第1课时 捕获光能的色素和结构
课前自主预习案
一、绿叶中色素的提取和分离
1．提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能够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：
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：
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：绿色植物进行光合作用的场所。
1.判断下列有关叶绿体叙述的正误
(1)叶绿体的基粒上含有与光合作用有关的色素( )
(2)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( )
(3)叶绿素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( )
(6)叶绿体是唯一具有双层膜的细胞器( )
(7)进行光合作用的细胞一定含有叶绿体( )
(8)植物呈绿色的主要原因是叶绿素能有效地吸收绿光( )
答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
2．判断下列有关实验叙述的正误
(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)叶绿体中的色素既能溶于有机溶剂又能溶解于水中( )
(4)可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取与分离( )
(5)向研钵中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的( )
(6)过滤色素溶液时，漏斗基部应放置多层滤纸( )
(7)层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少( )
(8)利用无水乙醇可分离叶绿体中4种色素( )
(9)对色素提取液进行层析时，要注意滤液细线不能没入层析液中( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)√
课堂互动探究案
【课程标准】
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，转化并储存为糖分子中的化学能
提取和分离叶绿体色素
【素养达成】
1．通过动手实验，理解绿叶中色素提取的原理，掌握色素的种类和作用。(科学探究)
2．结合教材P100图5－13，概述叶绿体的结构和功能。(科学思维)
玉米中有时会出现白化苗，右图中是白化苗和正常玉米苗的比较，白化苗由于不能进行光合作用，待种子中的营养成分消耗完后就会死亡，这说明光合作用离不开色素的作用。那么，绿叶中与光合作用有关的色素和结构有哪些呢？它们有什么特点和功能呢？
探究点一 实验：绿叶中色素的提取和分离
【师问导学】
下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤，请分析：
1．提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，B、C分别是什么？A、B、C各起什么作用？
答案：A是二氧化硅，作用是使研磨更充分；B是碳酸钙，作用是防止研磨中色素被破坏；C是无水乙醇，作用是溶解色素。
2．某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
答案：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
3．制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？画滤液细线有什么要求？
答案：防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
4．色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？
答案：否则滤液细线会被层析液溶解，不能分离。
5．如图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况，那么：
(1)含量最多和最少的色素分别是哪两种？
(2)在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种？
(3)分子结构最相似的是哪两种色素？
答案：
(1)叶绿素a和胡萝卜素。
(2)胡萝卜素和叶绿素b。
(3)叶绿素a和叶绿素b。
6．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？
答案：①画滤液细线次数太少。②滤液细线触及层析液，且时间较长，色素溶解到层析液中。
7．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醇，而是加了水，请分析他们可能出现的实验结果。
答案：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。
【智涂笔记】
绿叶中色素提取分离异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析：
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
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，提取浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠的原因分析：
①滤液细线不直，重复画线时细胞不重叠。
②滤液细线过粗。
(3)滤纸条看不见色素带的原因分析：
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。
【师说核心】
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
原因分析
提
取
色
素
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇
溶解色素
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨
减少乙醇挥发，充分溶解色素
盛放滤液的试管口加棉塞
减少乙醇挥发和色素氧化
分
离
色
素
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素
带平整不重叠
滤液细线干燥
后再画一两次
使分离出的色
素带清晰分明
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶
解到层析液中
【检测反馈】
1．(合格必考)在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，研磨绿叶不需要加入( )
A．乙醇 B．层析液 C．二氧化硅 D．碳酸钙
解析：在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，研磨绿叶之前，需要加入少量的二氧化硅、碳酸钙及10 mL无水乙醇，层析液是在分离色素时加入到烧杯中的试剂。
答案：B
2．(合格必考)下列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2～3次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
解析：在提取绿叶中色素时，漏斗基部放单层尼龙布进行过滤，A项错误；纸层析法分离滤液中色素时，需用干燥的定性滤纸，B项正确；画出一条滤液细线后需等滤液干后再重复画线2～3次，C项错误；研磨叶片时应用无水乙醇溶解色素，D项错误。
答案：B
3．(合格必考)提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是( )
