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
1．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，为了充分研磨叶片，需加入（）
A．碳酸钙 B．无水乙醇
C．丙酮 D．二氧化硅
2．(2024·广东大湾区期末)关于“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（）
A．可用干燥的定性滤纸置于玻璃漏斗基部进行过滤，收集滤液
B．研磨时加入适量二氧化硅，有助于提高滤液的色素浓度
C．可用盖玻片蘸取滤液，沿铅笔细线按压出均匀的色素细线
D．层析后出现的色素带，其位置、颜色和宽窄蕴含不同信息
3．纸层析法可分离光合色素，以下分离装置示意图中正确的是（）
A B C D
4．(2024·东莞常平中学)下图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法正确的是（）
A．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上
B．提取色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．①在层析液中的溶解度大于③②
D．叶片呈现绿色是因为①②③完全不吸收绿光
5．(2025·广州天河区期末)紫苏叶片是紫苏合成有机物的主要器官。紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关。花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中。某同学欲提取紫苏叶片中的色素，下列操作错误的是（）
A．实验材料应选取新鲜的紫苏叶片
B．研磨叶片时添加二氧化硅有助于研磨充分
C．研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的各种色素
D．研磨液需经单层尼龙布过滤后收集滤液
6．(2024·湛江期中)甲图为叶绿体的结构模式图，乙图为甲图中部分结构放大图。下列叙述错误的是（）
甲
乙
A．甲图④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA
B．甲图③大大地扩展了叶绿体的受光面积
C．乙图所示结构属于甲图中的③
D．甲图中的①②和乙图的结构和成分完全相同
7．(2025·东莞期末)紫叶生菜叶肉细胞中花青素含量高于叶绿素，使叶片呈紫红色。选用紫叶生菜叶片进行色素提取与分离实验，滤纸条上只出现四条色素带。下列相关叙述错误的是（）
A．提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏
B．分离色素时，利用的原理是色素在层析液中的溶解度不同
C．滤纸条上无花青素条带，可能是因为花青素是水溶性色素
D．该实验方法可以准确测定出叶片中各种色素的含量
8．(2024·惠州期末)在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，以下主要步骤操作正确的是（）
① ② ③ ④
A．步骤①为获得10 mL提取液，一次性加入10 mL a液研磨效果最好
B．步骤②采用定性滤纸过滤，可提高滤液中光合色素的含量
C．步骤③在滤纸条上连续画2～3次滤液细线，分离色素效果更好
D．步骤④将试管固定于铁架台上，可防止b液晃动而触及滤液细线
9．下图表示光合色素纸层析的实验结果。下列相关叙述错误的是 （）
A．剪去滤纸条的两角，目的是防止层析液在滤纸条两边扩散过快
B．层析液是有机溶剂，可使用无水乙醇代替层析液
C．如果菠菜层析结果中下面两个色素带宽度小，可能是因为未添加碳酸钙
D．蓝细菌不含有叶绿素b
10．1880年，恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，用透过三棱镜的光照射水绵，细菌的聚集情况如下图(红光波长：625～740 nm；蓝紫光波长：380～475 nm)。下列有关叙述正确的是（）
A．该实验的自变量是光照强度
B．需氧细菌可以指示CO2含量
C．水绵光合作用主要利用蓝紫光和红光
D．实验证明光合作用的场所是叶绿体
11．(2025·深圳宝安区期末)某同学分别利用韭菜和韭黄(韭菜种子在避光条件下培养而来)进行叶绿体中色素的提取和分离实验，结果如下图所示。用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)可以测定每组各种光合色素含量。据图分析，下列叙述错误的是（）
韭菜叶片色
素分离结果
韭黄叶片色
素分离结果
叶绿素和类胡萝卜
素的吸收光谱
A．测定叶绿素的含量时主要使用绿光波段
B．避光条件对类胡萝卜素的含量基本无影响
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．提取叶绿素时，相较于韭菜，未添加碳酸钙对韭黄造成的影响更小
12．韭菜完全在黑暗中生长，因无阳光供给，不能合成叶绿素，就会变成黄色，称之为“韭黄”。提取并分离韭黄叶片中叶绿体色素，与正常韭菜叶相比，层析结果只有两条色素带。下列关于实验操作和结果分析的叙述，错误的是（）
A．可用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．提取叶绿体中的色素时加入二氧化硅可增强研磨效果
C．分离叶绿体中的色素利用的是不同色素在层析液中的溶解度不同
D．与正常韭菜叶相比，韭黄层析结果中出现的两条色素带靠近滤液细线
13．(2024·东莞期末节选)火龙果营养价值较高，在生产实践中进行夜间补光可使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同光质和补光时间对火龙果成花的影响，结果如下图。请回答下列问题：
(1)捕获光能的色素分布在叶绿体的__ __上。
(2)由实验结果可知，最佳补光方案为__ __。
(3)有兴趣小组推测补光时间长短会影响叶片中光合色素的含量，为验证该推测是否正确，可选取若干等量的__ __的火龙果叶片，研磨后可用__ __(填试剂名称)对其进行提取，再利用__ __法进行分离，比较不同条件下色素的含量。
第1课时 捕获光能的色素和结构
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 D A C C C D D
题号 8 9 10 11 12
答案 D B C A D
1．D
2．A 解析：漏斗基部应该放一块单层尼龙布进行过滤，收集滤液，滤纸对色素有吸附作用，不能用滤纸过滤，A错误；二氧化硅使研磨更充分，有助于提高过滤液的色素浓度，B正确；画滤纸条时可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，沿铅笔细线按压出均匀的细线，待滤液干后，再重复一到两次，C正确；滤纸条上色素带位置的主要取决于色素在层析液中溶解度的大小，色素带的宽窄取决于色素的含量，色素带的颜色取决于色素的种类，D正确。
3．C
