捕获光能的色素和结构
1.3.6 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
①缺Mg导致叶绿素合成减少，吸收光能减少，光合作用降低。 ②研究证实，叶片氮含量与叶绿素含量之间呈正相关。因此，当 叶绿素含量低下时，要对植株进行适量施氮肥，这样可以提高叶 绿素的含量，从而促进植物的生长、发育。
干旱可促进植物体内脱落酸（ABA）的合成，脱落酸促
（4）水 进叶绿素的降解, 降低叶片的光合速率。
III.材料用具
• 依据操作步骤分析需要用到的材料用具
流动相 （层析液）
跟我亲就跟 着我跑
提示： 纸层析时层析液必须与水互不相 容，因此酒精不适合用作层析液。
——橙黄色(胡萝卜素) ——黄色[叶黄素(类)]
提示： 1、胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a和叶绿素b在纸层析上的排序 反映了不同色素非极性的强弱。 2、胡萝卜素微溶于乙醇，故理 论上滤纸条上色素的含量不能 反映绿叶中色素的含量。
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线（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）。
固定相 （水）
跟我亲就给 我留下
II.操作步骤
– 提取绿叶中的色素（操作及注意事项）
• 绿叶→研磨(CaCO3+SiO2＋C2H5OH)→过滤
– 分离滤液中的色素（操作及注意事项）
• 制备滤纸条→画滤液细线→纸层析
上海世博会叶子概念车
光合作用汽车的动力原理？
车顶的大叶子是一部奇妙的光电转 化器，能把太阳能转化为电能。此 外，“叶子”还能够实现风电转换 ，进行二氧化碳吸附和转换。
1.捕获光能的色素在哪里？有哪些？ 2.叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用？ 3.光能被色素吸收后，起了什么作用？ 4.人类是怎样认识到光合作用原理的？ 5.什么是光反应？什么是暗反应？ 6.结构稳定的水分子，为什么能够分解产生 氧气？ 7.H2O分解产生的H+去了哪里？ 8.光合作用受哪些因素的影响？ 9.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 10.什么是化能合成作用？
21-22版：5.4.1 捕获光能的色素和结构（创新设计）
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捕获光能的色素——————————————自主梳理——————————————1.色素的提取实验2.色素的分离实验3.色素的吸收光谱(1)分离色素时，在层析液中溶解度越高的，则在滤纸条上扩散的速度越慢。
()(2)研磨绿叶时，要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇。
()(3)色素分离后，在滤纸条上从上至下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b。
()(4)叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光和红光。
()提示(1)×分离色素时，在层析液中溶解度越高的，则在滤纸条上扩散的速度越快。
(2)√(3)×色素分离后，在滤纸条上从上至下的四条色素带分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
(4)×叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
[典例] (2021·西安五校联考)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，第④组是进行了正确操作的对照组。
下列相关分析错误的是()A.①可能是未加CaCO3而得到的实验结果B.②可能是用水取代了无水乙醇而得到的实验结果C.③可能是未加SiO2而得到的实验结果D.叶绿体中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同答案D解析提取叶绿体中的色素时，需要加入无水乙醇、SiO2、CaCO3，其中无水乙醇的作用是溶解色素，SiO2的作用是使研磨更充分，CaCO3的作用是防止色素被破坏。
分离色素时，不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大，随着层析液扩散的速度越快.距点样处越远。
①组实验结果不理想的原因可能是未加CaCO3而使色素(主要是叶绿素)被破坏，A正确；②没有色素带，可能是用水取代了无水乙醇，叶绿体中的色素能溶解在无水乙醇中，而不能溶于水，所以用水取代无水乙醇不能分离出色素带，B正确；③中色素带较窄，分离出的色素量少，原因可能是未加SiO2而使得研磨不充分，C正确；叶绿体中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素在滤纸条上的扩散速度不同，说明四种色素的溶解度不同，D错误。
5.4.1捕获光能的色素和结构
资料分析：叶绿体的功能
没有
极
完
空气
细
全
黑暗
光
光
束
照
1 现象：
2 现象：
装片中好氧细菌向叶绿体被光束 装片中好氧细菌分布在叶绿体
照射到的部位集中。
所有受光部位的周围。
结论：
结论：
叶绿体的被光束照射到的部
氧是由叶绿体释放出来的，叶绿
位是光合作用的场所
体是光合作用的场所。
实验的巧妙之处
1 选用水绵：具有细而长的叶绿体并且其螺旋状分布在细 胞中。
因为色素会溶解于层析液中，而不会沿层 析液向上扩散、分离，这会使实验效果极差， 甚至不发生分离，导致实验无效。
（6）滤纸条上的滤液细线经层析后，形 成四条色素带，在滤纸条上的相对位置如下 图，产生这种现象的原因是什么？
