卷）下列關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（　　）
A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中
B.構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收
C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是葉綠素合成受阻引起的
歸 納 總 結
影響葉綠素合成因素的分析
考向2　葉綠體的結構和功能
2.（2022·深圳二模）下圖是葉綠體局部結構模式圖，下列敘述錯誤的是（　　）
A.結構①中分布著光合作用相關的色素和酶
B.水光解產生氧氣的過程發生在結構①中
C.與ATP合成相關的酶分布在結構①和②中
D.CO2轉化為C3的過程發生在結構②中
構核心概念
練教材長句
鏈接必修1教材 P98“探究·實踐”。
（1）提取色素的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，分離色素的原理是　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
鏈接必修1教材P99。
（2）葉綠體中4種色素對光的吸收差別在于：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
鏈接必修1教材P99旁欄思考題。
（3）植物工廠里不用發綠光的光源，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
鏈接必修1教材P101。
（4）恩格爾曼的實驗直接證明了　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
拎教材“冷”點
鏈接必修1教材P98～99“探究·實踐”。
（1）濾液細線要細、直、勻，是為了使各色素擴散的起點相同，分離出的　　　　　　。干燥后重復畫一到兩次是為了　　　　　　　　，使分離出的色素帶清晰分明。
（2）綠葉中色素分離實驗結果中，從濾紙條上色素帶的位置可知，各種色素在層析液中溶解度的高低依次為：　　　　　　　　　　　　　（用“＞”連接）。從色素帶的寬度可知，各種色素的含量大小一般情況下為：　　　　　　　　　　　（用“＞”連接）。
鏈接必修1教材P100～101“思考·討論”。
（3）分析教材恩格爾曼的實驗，會發現該實驗方法的巧妙之處有：①巧選實驗材料：水綿的葉綠體呈　　　　　　，便于觀察，用好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位；②巧妙排除了干擾因素：沒有空氣的黑暗環境排除了　　　　　　的干擾；③巧妙設計對照實驗：用極細的光束照射，葉綠體上可分為　　　　　的部位，相當于一組對比實驗（照光處理與不照光形成對照）；通過臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果（黑暗與完全曝光形成對照），等等。
（4）恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，這一實驗說明葉綠體主要吸收　　　　　　　用于光合作用，放出　　　　。
鏈接必修1教材P101“拓展應用”T1。
海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。分析原因：這種現象與　　　捕獲有關，即不同顏色的藻類吸收不同　　　　的光。如紅藻含有大量的藻紅素和藻青素，這些紅色素主要吸收較短波長的　　　　　　，紅光不被吸收而反射，所以看到的藻類呈紅色。
第12講　捕獲光能的色素和結構
實驗7　葉綠體色素的提取和分離
【實驗回歸】
1.無水乙醇　層析液　快
2.SiO2　CaCO3　無水乙醇　尼龍布　1 cm　直且均勻　干燥　色素分離　3　濾液細線　葉黃素　葉綠素b
[素養點撥]　提示：（1）紙層析技術：如葉綠體中色素的提取和分離。　（2）離心技術：①差速離心技術分離各種細胞器，定量分析細胞組分；②密度梯度離心，記錄離心后試管中DNA的位置，證明DNA的復制方式；③赫爾希和蔡斯在噬菌體侵染細菌的實驗中，經短時間培養后進行攪拌、離心處理，檢測放射性，證明遺傳物質是DNA。需要注意密度梯度離心的物質是密度有一定差異的，而差速離心適用于混合樣品中各沉降系數差別較大的組分。　（3）電泳技術：指混懸于溶液中的樣品電荷顆粒，在電場影響下向著與自身帶相反電荷的電極移動的現象，如將細胞中的特定蛋白質或核酸分子進行分離純化。
【典題固法】
1.B　解析： 研磨時加入CaCO3可以防止色素被破壞。
2.D　解析： CaCO3可防止色素被破壞，加入過少會導致葉綠素被破壞，A錯誤；層析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92號汽油代替，不能使用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液，B錯誤；為了防止層析液揮發，需要用培養皿蓋住小燒杯，C錯誤；濾紙條從上至下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，藍細菌第四條色素帶缺少，說明藍細菌沒有葉綠素b，D正確。
3.A　解析：吸取少量濾液，沿鉛筆細線均勻畫出一道濾液細線，等濾液干燥后，重復一到兩次，B錯誤；紙層析法分離色素時，色素的遷移率與色素在層析液中的溶解度呈正相關，溶解度越高，擴散距離越大，C錯誤；分析題圖可知，菠菜葉肉細胞的葉綠體中色素1和2遷移率較高，說明其溶解度大，但含量不一定多，D錯誤。
考點　葉綠體及其色素
【概念落實】
1.如下表所示：
色素 種類 葉綠素（含量約占3/4） 類胡蘿卜素（含量約占1/4）
葉綠素a 葉綠素b 胡蘿卜素 葉黃素
顏色 藍綠色 黃綠色 橙黃色 黃色
分布 葉綠體的類囊體薄膜上
2.（1）紅光和藍紫光　藍紫光　（2）可見光
3.（1）光反應　暗反應　（2）外膜　葉綠體基質　暗反應　類囊體　色素　光反應　光合作用　被光束照射到　所有受光
【診斷·加強】
1.（1）×　提示：色素不只分布于葉綠體中，液泡中也含有色素，如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。　（2）×　提示：藍細菌細胞沒有葉綠體，也能進行光合作用。　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√
2.（1）多　吸收綠光很少，反射綠光多　（2）降低　增強
【典題固法】
【高考典例】
例1　D　解析： 由圖1可見，t1較多的葉綠體分布在葉肉細胞中照光側，由此可推斷，t2比t1具有更高的光飽和點，t1比t2具有更低的光補償點，A、B正確；通過題干信息可知，三者的葉綠素含量及其他性狀基本一致，由此推測，三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關，C正確；在一定光照強度下，三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大，但是超過光飽和點后，再增大光照強度，三者光合速率的差異不再變化，D錯誤。
例2　（1）類胡蘿卜素　葉綠體的類囊體薄膜/類囊體薄膜　（2）下層陽光少，需要大量葉綠素來捕獲少量的陽光
【對點演練】
1.C　解析： 葉綠體中的色素是有機物，可溶于無水乙醇中，A正確；Mg2＋是構成葉綠素的成分，可由植物的根從土壤中吸收，B正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光，C錯誤；葉綠素的合成需要光照，黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是葉綠素合成受阻引起的，D正確。
2.C　解析：①為類囊體薄膜，其上分布著色素和有關酶，是光反應的場所，其中可發生水的光解并產生氧氣，A、B正確；②為葉綠體基質，是暗反應的場所，其中不能進行ATP的合成，而且還要消耗ATP，C錯誤，D正確。
課堂小結與延伸
【構核心概念】
葉綠素a和葉綠素b　類囊體　基質　光合作用的場所
【練教材長句】
（1）綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中　色素在層析液中的溶解度不同，溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散的速度越快
（2）葉綠素a、b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光
（3）這種波長的光很少被光合色素吸收，因此不能驅動合成有機物
（4）葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧
【拎教材“冷”點】
（1）色素帶平整不重疊　增加色素總量　（2）胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b　葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜素　（3）螺旋式帶狀　氧氣和光　光照多和光照少　（4）紅光和藍紫光　氧氣　（5）光能　波長　藍綠光

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