4．C 解析：图示为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，其中①为类胡萝卜素，②为叶绿素b，③为叶绿素a，①②③都分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；提取绿叶中色素的原理是不同色素能溶于无水乙醇等有机溶剂中，分离绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；①为类胡萝卜素，在滤纸条上的扩散速度比③②快，说明类胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素，C正确；叶片呈现绿色是因为②(叶绿素b)、③(叶绿素a)吸收绿光很少，绿光被反射出来，而不是完全不吸收绿光，D错误。
5．C 解析：紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关，因此欲提取紫苏叶片中的色素，应选取新鲜的紫苏叶片，A正确；研磨叶片时添加二氧化硅，能破坏细胞结构，有助于研磨充分，B正确；花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中，研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的花青素，但不能溶解叶片中分布在叶绿体内的光合色素，因为叶绿体中的光合色素不溶于水，C错误；将研磨得到的液体迅速倒入玻璃漏斗(在漏斗基部放一块单层尼龙布)中进行过滤，将滤液收集到试管中，D正确。
6．D 解析：甲图④为叶绿体基质，含有暗反应所需的酶，还含有DNA和RNA，A正确；③为基粒，类囊体堆叠形成基粒增大了叶绿体的膜面积，B正确；乙表示叶绿体的类囊体膜，对应图甲中的③，C正确；生物膜功能的复杂程度与蛋白质的种类和数量有关，甲图中的①②(叶绿体的双层膜)与乙图中类囊体薄膜功能不同，结构和成分相似，但不完全相同，D错误。
7．D 解析：分离色素时，利用的原理是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条上扩散得快，B正确；花青素存在于液泡中，溶于水，不易溶于有机溶剂，所以滤纸条上并未出现花青素条带，可能的原因是花青素为水溶性色素，C正确；该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素的含量，D错误。
8．D 解析：由于研磨时乙醇会挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时应加入多于10 mL的乙醇，A错误；步骤②采用单层尼龙布过滤，可提高滤液中光合色素的含量，B错误；画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再重画一到两次，不是连续画线，C错误。
9．B 解析：无水乙醇用于提取叶绿体中的色素，层析液用于分离色素，B错误；由图可知，蓝细菌只有两条色素带，不含有叶绿素b和叶黄素，D正确。
10．C
11．A 解析：叶绿素在红光区和蓝光区各有一个吸收峰，用分光光度法测定光合色素提取液中叶绿素含量时，通常选用叶绿素在红光区的吸收峰波长，A错误；根据两种叶片色素的分离结果可看出，类胡萝卜素色素带的宽度基本相似，说明避光条件对类胡萝卜素的合成基本上不会造成影响，B正确；不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，叶绿素多使叶片呈现绿色，类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，因此未添加碳酸钙对韭黄造成的影响更小，D正确。
12．D 解析：韭黄的叶绿体中只有胡萝卜素和叶黄素，两种色素在层析液中的溶解度高，都远离滤液细线，D错误。
13．(1)类囊体薄膜 (2)红光＋蓝光下每天补光6 h (3)同一光照强度相同光质不同补光时间 无水乙醇 纸层析
解析：据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光＋蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6 h·d－1，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6 h·d－1。本实验的目的是验证补光时间长短会影响叶片中光合色素的含量，补光时间长短属于自变量，光合色素的含量属于因变量，比较光合色素含量可用纸层析法。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
目标一 实验：绿叶中色素的提取和分离
一、实验原理
提取原理 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂__ __中
分离原理 各种色素在__ __中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得__ __，反之则__ __。因此色素就会随着__ __在滤纸上的扩散而分开
分离方法 纸层析法
二、实验步骤(教材P98～99“探究·实践”)
分析：实验中材料、试剂及操作的目的
过 程 操作内容 操作目的
提取色素 材料 叶片要新鲜、深绿 使滤液中色素含量高
试剂 __ __ 有利于充分研磨
碳酸钙 防止研磨过程中色素被破坏
无水乙醇 溶解色素
关键 步骤 研磨要迅速、充分 提取较多色素、防止溶剂挥发
用__ __过滤而不用滤纸 防止色素吸附在滤纸上
盛滤液的试管口加棉塞 防止溶剂挥发(无水乙醇)
分离色素 试剂 __ __ 分离色素
关键 步骤 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐 使分离的色素带清晰
滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解到层析液中
试管口塞棉花(小烧杯上盖培养皿) 防止__ __
三、实验结果及分析
1．实验结果[填表]
2．实验中一些异常现象分析
异常现象 原因
收集到的滤液 绿色过浅 ①未加二氧化硅，__ __； ②使用的是放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)__ __； ③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)； ④__ __，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__ __
(2024·广州八十九中)色素是捕获和转化光能的物质，绿叶中色素的提取和分离实验是高中生物学的重要实验。如下图为纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)，下列叙述正确的是（）
A．色素提取时加入碳酸钙以防止色素被破坏，过滤时选用滤纸效果更好
B．溶解度低的色素在层析液中扩散快，所以溶解度最低的是图中的Ⅰ