四种色素在层析液 中的溶解度不同，溶解 度高的色素随层析液在 滤纸上扩散快，反之则 慢。四种色素带的宽窄 不同，是因为色素含量 不同的缘故。
一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。
思考题1：绿叶为什么是绿色的？
1、叶绿素含量较多 2、叶绿素对绿光吸收很少， 绿光被反射出来。
3、叶肉细胞中含有叶绿体
思考题2：为什么深秋叶片呈现金黄呢？
由于叶绿素比类胡萝卜素易受低温的破坏，秋季低温使 叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。
问题探讨
2 先放在黑暗无空气的环境中：排除环境中光和氧气的影 响。
3 极细的光束照射、好氧细菌检测：迅速准确地判断出释 放氧气的部位。
4 黑暗和极细光照射形成对比：明确指出结果完全是由光 照引起的。
5 设置验证试验：完全暴露在光下，再一次验证了实验结 果。
2025高考生物总复习捕获光能的色素和结构及光合作用的原理
第13讲捕获光能的色素和结构及光合作用的原理课标内容(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：绿叶中色素的提取和分离。
考点一捕获光能的色素和结构1.绿叶中色素的提取和分离可看作两个实验哦！(1)实验原理(2)实验装置及操作(3)实验结果及分析2.叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出：①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
②植物幼嫩的茎和果实的细胞以及气孔保卫细胞中也含有吸收光能的色素，而根、叶片表皮等处的细胞中观察不到叶绿体，也不含吸收光能的色素。
③植物细胞的液泡中的色素(花青素，为水溶性色素)不参与光合作用。
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——进行光合作用的场所(3)叶绿体功能的实验验证(1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。
(2023·全国乙卷，2D)(×)提示溶解度越高扩散得越快。
(2)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。
(2021·河北卷，3C)(√)(3)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。
(2021·北京卷，13C)(×)提示依据在层析液中的溶解度不同。
(4)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。
(2019·江苏卷，17A)(×)提示加入CaCO3防止叶绿素被破坏。
(5)用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰。
(2023·全国乙卷，2C)(√)1.分离叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法，即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，请写出①～④依次对应的色素及颜色。
①________________，②________________，③________________，④________________。
课件10：5.4.1 捕获光能的色素和结构、光合作用的探究历程
完全→ 好氧菌分布在叶绿体 曝光 所有受光部位
结论 O2是叶绿体释 → 放出来的，叶 绿体是光合作 用的场所
结论: 叶绿体是进行光合作用的场所—它内部的巨大膜表面上， 不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合 作用所必需的酶
叶绿体的形态结构模式图
吸收光能的四种色素，就 分布在类囊体的薄膜上.
6．秋冬季节，由于叶绿体中的某类色素易被破坏，使叶片呈现黄
色，导致叶片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是( B )
A．黄光、红光
B．红光、蓝紫光
C．蓝紫光、绿光
D．绿光、黄光
7.为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提 取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，下图为纸层析的结果 (Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述不正确的是( D )
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 时加入无水乙醇过多 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
9．下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是( B ) 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剂挥发 消失
拓展
恩格尔曼的第二个实验
现象：透过三棱镜照射水绵 临时装片，发现好氧细菌聚 集在红光和蓝光区域
结论：这说明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫用于光 合作用，放出氧气
探讨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，叶子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，叶子呈现出了类胡萝卜素的 颜色，所以呈现黄色
必修一第五章第4节第1部分捕获光能的色素和结构
一、捕获光能的色素
绿叶中色素：
类胡萝卜素
（1 /4，吸收蓝紫光）