A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D．胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高
解析：黄化叶片含有类胡萝卜素，滤纸上应有两条色素带，A项错误；叶绿体中的色素都能溶解在有机溶剂层析液中，B项错误；由于叶绿素含量比类胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色，所以提取液呈现绿色，C项正确；溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，所以扩散得最快。但不是提取液，D项错误。
答案：C
4．(合格必考)用菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是( )
解析：由于四种色素在层析液中溶解度的不同，造成其扩散速度不同。溶解度最大的是胡萝卜素，它扩散的距离最远，其次是叶黄素，而叶绿素的溶解度小，所以叶绿素a和叶绿素b分别扩散在第三和第四条色素带上。
答案：A
5．(等级选考)叶绿体色素的纸层析结果显示，叶绿素b位于层析滤纸的最下端，原因是( )
A．相对分子质量最小
B．相对分子质量最大
C．在层析液中的溶解度最小
D．在层析液中的溶解度最大
解析：色素分离的原理是根据不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液扩散得快，溶解度小的随层析液扩散得慢，层析时随层析液在滤纸上的扩散而分离开。
答案：C
6．(等级选考)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SiO2
C．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：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。含量最高的应为叶绿素a，最低的为胡萝卜素，所以丙图不是理想结果。
答案：C
探究点二 叶绿体的结构和功能
【师问导学】
1．以下是色素的吸收光谱。
(1)写出图中色素①～③的名称：
①________ ②________ ③________
(2)如果将色素滤液放在阳光与三棱镜之间，在连续光谱中出现暗带的是________光；科学家在暗室研究光合作用时使用的安全灯是________光等，原因是___________________；温室或大棚种植蔬菜时选择的塑料薄膜的颜色是________的，补充光源时，在相同强度下补充________光效果好。
答案：(1)①类胡萝卜素 ②叶绿素b ③叶绿素a
(2)红光和蓝紫 绿 植物几乎不吸收绿光，对光合作用影响极小 无色透明 红光或蓝紫
2．阅读教材P100～101恩格尔曼探究叶绿体功能的实验，据图思考与讨论：
(1)该实验选择水绵和好氧细菌作为实验材料，有什么优点？
(2)甲组是在黑暗环境中用极细的光束点状投射叶绿体，好氧细菌的分布是怎样的？说明什么？
(3)乙组是完全暴露在光照下，好氧细菌分布于叶绿体所有的受光部位，这组实验的设计目的是什么？
(4)两组实验都要求在隔绝空气的条件下进行，为什么？
(5)恩格尔曼实验的结论是什么？
(6)从以上内容可以得出的推论是什么？
答案：
(1)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多的部位。
(2)好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的。
(3)和甲组进行对照，明确实验结果完全是由光照引起的。
(4)排除空气中的氧气对实验结果的干扰。
(5)氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
(6)叶绿体是进行光合作用的场所。
3．能进行光合作用的生物一定有叶绿体吗？
答案：不一定。蓝藻是典型的原核生物，不含有除核糖体外的其他细胞器，即没有叶绿体，但依然能进行光合作用。
4．一般植物的叶片在春、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？
答案：在春夏季节，叶片中叶绿素含量多于类胡萝卜素，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。
5．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？
答案：叶绿体中含有光合色素和与光合作用有关的酶。
【智涂笔记】
[实验链接] 恩格尔曼实验设计巧妙之处
(1)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。
(2)没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。
(3)用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。
(4)进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验：明确实验结果完全是由光照引起的。
【师说核心】
1．叶绿体中色素的吸收光谱
色素种类
主要吸收光
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)
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：
①叶绿体是进行光合作用的场所。
②O2是由叶绿体进行光合作用所释放的。
【检测反馈】
1．(合格必考)下面有关叶绿体的叙述中，正确的是( )
A．叶绿体的色素分布在类囊体薄膜上
B．叶绿体的色素分布在外膜和内膜上
C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质中
D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上
解析：叶绿体由内外双层膜、类囊体和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的囊状结构，在类囊体薄膜上，有进行光合作用光反应必需的色素和酶。许多类囊体堆叠成基粒，基粒之间充满着基质，其中含有与光合作用有关的酶。
答案：A
2．(合格必考)为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( )
A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
解析：本题主要考查了叶绿体功能验证的相关实验设置，具体分析如下：
答案：B
3．(合格必考)某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品，经测定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是( )
解析：植物叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝卜素，其中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，400 nm～500 nm为蓝紫光区，600 nm～700 nm为红光区，因为叶绿素b是叶绿素的一种，所以答案选A。
答案：A
4．(等级选考)把叶绿素提取液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是( )
A．红光和蓝紫光区域
B．黄光和蓝紫光区域
C．绿光和红光
D．黄光和绿光区
解析：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。
答案：A
【网络建构】
【主干落实】
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。
课后分层检测案19 捕获光能的色素和结构
授课提示：对应学生用书167页
【合格考全员做】(学业水平一、二)