C．色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收蓝紫光和红光，色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光
D．若某同学纸层析的色素带很窄，可能的原因是研磨不充分
甲、乙、丙、丁四位同学在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下4种不同的层析结果。下列分析错误的是（）
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SiO2
C．丙可能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
目标二 捕获光能的色素、叶绿体的结构适于进行光合作用
一、捕获光能的色素
色素种类 光能吸收情况
__ __ 类胡萝卜素(占1/4) 主要吸收__ __
叶黄素
__ __ 叶绿素(占3/4) 主要吸收__ __
叶绿素b
特别提醒
(1)叶绿体中的色素(即光合色素)≠液泡中的色素(如水溶性的花青素)。
(2)叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg，类胡萝卜素的组成元素仅有C、H、O，故土壤中缺少Mg可以使植株叶片黄化。
二、叶绿体的结构和功能
1．叶绿体的结构
(1)[①]__ __和[②]__ __使其内部结构与细胞质基质分开，保证了叶绿体相对独立地进行代谢活动。
(2)由[③]__ __堆叠而成的[④]__ __，增大了膜面积。其意义是__ __，有利于光合作用的进行。
(3)光合作用的色素分布在[__ ]的薄膜上，能够吸收、传递和转化__ __。
(4)与光合作用有关的酶分布在__ __上和__ __中。
(5)[⑤]__ __中还含有少量的DNA和RNA。
2．探究叶绿体的功能——恩格尔曼关于水绵和需氧细菌的实验(教材P100～101“思考·讨论”)
（1）选用水绵的原因：水绵不但__ __，而且其在细胞中呈__ __，便于__ __。
(2)用极细光束照射，巧妙__ __；没有空气的黑暗环境，排除了__ __。
(3)用极细的光束点状投射，使叶绿体可分为__ __的部位，相当于__ __；__ __的对照实验，再一次验证实验结果，明确实验结果完全是由光照引起的。
(4)另外本实验还巧妙设计了观测指标：通过对__ __进行观测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位。
(5)实验结论：O2是由__ __在__ __条件下释放出来的。
(2024·深圳高级中学)图甲为叶绿体结构模式图，图乙所示结构是图甲的部分放大图。下列有关叙述正确的是（）
甲
乙
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．吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上
D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜面积
(2024·汕尾四校联考)科学家恩格尔曼利用水绵和需氧细菌等做了如下实验。甲组：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境中，再用极细光束照射水绵；乙组：将载有水绵和需氧细菌的临时装片完全暴露在光下；丙组：用透过三棱镜的光照射载有水绵和需氧细菌的临时装片。下列关于上述实验的分析，错误的是（）
A．选择水绵和需氧细菌作实验材料的优点是便于观察和确定释放氧气的部位
B．将临时装片置于没有空气的黑暗环境中的目的是消耗完水绵中的有机物
C．丙组的实验结果可以证明水绵进行光合作用主要利用的是红光和蓝紫光
D．设置乙组实验的目的是对甲组实验结果进行进一步验证
一、知识自主构建
二、概念诊断评价
1．某同学提取并分离到的色素带中，叶绿素的两个条带颜色很浅，原因肯定是忘记加入CaCO3。 （）
2．叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收紫外光和红外光。 （）
3．绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快。（）
4．植物叶片呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。（）
5．光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。（）
三、学情随堂评价
1．(2024·揭阳段考)某同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，得到如下图所示的结果，其中①②③④表示色素带。下列相关分析正确的是（）
A．该实验中，无水乙醇可作为层析液分离各种色素
B．③色素带中的色素分子主要吸收蓝紫光和红光
C．④色素带中的色素在层析液中的溶解度最高
D．提取色素时若未加二氧化硅会提取不到色素
2．(2025·广州期末)植物工厂是在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物的高效体系。完全依靠LED灯等人工光源的植物工厂，不宜使用的光源是（）
A．绿光 B．红光
C．蓝光 D．白光
3．苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用体积分数为50%的乙醇提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。下列有关“叶绿体中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是（）
A．提取叶绿体中的色素时，加入二氧化硅可防止色素被破坏
B．叶绿体的四种色素中，扩散速度最快的是胡萝卜素
C．由上到下的第三条色素带对应的色素是呈现黄绿色的叶绿素b
D．如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为红色
4．(2024·阳江中学)下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．叶绿体分布在植物体的所有细胞中
B．叶绿素在高等植物体内主要有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色
C．同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D．吸收光能的色素都分布在①外膜上
5．(2024·广州白云中学)某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，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组实验结果如图所示，其中第④组是进行正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析，不正确的是（）
