第12课时捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索
课标要求
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。
考情分析
捕获光能的色素
2024·广东·T32024·贵州·T32024·江苏·T202024·河北·T19
2023·江苏·T122023·全国乙·T22023·海南·T162023·全国甲·T29
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
[归纳总结]实验异常现象分析
2．色素的分布和作用
(1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。
(2)作用：吸收、传递、转化光能。
(3)吸收光谱：一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
[教材隐性知识]源于必修1P99“图5－12”“旁栏思考”及P101“拓展应用”
(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽(填“宽”或“窄”)。
(2)研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b降低，弱光下的吸光能力增强，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。
(3)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。
材料藻类中色素种类及光在海水中的分布
藻类
色素种类
含量最多的色素
分布及主要吸收的光
绿藻
叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光
浅水层；主要吸收红光和蓝紫光
褐藻
叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素
某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光
中水层；主要吸收绿光和蓝紫光
红藻
叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素
藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光
深水层；主要吸收蓝紫光
提示这种现象与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。
3．叶绿体的结构和功能
[归纳总结]恩格尔曼实验设计的4点巧妙之处
(1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；利用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(2)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。
(3)观测指标设计得妙：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，相当于一组对照实验。
(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。
(1)氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素(2023·全国乙，2A)(√)
(2)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，2D)(×)
提示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快。
(3)某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，研磨时用水补充损失的提取液(2024·广东，3B)(×)
提示光合色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇。
(4)某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，将两组滤纸条置于同一烧杯中层析，用过的层析液直接倒入下水道(2024·广东，3CD)(×)
提示由于滤纸条不会相互影响，层析液的成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道。
(5)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，3C)(√)
考向一捕获光能的色素和结构
1．(2024·贵州，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，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)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是()
A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
答案D
解析研磨叶片时，加入二氧化硅有助于研磨充分，加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；由于不同色素在层析液中的溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，即纸层析法，B正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。
2．(2023·江苏，12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实