1．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：叶绿素的中心元素是镁离子，A正确；色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用，B正确；叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C正确；植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色，D错误。
答案：D
2．下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是( )
A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素
B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素
C．为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好
D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失
解析：CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出4种光合作用色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时加入多于10 mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发而消失，D错误。
答案：B
3．吸收光能的色素分布在( )
A．叶绿体的外膜上 B．类囊体的薄膜上
C．叶绿体的内膜上 D．叶绿体的基质中
解析：叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上。
答案：B
4．在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因不可能是( )
A．未加石英砂，研磨不充分
B．一次加入大量的丙酮提取
C．分次加入少量丙酮提取
D．使用放置数天的菠菜叶
解析：实验中收集到的滤液绿色过浅，一方面可能是绿叶放置时间过长，叶绿素分解了或研磨得不充分；另一方面可能是加入的溶剂过多，不会是分次加入少量丙酮提取所致。
答案：C
5．下列分离叶绿体中色素的装置正确的是( )
解析：色素分离的方法：画好滤液细线的滤纸条下端要插入层析液中不要让滤液细线没入层析液中，因为色素易溶于层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果；要盖上培养皿盖，防止层析液挥发，因为层析液中的无水乙醇或丙酮等化学药剂都有挥发性，易产生危险(如爆炸)，也会影响色素分离效果。
答案：A
6．下列关于叶绿体中色素的叙述，错误的是 ( )
A．矿质元素能影响叶绿素的合成
B．提取叶绿素时选用层析液的原因是色素可溶于有机溶剂
C．低温条件下色素合成受阻
D．黄化苗中无叶绿素，但有其他色素存在
解析：Mg是合成叶绿素的主要元素；提取叶绿素是利用叶绿体中的色素溶解于有机溶剂如酒精或丙酮(相似相溶)，形成色素液，层析液的作用是溶解并分离不同色素，这是两个不同的过程；低温会降低酶的活性进而影响反应速度；黄化苗因缺光而不能产生叶绿素，所以变黄，但有其他色素存在。
答案：B
7．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：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。
答案：D
8．如图是叶片中两类色素的吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素( )
A．叶绿素a、叶绿素b B．类胡萝卜素、叶绿素
C．叶黄素、叶绿素a D．叶绿素、类胡萝卜素
解析：根据图中曲线可知，甲分别位于蓝紫光区和红光区，乙位于蓝紫光区，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。所以，甲为叶绿素，乙为类胡萝卜素。
答案：D
9．下面是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图回答：
(1)图中步骤①加入研钵内的物质为：A________10 mL，作用是________；B________少许，作用是使研磨充分；C________少许，作用是________________________。
(2)图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有________________________________________________________________________。
(3)图中步骤③剪去两角的作用是________________，画滤液细线的要求是________________。
(4)图中步骤④中加盖的目的是________________；色素带最宽的是________，扩散速度最快的是________。
(5)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量3/4的________和________分解，从而显示出________和________的颜色。
解析：(1)研磨时需要加入3种物质：10 mL无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎以便充分研磨；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部通常使用单层尼龙布而不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上。(3)剪去滤纸两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。 (4)4种色素在层析液中溶解度不同导致各种色素在滤纸条上的扩散速度不同，从而达到分离色素的目的。由于层析液有毒，且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由各种色素含量不同造成的，且色素的含量越多，色素带越宽。一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a的色素带最宽。(5)叶绿素不稳定，易分解，而叶黄素和胡萝卜素较稳定，故秋天树叶由绿变黄。
答案：(1)无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 防止色素被破坏
(2)单层尼龙布
(3)防止色素带扩散不整齐 细、齐、直
(4)防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素
(5)叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
10．美国科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体)研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻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了________。
(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)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、蓝三色光，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 类囊体上和叶绿体基质中
(3)找出不同颜色的光对光合作用的影响 红光和蓝光
【等级考选学做】(学业水平三、四)
11．德国植物学家萨克斯先将绿色叶片放在暗处数小时进行“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是( )
①本实验未设对照组 ②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因 ③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 ④实验证明叶绿体利用光能将CO2转变成了淀粉