A．③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果
B．①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果
C．①可能是层析液没及滤液细线而得到的实验结果
D．②可能是用水取代了无水乙醇而得到的实验结果
第1课时 捕获光能的色素和结构
新知导学
目标一 实验：绿叶中色素的提取和分离
一、 无水乙醇 层析液 快 慢 层析液
二、 二氧化硅 单层尼龙纱布 层析液 层析液挥发
三、 1.胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b
2．研磨不充分 太少 未加碳酸钙或加入过少 全部溶解到层析液中
例1 D 解析：过滤时选用单层尼龙布效果更好，A错误；溶解度高的色素在层析液中扩散快，所以溶解度最高的是图中的Ⅰ，最低的是Ⅳ，B错误；色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收蓝紫光，色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光和红光，C错误；若选材一致而某同学纸层析的色素带很窄，可能的原因是研磨不充分等，导致提取的色素含量较少，D正确。
衍射思考 C 解析：二氧化硅能使研磨更充分，将色素释放出来，所以乙可能是因为研磨时未加入SiO2而导致色素相对含量低，B正确；碳酸钙能防止研磨过程中色素(尤其是叶绿素)被破坏，丁中显示叶绿素含量较低，所以丁可能是因为研磨时未加碳酸钙而导致叶绿素被破坏，D正确；正确操作得到的理想结果应该是离点样处较远的色素含量少，而离点样处较近的色素含量多，C错误。
目标二 捕获光能的色素、叶绿体的结构适于进行光合作用
一、 胡萝卜素 蓝紫光 叶绿素a 红光和蓝紫光
二、 1.(1)外膜 内膜 (2)类囊体 基粒 分布有更多的酶和色素 (3)③ 光能 (4)类囊体的薄膜 叶绿体基质 (5)叶绿体基质
2．(1)具有细而长的带状叶绿体 螺旋式分布 观察实验结果和设置对照 (2)排除了干扰因素 氧气、除极细光束之外的其他光的干扰 (3)有光照和无光照 一组对照实验 进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下 (4)需氧细菌的分布 (5)叶绿体 光照
例2 D 解析：图甲表示叶绿体的结构，①是叶绿体内膜，②是叶绿体外膜，③是类囊体，④是叶绿体基质，吸收光能的色素分布在③(类囊体)的薄膜上，图乙所示结构是类囊体的薄膜，来自③，A、C错误；光合作用所需的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中，B错误；叶绿体内含有大量基粒，一个基粒由很多类囊体堆叠而成，以此扩大了膜面积，D正确。
例3 B 解析：需氧细菌会聚集在氧气多的部位，水绵具有叶绿体，且在细胞中呈螺旋带状分布，选择水绵和需氧细菌作实验材料的优点是便于观察和确定释放氧气的部位，A正确；将临时装片置于没有空气的黑暗环境中可以排除自然光和空气中的氧气对实验的干扰，B错误；丙组的实验结果是需氧细菌集中分布在红光和蓝紫光照射的区域，可知水绵进行光合作用主要利用的是红光和蓝紫光，C正确；乙组实验是对甲组实验结果的进一步验证，证明光合作用发生在叶绿体的受光部位，D正确。
随堂内化
一、①叶绿素b ②红光 ③类胡萝卜素 ④类囊体 ⑤色素和酶 ⑥基质
二、 1.?
2．? 提示：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。叶绿体中的色素只吸收可见光，几乎不吸收紫外光和红外光。
3．? 提示：在层析液中溶解度高的扩散得快，而不是含量多的。
4．? 提示：叶绿素对绿光吸收量较少，绿光被反射，所以叶片呈现绿色。
5．?
三、 1.B 解析：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素，但无水乙醇不作为层析液使用，A错误；滤纸条从外到内依次是①胡萝卜素(最窄)、②叶黄素、③叶绿素a、④叶绿素b，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，①色素带中的色素在层析液中的溶解度最高，B正确，C错误；若提取光合色素时未加二氧化硅，则不能充分研磨，但也能提取到少量色素，D错误。
2．A 解析：光合色素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，所以生产蔬菜和其他植物时，不宜使用发绿光的人工光源。
3．B
4．B 解析：植物细胞不都含有叶绿体，如根尖细胞，A错误；叶绿素在高等植物体内主要有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，B正确；同线粒体不一样，叶绿体的内膜没有扩大受光面积，叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积，C错误；吸收光能的色素都分布在③类囊体薄膜上，D错误。
5．C 解析：③中各色素带较窄，分离出的色素少，原因可能是未加SiO2而使得研磨不充分，A正确；①组实验结果中叶绿素较少，原因有可能是未加CaCO3而使部分叶绿素被破坏，B正确；如果层析液没及滤液细线则色素溶于层析液中，将不能得到色素条带，如图②结果，C错误；色素能溶解在无水乙醇中，而不能溶于水，②没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇，D正确。(共74张PPT)
第5章
第4节 光合作用与能量转化
细胞的能量供应和利用
第1课时 捕获光能的色素和结构
知识目标 素养目标
1．理解“绿叶中色素的提取和分离”的实验原理和方法； 2．阐述绿叶中色素的种类和功能； 3．解释叶绿体适于光合作用的结构特点(重点) 生命观念：解释叶绿体的结构特点与其作为光合作用的场所相适应，进一步强化结构与功能观；
科学探究：通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，理解实验原理和方法，掌握基本操作技能，提高实验方案的实施及对实验结果的交流与讨论的能力
新知导学
一、实验原理
实验：绿叶中色素的提取和分离
提取原理 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂____________中
分离原理 各种色素在__________中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得______，反之则______。因此色素就会随着__________在滤纸上的扩散而分开
分离方法 纸层析法
无水乙醇
层析液
快
慢
层析液
目标
一
二、实验步骤(教材P98～99“探究·实践”)
1．提取绿叶中的色素
称取5g绿叶
剪去主叶脉，剪碎
迅速且充分地研磨
将研磨液迅速倒入玻璃漏斗
滤液收集到试管，棉塞将试管口塞严
①二氧化硅
②碳酸钙
③无水乙醇
称
剪
加
磨
滤
集
漏斗基部放一块单层尼龙布
① 有助于研磨充分
② 防止研磨中色素被破坏
③ 溶解色素
不能用纱布或滤纸，因为它们易吸附色素!