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）
叶绿素
（3 /4，吸收蓝紫光和红光）
二、叶绿体的结构
（一）形态：扁平的椭球形或球形 （二）结构
外膜
内膜 基质 基粒
（三）色素的分布： 类囊体的薄膜上
同学们再见！
第五章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
灵台县第二中学 赵天阳
第一部分
捕获光能的色素和结构
学习目标
•1、捕获光能的色素有哪些？
•2、叶绿体的结构是怎样的？ •3、叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 叶绿体内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的 色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
一、捕获光能的色素
实验：绿在有机溶剂无水乙醇中。 2、分离： （1）绿叶中的色素都能溶解在层析液中，但溶解度不同。 （2）溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同。 溶解度大，扩散速度快 溶解度小，扩散速度慢 （二）实验步骤 绿叶中色素的提取和分离.avi 1、提取：取材——研磨——过滤——收集 2、分离： 制备滤纸条——画滤液细线——分离色素——观察与记录 （三）实验结果
人教版高一生物必修一捕获光能的色素和结构
第五章第4节能量之源——光与光合作用一、捕获光能的色素和结构一、教材分析《捕获光能的色素和结构》是人教版高中生物必修一《分子与细胞》第5章第4节《能量之源一光与光合作用》第1节课的教学内容，主要学习叶绿体内色素的种类和功能、叶绿体的结构和功能，掌握提取、分离色素的实验方法。
本节内容是对第3章细胞的基本结构知识的提升，又是后面学习光合作用原理和应用的基础。
二、教学目标1．知识目标：(1)说出叶绿体中色素的种类和作用(2)说出叶绿体的结构和功能。
2．能力目标：(1)通过“叶绿体中色素的提取和分离’’实验，学会提取、分离叶绿体中色素的方法。
(2)通过小组间的交流与合作，提高学生的语言表达能力及思维的严密性。
3．情感、态度和价值观目标：(1)通过对“叶绿体中色素的提取和分离”实验的操作，培养学生勇于实践的科学精神和科学态度。
(2)通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对生物学科的兴趣热爱，分析叶绿体结构与功能的联系，形成结构与功能相统一的观点，三、教学重点难点重点：叶绿体中色素的种类和作用。
难点：对实验原理的理解：色素的提取分离过程。
四、学情分析我们的学生属于平行分班，没有实验班，学生已有的知识和实验水平有差距。
有些学生对于毛细吸管怎么用都不清楚，所以讲解时需要详细。
对于研磨和过滤等操作学生有一定的基础，但纸层析法是首次接触，需要教师指导并借助动画给予直观的认识。
五、教学方法1．实验法：绿叶中色素的提取与分离学生进行分组实验。
2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1．学生的学习准备：预习实验“叶绿体中色素的提取和分离”，初步把握实验的原理和方法步骤。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
3．教学环境的设计和布置：两人一组，实验室内教学。
课前打开实验室门窗通风，课前准备好绿叶、滤纸条、纱布等材料用具，配制好层析液。
(完整版)捕获光能的色素和结构—教案
捕获光能的色素和结构教案教学目标【知识目标】（1）说出绿叶中色素的种类和作用。
（2）说出叶绿体的结构和功能。
【能力目标】（1）学会提取、分离绿叶色素的方法（2）通过探究实验，培养学生设计实验的能力、分析和解决问题的能力以及培养语言表达能力。
【情感目标】（1)通过对叶绿体结构的学习，帮助学生树立结构和功能相统一的生物学观点教学重点（1）绿叶中色素的种类和作用.（2）叶绿体的结构和功能.教学难点：提取、分离绿叶色素实验操作、叶绿体结构与功能的统一性。
教学策略或方法整节内容安排3课时,拟将“捕获光能的色素和结构”安排一课时；“光合作用的探究历程和光合作用的过程”安排一课时;“光合作用原理的应用和化能合成作用”安排一课时，第一课时“捕获光能的色素和结构”具体设计的策略如下：教学内容基本策略导入新课利用白化苗的图片创设问题情境，引入本节第一部分.光合色素的种类引导学生完成绿叶中色素的提取和分离的实验，得出结论.光合色素的作用利用屏幕显示4种色素分别放在阳光和三棱镜之间得到的4张光谱图，并结合教材上的图5—10，得出结论.叶绿体的功能介绍恩格尔曼的实验，得出实验结论并分析实验方法的巧妙处。
叶绿体的结构通过观察叶绿体的立体结构示意图,认识叶绿体的基本结构以及与其功能相适应的结构特点。
知识小结习题巩固教学用具：多媒体演示课件、实验准备材料教学进程：板书设计一、捕获光能的色素和结构1、捕获光能的色素叶绿素a（蓝绿色)叶绿素（含量约占3/4）叶绿色b（黄绿色）绿叶中的色素胡萝卜素(橙黄色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶黄素（黄色）2、叶绿体的结构1、分布2、形态外膜内膜3、结构基粒:由两个以上的类囊体组成，含色素和酶基质：含酶4、功能课后反思1．充分利用现代化的教学手段是教学改革的趋势，但若所有内容都通过多媒体来呈现，教学容量太大,且学生基本不能做笔记，不利于学生复习，若能将板书与多媒体有效结合,让学生边听边记笔记，效果会更好。
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课堂巩固：