A．①～④全部 B．只有②③④
C．只有①②③ D．只有②③
解析：该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光能将CO2转变成了淀粉，④错误。
答案：D
12．下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．①和②具有选择透过性功能
B．③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶
C．③和④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：①②表示叶绿体的双层膜，它们是具有选择透过性的，③为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶，④中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，所以色素和光合作用的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也能进行光合作用。
答案：D
13．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，错误的是( )
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：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。
答案：A
14．植物光合作用能够产生淀粉，淀粉遇碘变蓝。将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，蓝色最浅叶片所在的试管是( )
试管编号
①
②
③
④
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
A．① B．② C．③ D．④
解析：在黑暗中放置一段时间的叶片，淀粉已被消耗，然后用不同波长的光照射，再用碘液处理，蓝色越深，产生的淀粉越多，说明光合作用越强。因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光下植物光合作用最弱，所以蓝色最浅叶片所在的是④号试管。
答案：D
15．分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。
处理
A
B
C
SiO2(少量)
＋
＋
＋
CaCO3(少量)
－
＋
＋
95%乙醇(10毫升)
＋
－
＋
蒸馏水(10毫升)
－
＋
－
注：“＋”代表加入该物质，“－”代表未加入该物质。
试回答：
(1)A处理得到的溶液颜色是________，原因是______________________________。
(2)B处理得到的溶液颜色是________，原因是_________________________________。
(3)C处理得到的溶液颜色是________，原因是________________________________。
解析：(1)因为A中未加CaCO3，使其中的部分叶绿素受到破坏，所以溶液颜色为黄绿色。(2)B中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的叶绿素等色素不能溶解于蒸馏水中，故溶液几乎无色。(3)C中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的叶绿素等色素能溶解于有机溶剂乙醇中，故溶液为深绿色。
答案：
(1)黄绿色 部分叶绿素受到破坏
(2)几乎无色 叶绿素不溶于水
(3)深绿色 大量叶绿素溶于乙醇中
16．图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤。请据图回答下列问题：
(1)图甲～丁中，实验操作步骤的先后顺序是________(填序号)。
(2)观察图中试剂a、b，其颜色依次是________。
(3)步骤丙中，滤纸条上出现四条色素带，那么最上面一条色素带的色素名称是________。
(4)在该实验的操作过程中，有同学按下列方法操作，其中不合理的有________(在a～d中选择填空)。
a．用蒸馏水替代无水乙醇提取色素
b．在充分研磨叶片后立即加入碳酸钙
c．用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液
d．用铅笔线连续数次画滤液细线
(5)请尝试运用该实验方法，探究菠菜叶生长过程中色素种类和含量的变化，简要写出实验的主要思路：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)如果将新鲜菠菜叶按正确方法获得的色素滤液滴在圆形滤纸的中央，再将层析液慢慢滴加在色素上，一段时间后得到如图所示的同心圆。同心圆3、4的颜色依次是________，相邻两条距离最宽的同心圆1和2分别是________色素和________色素。
答案：
(1)乙丁甲丙 (2)无色、无色 (3)胡萝卜素 (4)abcd
(5)称取相同质量的不同叶龄菠菜叶，进行相同实验操作，分别提取和分离色素，观察比较层析后滤纸条上色素带条数及带宽
(6)蓝绿色、黄绿色 胡萝卜素 叶黄素
【素养养成练】
17．中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素：
―→―→―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响：
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 ℃)下进行实验，方法和结果如表所示。
实验组号
叶绿素溶液(mL)
调pH至
处理时间(min)
溶液颜色
①
3.0
Y
10
绿色
②
3.0
7.0
10
绿色
③
3.0
6.0
10
黄绿色
④
3.0
5.0
10
黄褐色
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
(1)提取食用叶绿素的X应该为
________________________________________________________________________，
原因是
________________________________________________________________________。
(2)表中Y应该为________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则________________________________________________________________________。
(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
解析：(1)色素不溶水，只溶于有机溶剂。但是有机溶剂大多有毒，所以应选择对人体无害的有机溶剂。(2)分析题中表格不难得出Y等于8.0，原因是pH是该实验的自变量，④到①pH逐渐增大且相邻两组的pH相差1，所以①组的pH应该为8.0。(3)从表中信息可知，酸性条件下天然叶绿素色素容易被破坏造成食品失绿而影响品质。(4)该叶绿素粗产品来自植物，检测其中是否含有其他色素可用纸层析法。
答案：
(1)对人体无害的有机溶剂(食用酒精) 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响
(2)8.0 实验中自变量的变化应有规律和应考虑酸碱性(pH)对叶绿体稳定性的影响
(3)酸性 由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质
(4)纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画色素液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带。
课件61张PPT。第1课时 捕获光能的色素和结构