防止乙醇挥发，使色素充分溶解
防止乙醇挥发和色素被氧化破坏
新鲜、深绿
保证色素含量高
2．制备滤纸条→画滤液细线：细、匀、直、浓
将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。
剪去两角的原因？
防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次。
1cm
滤液细线
3．分离色素
石油醚、丙酮和苯的混合液
培养皿
插滤纸条
滤液细线
层析液液面
层析液
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。
4．观察和记录
分析：实验中材料、试剂及操作的目的
过程 操作内容 操作目的
提取色素 材料 叶片要新鲜、深绿 使滤液中色素含量高
试剂 ____________ 有利于充分研磨
碳酸钙 防止研磨过程中色素被破坏
无水乙醇 溶解色素
关键 步骤 研磨要迅速、充分 提取较多色素、防止溶剂挥发
用________________过滤而不用滤纸 防止色素吸附在滤纸上
盛滤液的试管口加棉塞 防止溶剂挥发(无水乙醇)
二氧化硅
单层尼龙纱布
过程 操作内容 操作目的
分离色素 试剂 __________ 分离色素
关键 步骤 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐 使分离的色素带清晰
滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解到层析液中
试管口塞棉花(小烧杯上盖培养皿) 防止______________
层析液
层析液挥发
三、实验结果及分析
讨论：(1)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？
_________________________________________________。
含量最多的是叶绿素a，含量最少的是胡萝卜素
溶解度最高的是胡萝卜素，溶解度最低的是叶绿素b
(2)如果色素的分离实验装置如右图所示，则
①实验时应将滤液滴在a处还是b处？_______。
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？黄绿色和橙黄色分别是哪种色素的环？
__________________________________________________________________________________________________。
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
总结
1．实验结果[填表]
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
方法规律 “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含量越多。
(3)色素的“扩散速度”与色素的“溶解度”有关，扩散速度越快说明这种色素在层析液中的溶解度越大。
2．实验中一些异常现象分析
异常现象 原因
收集到的滤液 绿色过浅 ①未加二氧化硅，______________；
②使用的是放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)________；
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；
④________________________，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____________ ____________
研磨不充分
太少
未加碳酸钙或加入过少
全部溶解到
层析液中
(2024·广州八十九中)色素是捕获和转化光能的物质，绿叶中色素的提取和分离实验是高中生物学的重要实验。如下图为纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)，下列叙述正确的是 ( )
A．色素提取时加入碳酸钙以防止色素被破坏，过滤时选用滤纸效果更好
1
D
B．溶解度低的色素在层析液中扩散快，所以溶解度最低的是图中的Ⅰ
C．色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收蓝紫光和红光，色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光
D．若某同学纸层析的色素带很窄，可能的原因是研磨不充分
解析：过滤时选用单层尼龙布效果更好，A错误；溶解度高的色素在层析液中扩散快，所以溶解度最高的是图中的Ⅰ，最低的是Ⅳ，B错误；色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收蓝紫光，色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光和红光，C错误；若选材一致而某同学纸层析的色素带很窄，可能的原因是研磨不充分等，导致提取的色素含量较少，D正确。
甲、乙、丙、丁四位同学在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下4种不同的层析结果。下列分析错误的是 ( )
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SiO2
C．丙可能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
C
解析：二氧化硅能使研磨更充分，将色素释放出来，所以乙可能是因为研磨时未加入SiO2而导致色素相对含量低，B正确；碳酸钙能防止研磨过程中色素(尤其是叶绿素)被破坏，丁中显示叶绿素含量较低，所以丁可能是因为研磨时未加碳酸钙而导致叶绿素被破坏，D正确；正确操作得到的理想结果应该是离点样处较远的色素含量少，而离点样处较近的色素含量多，C错误。
一、捕获光能的色素
讨论：实验中提取到的4种色素对光的吸收有什么差别呢？
捕获光能的色素、叶绿体的结构适于进行光合作用
目标
二
绿叶中提取的色素
光
光
结合教材P99“图5－12”讨论色素的吸收光谱：
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
(1)从图中可以读出：叶绿素对______光和________光的吸收量大；类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
红
蓝紫
(2)推测为什么叶片呈现绿色？
____________________。
(3)温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？
______________________________________________________________________________________________。
(4)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。)
________________________。
对绿光吸收量较少
红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此对单色光而言，可以补充这两种光达到增产的目的
无色的玻璃或塑料薄膜
总结
色素种类 光能吸收情况
____________ 类胡萝卜素(占1/4) 主要吸收__________
叶黄素
___________ 叶绿素(占3/4) 主要吸收________________
叶绿素b
胡萝卜素
蓝紫光
叶绿素a
红光和蓝紫光
特别提醒
(1)叶绿体中的色素(即光合色素)≠液泡中的色素(如水溶性的花青素)。
(2)叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg，类胡萝卜素的组成元素仅有C、H、O，故土壤中缺少Mg可以使植株叶片黄化。
二、叶绿体的结构和功能
1．叶绿体的结构
这些囊状结构称为类囊体一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成基粒
吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上
每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上