1. 通过纸层析分离叶绿体色素，结果在滤纸条上 出现四条色素带，从上到下依次为（ A ） A.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b B.胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素 C.叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素 D.叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素
2.提取高等植物叶绿体中的色素是根据以下什么原 理进行的（ C ） A.各种色素在滤纸上扩散速度不同 B. 纸层析法 C.叶绿体中的各种色素均可溶于有机溶剂 D.各种色素在层析液中的溶解度不同
4、荧光现象和磷光现象 • 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射 光下呈红色，这种产生红光的现象叫做荧 光现象。 • 当去掉光源后，用精密仪器还能测量到叶 绿素溶液继续辐射出微弱的红光，这种现 象称为磷光现象。 • 荧光与磷光的产生都是由于叶绿素分子吸 收光能后，又以光能的形式释放出来的能 量。
（二）、叶绿体的结构
2、实验流程
①提取绿叶中的色素
无水乙醇： 溶解叶绿体中的色素 二氧化硅：研磨充分
碳酸钙：防止研磨过程中色素被破坏
②制备滤纸条 ③画滤液细线(要求：细、直为标准，重复2~3次）
④分离绿叶中的色素（注意：滤液细线不能接触 层析液：分离叶绿体中的色素）
⑤观察与记录
实 验 流 程
讨论： 1.滤纸条上有几条不同的颜色的色素带？其排
★色素的吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红 光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。因 为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来， 所以叶片呈现绿色。 色素的作用：吸收、传递和转化光能。
图5-10 叶绿素和类Байду номын сангаас罗卜素的吸收光谱
问题
1.为什么树叶一般都呈绿色？ 叶绿素占叶绿体色素的3/4，叶绿素对 绿光吸收量少，绿光被反射出来，叶绿体 呈现绿色。
3.用纸层析法将色素进行分离,在滤纸条上出现的最 窄的一条色素带的颜色是（ B ） A.黄色 B.橙黄色 C.黄绿色 D.蓝绿色 4.提取叶绿体中的色素时要加丙酮其原因是（ A.让色素溶解 B.防止叶绿素被破坏 C.便于将叶片研磨成匀浆 D.促使叶绿体中色素分离
A
）
5.在叶绿体色素的提取和分离实验中，在滤纸条上扩 散速度最快的色素是 （ C ） A.叶绿素a B.叶绿素b C.胡萝卜素 D.叶黄素
2.滤纸上的滤液细线，为什么不能接触层析液? 如果滤液细线触及层析液，色素会溶解到层析 液中，滤纸条上得不到色素带。
3、实验成功的关键:
①叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。 ②研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞 内的酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取 较多的色素。 ③滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多色 素。所以要求滤液干后再画一两次。 ④滤液细线不能触及层析液。
序怎样？宽窄如何？这说明了什么？ 胡萝卜素（橙黄色） ★ 类胡萝卜素
绿叶 中的 色素
（含量约1/4） 叶绿素 （含量约3/4）
叶黄素（黄色） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色）
色素带最宽（含色素最多）的是：叶绿素a 色素带最窄（含色素最少）的是：胡萝卜素 相邻二者之间相距最远的色素带是：胡萝卜素和叶黄素 扩散速度最快（溶解度最大）的色素是：胡萝卜素 扩散速度最慢（溶解度最小）的色素是：叶绿素b
（一）、捕获光能的色素
实验：绿叶中色素的提取和分离实验分析 1、原理
1)绿叶中的色素能溶解在有机溶剂（无水 乙醇或丙酮等）中，所以，可以用无水乙醇 或丙酮提取绿叶中的色素。 2)各种色素都能溶解在层析液中，但在层 析液中的溶解度不同：溶解度大的色素分子 随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。从 而形成不同的色素带。
6.叶绿素溶液在透射光下和反射光下分别呈（ A.红色 、红色 B.绿色、绿色 C.红色、绿色 D.绿色、红色
D
）
8.将几株相同的天竺葵放在不同的光下生长，其他条 件都相同，一段时间后，生长状态最差的应是（ B ） A.蓝紫光下的天竺葵 B.黄绿光下的天竺葵 C.红橙光下的天竺葵 D.红光下的天竺葵 9.对圆形滤纸中央点上的叶绿体色素滤液进行色素分 离，会得到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色 素是（ A ） A、橙黄色的胡萝卜素 B、黄色的叶黄素 C、蓝绿色的叶绿素a D、黄绿色的叶绿素b
2.秋天为什么叶子会变黄？ 叶绿素解体。
与社会的联系：
根据上述不同色素对不同波长对的光的吸收 特点，想一想，温室或大棚种植蔬菜时，应选择 什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
不同颜色温室大棚的光合效率 ①无色透明大棚日光中各色光均能透过，有 色大棚主要透过同色光，其他光被吸收。 ②叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大 棚光合效率最低。
存在：植物细胞中（叶肉细胞和保卫细胞） 形态：扁平的椭球形或球形（光镜下） 双层膜：外膜、内膜 结构 基粒：由多个类囊体垛叠而成（含有与光合作 用有关的酶和色素） 基质：含有光合作用有关的酶、少量DNA和RNA 功能：绿色植物进行光合作用的场所，是植物细胞 的“养料制造车间”和“能量转换站”。
★色素分布在类囊体的薄膜上。