类囊体
基粒
叶绿体内有如此多基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积
外膜
内膜
类囊体
叶绿体基粒
叶绿体基质
(1)[①]________和[②]________使其内部结构与细胞质基质分开，保证了叶绿体相对独立地进行代谢活动。
(2)由[③]__________堆叠而成的[④]________，增大了膜面积。其意义是________________________，有利于光合作用的进行。
(3)光合作用的色素分布在[_____]的薄膜上，能够吸收、传递和转化________。
(4)与光合作用有关的酶分布在________________上和______________中。
(5)[⑤]______________中还含有少量的DNA和RNA。
外膜
内膜
类囊体
基粒
分布有更多的酶和色素
③
光能
类囊体的薄膜
叶绿体基质
叶绿体基质
2．探究叶绿体的功能——恩格尔曼关于水绵和需氧细菌的实验(教材P100～101“思考·讨论”)
【第1组】 没有空气 | 黑暗 | 极细光束
需氧细菌只集中分布在____________________的部位
【第2组】 没有空气 | 光亮 | 完全光照
需氧细菌分布在叶绿体____________的部位
叶绿体被光束照射到
所有受光
极细光束
完全
光照
完全
光照
把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内
(1)本实验选择水绵作为实验材料，有何巧妙之处？
选用水绵的原因：水绵不但__________________________，而且其在细胞中呈______________，便于__________________________。
具有细而长的带状叶绿体
螺旋式分布
观察实验结果和设置对照
(2)本实验中极细光束照射组设置得有何巧妙之处？
用极细光束照射，巧妙__________________；没有空气的黑暗环境，排除了______________________________________。
(3)本实验是如何巧妙设计对照实验的？
用极细的光束点状投射，使叶绿体可分为__________________的部位，相当于________________；______________________________________的对照实验，再一次验证实验结果，明确实验结果完全是由光照引起的。
(4)另外本实验还巧妙设计了观测指标：通过对__________________进行观测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位。
(5)实验结论：O2是由__________在________条件下释放出来的。
排除了干扰因素
氧气、除极细光束之外的其他光的干扰
有光照和无光照
一组对照实验
进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下
需氧细菌的分布
叶绿体
光照
(2024·深圳高级中学)图甲为叶绿体结构模式图，图乙所示结构是图甲的部分放大图。下列有关叙述正确的是 ( )
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．吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上
D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜面积
3
D
甲
乙
解析：图甲表示叶绿体的结构，①是叶绿体内膜，②是叶绿体外膜，③是类囊体，④是叶绿体基质，吸收光能的色素分布在③(类囊体)的薄膜上，图乙所示结构是类囊体的薄膜，来自③，A、C错误；光合作用所需的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中，B错误；叶绿体内含有大量基粒，一个基粒由很多类囊体堆叠而成，以此扩大了膜面积，D正确。
(2024·汕尾四校联考)科学家恩格尔曼利用水绵和需氧细菌等做了如下实验。甲组：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境中，再用极细光束照射水绵；乙组：将载有水绵和需氧细菌的临时装片完全暴露在光下；丙组：用透过三棱镜的光照射载有水绵和需氧细菌的临时装片。下列关于上述实验的分析，错误的是 ( )
A．选择水绵和需氧细菌作实验材料的优点是便于观察和确定释放氧气的部位
B．将临时装片置于没有空气的黑暗环境中的目的是消耗完水绵中的有机物
C．丙组的实验结果可以证明水绵进行光合作用主要利用的是红光和蓝紫光
D．设置乙组实验的目的是对甲组实验结果进行进一步验证
4
B
解析：需氧细菌会聚集在氧气多的部位，水绵具有叶绿体，且在细胞中呈螺旋带状分布，选择水绵和需氧细菌作实验材料的优点是便于观察和确定释放氧气的部位，A正确；将临时装片置于没有空气的黑暗环境中可以排除自然光和空气中的氧气对实验的干扰，B错误；丙组的实验结果是需氧细菌集中分布在红光和蓝紫光照射的区域，可知水绵进行光合作用主要利用的是红光和蓝紫光，C正确；乙组实验是对甲组实验结果的进一步验证，证明光合作用发生在叶绿体的受光部位，D正确。
随堂内化
一、知识构建评价
叶绿素b
红光
类胡萝卜素
类囊体
色素和酶
基质
二、概念诊断评价
1．某同学提取并分离到的色素带中，叶绿素的两个条带颜色很浅，原因肯定是忘记加入CaCO3。 ( )
2．叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收紫外光和红外光。 ( )
提示：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。叶绿体中的色素只吸收可见光，几乎不吸收紫外光和红外光。
×
×
3．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，而不是含量多的。
4．植物叶片呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。 ( )
提示：叶绿素对绿光吸收量较少，绿光被反射，所以叶片呈现绿色。
5．光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。 ( )
×
×
×
三、学情随堂评价
1．(2024·揭阳段考)某同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，得到如下图所示的结果，其中①②③④表示色素带。下列相关分析正确的是 ( )
A．该实验中，无水乙醇可作为层析液分离各种色素
B．③色素带中的色素分子主要吸收蓝紫光和红光
C．④色素带中的色素在层析液中的溶解度最高
D．提取色素时若未加二氧化硅会提取不到色素
B
解析：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素，但无水乙醇不作为层析液使用，A错误；滤纸条从外到内依次是①胡萝卜素(最窄)、②叶黄素、③叶绿素a、④叶绿素b，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，①色素带中的色素在层析液中的溶解度最高，B正确，C错误；若提取光合色素时未加二氧化硅，则不能充分研磨，但也能提取到少量色素，D错误。
2．(2025·广州期末)植物工厂是在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物的高效体系。完全依靠LED灯等人工光源的植物工厂，不宜使用的光源是 ( )
A．绿光 B．红光
C．蓝光 D．白光
A
解析：光合色素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，所以生产蔬菜和其他植物时，不宜使用发绿光的人工光源。
3．苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用体积分数为50%的乙醇提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。下列有关“叶绿体中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是 ( )
A．提取叶绿体中的色素时，加入二氧化硅可防止色素被破坏
B．叶绿体的四种色素中，扩散速度最快的是胡萝卜素
C．由上到下的第三条色素带对应的色素是呈现黄绿色的叶绿素b
D．如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为红色
B
4．(2024·阳江中学)下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．叶绿体分布在植物体的所有细胞中
B．叶绿素在高等植物体内主要有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色
C．同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D．吸收光能的色素都分布在①外膜上
B
解析：植物细胞不都含有叶绿体，如根尖细胞，A错误；叶绿素在高等植物体内主要有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，B正确；同线粒体不一样，叶绿体的内膜没有扩大受光面积，叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积，C错误；吸收光能的色素都分布在③类囊体薄膜上，D错误。
5．(2024·广州白云中学)某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，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组实验结果如图所示，其中第④组是进行正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析，不正确的是 ( )
A．③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果
B．①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果
C．①可能是层析液没及滤液细线而得到的实验结果
D．②可能是用水取代了无水乙醇而得到的实验结果
C
解析：③中各色素带较窄，分离出的色素少，原因可能是未加SiO2而使得研磨不充分，A正确；①组实验结果中叶绿素较少，原因有可能是未加CaCO3而使部分叶绿素被破坏，B正确；如果层析液没及滤液细线则色素溶于层析液中，将不能得到色素条带，如图②结果，C错误；色素能溶解在无水乙醇中，而不能溶于水，②没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇，D正确。
教材参考答案及详解
问题探讨(P97)
1．用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
2．影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。
探究·实践(P99)
1．滤纸条上有 4 条不同颜色的色素带，从上往下依次为胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素 a(蓝绿色)、叶绿素 b(黄绿色)，其中叶绿素 a 的色素带最宽。
2．滤纸条上的色素带说明了绿叶中的色素有 4 种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不同；同时由于 4 种色素的颜色不同，也说明不同色素吸收了不同波长的光。
旁栏思考题(P99)
绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。
思考·讨论(P101)
1．氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
2．实验材料选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可确定水绵释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为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实验结果等。
3．这是因为水绵叶绿体上的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，适于好氧细菌在此区域分布。
4．叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
练习与应用(P101)
一、概念检测
1．(1)× 解析：叶绿体中的胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b吸收的光能都能用于光合作用。
(2)√
(3)× 解析：叶片呈绿色是因为叶绿体中的色素不吸收绿光，叶片会反射绿光。
2．A 解析：并非所有植物细胞中都含有色素，4种光合色素主要分布在绿色植物的叶肉细胞中。
二、拓展应用
1．有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光的颜色，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
2．提示：与传统生产方式相比，植物工厂生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、生长环境、上市时间等，但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。(此为开放性问题，综述性短文只要证据确凿、逻辑清晰、言之有理即可。)
课时作业
1．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，为了充分研磨叶片，需加入 ( )
A．碳酸钙 B．无水乙醇
C．丙酮 D．二氧化硅
D
2．(2024·广东大湾区期末)关于“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是 ( )
A．可用干燥的定性滤纸置于玻璃漏斗基部进行过滤，收集滤液
B．研磨时加入适量二氧化硅，有助于提高滤液的色素浓度
C．可用盖玻片蘸取滤液，沿铅笔细线按压出均匀的色素细线
D．层析后出现的色素带，其位置、颜色和宽窄蕴含不同信息
A
解析：漏斗基部应该放一块单层尼龙布进行过滤，收集滤液，滤纸对色素有吸附作用，不能用滤纸过滤，A错误；二氧化硅使研磨更充分，有助于提高过滤液的色素浓度，B正确；画滤纸条时可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，沿铅笔细线按压出均匀的细线，待滤液干后，再重复一到两次，C正确；滤纸条上色素带位置的主要取决于色素在层析液中溶解度的大小，色素带的宽窄取决于色素的含量，色素带的颜色取决于色素的种类，D正确。
3．纸层析法可分离光合色素，以下分离装置示意图中正确的是 ( )
C
4．(2024·东莞常平中学)下图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法正确的是
( )
A．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上
B．提取色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．①在层析液中的溶解度大于③②
D．叶片呈现绿色是因为①②③完全不吸收绿光
C
解析：图示为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，其中①为类胡萝卜素，②为叶绿素b，③为叶绿素a，①②③都分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；提取绿叶中色素的原理是不同色素能溶于无水乙醇等有机溶剂中，分离绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；①为类胡萝卜素，在滤纸条上的扩散速度比③②快，说明类胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素，C正确；叶片呈现绿色是因为②(叶绿素b)、③(叶绿素a)吸收绿光很少，绿光被反射出来，而不是完全不吸收绿光，D错误。
5．(2025·广州天河区期末)紫苏叶片是紫苏合成有机物的主要器官。紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关。花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中。某同学欲提取紫苏叶片中的色素，下列操作错误的是 ( )
A．实验材料应选取新鲜的紫苏叶片
B．研磨叶片时添加二氧化硅有助于研磨充分
C．研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的各种色素
D．研磨液需经单层尼龙布过滤后收集滤液
C
解析：紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关，因此欲提取紫苏叶片中的色素，应选取新鲜的紫苏叶片，A正确；研磨叶片时添加二氧化硅，能破坏细胞结构，有助于研磨充分，B正确；花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中，研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的花青素，但不能溶解叶片中分布在叶绿体内的光合色素，因为叶绿体中的光合色素不溶于水，C错误；将研磨得到的液体迅速倒入玻璃漏斗(在漏斗基部放一块单层尼龙布)中进行过滤，将滤液收集到试管中，D正确。
6．(2024·湛江期中)甲图为叶绿体的结构模式图，乙图为甲图中部分结构放大图。下列叙述错误的是 ( )
A．甲图④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA
甲
乙
B．甲图③大大地扩展了叶绿体的受光面积
C．乙图所示结构属于甲图中的③
D．甲图中的①②和乙图的结构和成分完全相同
D
解析：甲图④为叶绿体基质，含有暗反应所需的酶，还含有DNA和RNA，A正确；③为基粒，类囊体堆叠形成基粒增大了叶绿体的膜面积，B正确；乙表示叶绿体的类囊体膜，对应图甲中的③，C正确；生物膜功能的复杂程度与蛋白质的种类和数量有关，甲图中的①②(叶绿体的双层膜)与乙图中类囊体薄膜功能不同，结构和成分相似，但不完全相同，D错误。
7．(2025·东莞期末)紫叶生菜叶肉细胞中花青素含量高于叶绿素，使叶片呈紫红色。选用紫叶生菜叶片进行色素提取与分离实验，滤纸条上只出现四条色素带。下列相关叙述错误的是 ( )
A．提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏
B．分离色素时，利用的原理是色素在层析液中的溶解度不同
C．滤纸条上无花青素条带，可能是因为花青素是水溶性色素
D．该实验方法可以准确测定出叶片中各种色素的含量
D
解析：分离色素时，利用的原理是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条上扩散得快，B正确；花青素存在于液泡中，溶于水，不易溶于有机溶剂，所以滤纸条上并未出现花青素条带，可能的原因是花青素为水溶性色素，C正确；该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素的含量，D错误。
8．(2024·惠州期末)在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，以下主要步骤操作正确的是 ( )
A．步骤①为获得10 mL提取液，一次性加入10 mL a液研磨效果最好
B．步骤②采用定性滤纸过滤，可提高滤液中光合色素的含量
C．步骤③在滤纸条上连续画2～3次滤液细线，分离色素效果更好
D．步骤④将试管固定于铁架台上，可防止b液晃动而触及滤液细线
D
① ② ③ ④
解析：由于研磨时乙醇会挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时应加入多于10 mL的乙醇，A错误；步骤②采用单层尼龙布过滤，可提高滤液中光合色素的含量，B错误；画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再重画一到两次，不是连续画线，C错误。
9．右图表示光合色素纸层析的实验结果。下列相关叙述错误的是 ( )
A．剪去滤纸条的两角，目的是防止层析液在滤纸条两边扩散过快
B．层析液是有机溶剂，可使用无水乙醇代替层析液
C．如果菠菜层析结果中下面两个色素带宽度小，可能是因为未添加碳酸钙
D．蓝细菌不含有叶绿素b
B
解析：无水乙醇用于提取叶绿体中的色素，层析液用于分离色素，B错误；由图可知，蓝细菌只有两条色素带，不含有叶绿素b和叶黄素，D正确。
10．1880年，恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，用透过三棱镜的光照射水绵，细菌的聚集情况如下图(红光波长：625～740 nm；蓝紫光波长：380～475 nm)。下列有关叙述正确的是 ( )
A．该实验的自变量是光照强度
B．需氧细菌可以指示CO2含量
C．水绵光合作用主要利用蓝紫光和红光
D．实验证明光合作用的场所是叶绿体
C
11．(2025·深圳宝安区期末)某同学分别利用韭菜和韭黄(韭菜种子在避光条件下培养而来)进行叶绿体中色素的提取和分离实验，结果如图所示。用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)可以测定每组各种光合色素含量。据图分析，下列叙述错误的是 ( )
A
A．测定叶绿素的含量时主要使用绿光波段
B．避光条件对类胡萝卜素的含量基本无影响
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．提取叶绿素时，相较于韭菜，未添加碳酸钙对韭黄造成的影响更小
韭菜叶片色
素分离结果
韭黄叶片色
素分离结果
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
解析：叶绿素在红光区和蓝光区各有一个吸收峰，用分光光度法测定光合色素提取液中叶绿素含量时，通常选用叶绿素在红光区的吸收峰波长，A错误；根据两种叶片色素的分离结果可看出，类胡萝卜素色素带的宽度基本相似，说明避光条件对类胡萝卜素的合成基本上不会造成影响，B正确；不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，叶绿素多使叶片呈现绿色，类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，因此未添加碳酸钙对韭黄造成的影响更小，D正确。
12．韭菜完全在黑暗中生长，因无阳光供给，不能合成叶绿素，就会变成黄色，称之为“韭黄”。提取并分离韭黄叶片中叶绿体色素，与正常韭菜叶相比，层析结果只有两条色素带。下列关于实验操作和结果分析的叙述，错误的是 ( )
A．可用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．提取叶绿体中的色素时加入二氧化硅可增强研磨效果
C．分离叶绿体中的色素利用的是不同色素在层析液中的溶解度不同
D．与正常韭菜叶相比，韭黄层析结果中出现的两条色素带靠近滤液细线
D
解析：韭黄的叶绿体中只有胡萝卜素和叶黄素，两种色素在层析液中的溶解度高，都远离滤液细线，D错误。
13．(2024·东莞期末节选)火龙果营养价值较高，在生产实践中进行夜间补光可使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同光质和补光时间对火龙果成花的影响，结果如下图。请回答下列问题：
(1)捕获光能的色素分布在叶绿体的______________上。
(2)由实验结果可知，最佳补光方案为____________________________。
(3)有兴趣小组推测补光时间长短会影响叶片中光合色素的含量，为验证该推测是否正确，可选取若干等量的____________________________________的火龙果叶片，研磨后可用____________(填试剂名称)对其进行提取，再利用__________法进行分离，比较不同条件下色素的含量。
类囊体薄膜
红光＋蓝光下每天补光6 h
同一光照强度相同光质不同补光时间
无水乙醇
纸层析
解析：据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光＋蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6 h·d－1，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6 h·d－1。本实验的目的是验证补光时间长短会影响叶片中光合色素的含量，补光时间长短属于自变量，光合色素的含量属于因变量，比较光合色素含量可用纸层析法。
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