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高中人教版 (2019)一 捕获光能的色素和结构第1课时学案设计
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这是一份高中人教版 (2019)一 捕获光能的色素和结构第1课时学案设计，共14页。学案主要包含了绿叶中色素的提取和分离，叶绿体的结构适于进行光合作用等内容，欢迎下载使用。
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
一、绿叶中色素的提取和分离
1．提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)实验用品及作用
(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
(3)实验结果及分析
3．色素的吸收光谱
(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
(2)色素的吸收光谱
(1)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分( )
(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( )
(3)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( )
(4)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
特别提醒 (1)滤纸条上四条色素带位置的含义
体现不同色素在层析液中的溶解度的高低：距离滤液细线最远的色素，在层析液中的溶解度最高；距离滤液细线最近的色素，在层析液中的溶解度最低。
(2)色素带宽窄的含义
体现色素含量的高低：最宽的色素带色素含量最高，最窄的色素带色素含量最低。
1．过滤时漏斗基部的单层尼龙布不可以(“可以”或“不可以”)用滤纸代替，是因为滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低。
2．制备滤纸条时，剪去滤纸条的两角可以使层析液在滤纸条上扩散速度均衡，这样有利于得到清晰整齐的色素带。用铅笔画线。
3．画滤液细线的要求是细、直、齐；待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。
4．分离色素时，为防止滤液细线上的色素溶解到层析液中，不能让滤液细线触及层析液。
5．冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？
提示 无色。由于太阳光由七色光组成，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得的光能更多。
6．阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(蓝紫光或红光/白光)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
提示 蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高。
归纳总结 绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
(1)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析
①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。
②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。
③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤画滤液细线次数过少。
⑥层析液触及到滤液细线，但是时间不长。
(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
知识链接 叶子为什么会变色
新生的树叶通常为绿色，这是由于新生叶子中主要含叶绿素与类胡萝卜素，其中叶绿素含量是其他色素含量的8倍，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来的缘故。在春季与夏季，植物为了生长会生产大量的叶绿素进行光合作用，因此此时叶子多呈绿色。
树叶变黄是由于树叶中的各种色素在秋季来临之时会发生分解。树叶中的营养会被重新分配给树干与树根，以备过冬。而叶绿素的分解速度比叶黄素等的快很多，叶绿素迅速分解完，叶黄素的颜色显露出来。因此秋季树叶多呈黄色。
而树叶变红则是因为当温度低于7 ℃时，树叶中会生成花青素。花青素是植物花瓣中主要的显色物质，如玫瑰、牡丹等。
在树叶落地后，树叶中的各种色素会逐渐降解，这时残留于叶中“单宁”的颜色——褐色便呈现出来，因此落叶最后呈褐色。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形。
2．叶绿体的结构模式图
(1)结构
↓决定
(2)功能：进行光合作用的场所。
↑证明
(3)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在叶绿体有光束照射的部位。
3．叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础
(1)在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子。
(2)在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用( )
(2)植物细胞都含有叶绿体( )
(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中( )
答案 (1)× (2)× (3)×
恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处：
(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分布，便于观察；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，排除了氧气和光的干扰。
(3)实验对照设计得妙：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)临时装片设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光实验，进一步验证了实验结果完全是由光照引起的等。
1．提取色素的原理是绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中。
2．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。
3．层析后滤纸条上自上而下的四条色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
4．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
5．色素分布于叶绿体类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜上和叶绿体基质中。
1．(2019·北京高一月考)某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是( )
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
答案 D
解析 将5 g新鲜完整的菠菜叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中，加入无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙以后，迅速研磨，①错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，②错误；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，为增强实验效果，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画两次，但是不能画得太粗，③错误；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但是滤液细线不能浸入层析液中，④错误。因此，以上说法都是错误的，故选D。
2．科研人员发现了一种色素缺失的豌豆变异植株，提取其色素并进行了纸层析分离，结果如下图(图中数字代表正常植株的色带位置)。以下关于该变异植株的叙述正确的是( )
A．缺失叶绿素b，植株对蓝紫光、红光的吸收能力减弱
B．缺失胡萝卜素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱
C．缺失叶绿素a，植株对红光的吸收能力减弱
D．缺失叶黄素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱
答案 D
解析 依题意并分析图示可知：①是橙黄色的胡萝卜素，③是蓝绿色的叶绿素a，④是黄绿色的叶绿素b；图中缺失的是叶黄素。叶绿素a和叶绿素b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。该变异植株缺失叶黄素，因此对蓝紫光的吸收能力减弱，D正确。
3．用有机溶剂提取、纸层析法分离叶绿体中色素的实验，不能证实的是( )
A．叶绿体色素溶解在有机溶剂中
B．在层析液中叶绿体色素的溶解度是不同的
C．分离得到的4种色素中叶绿素a的含量最多
D．叶绿体色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上
答案 D
解析 该实验的结果能说明色素的种类及各种色素的溶解度大小，但不能说明叶绿体色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，D错误。
4．恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和需氧细菌的临时装片①，将临时装片②暴露在光下，结果如图所示。关于该实验的叙述错误的是( )
A．实验开始前，临时装片都要先进行通气处理
B．该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作用的场所
C．临时装片中的需氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气
D．用透过三棱镜的光束照射临时装片①，会得到与该图示不同的结果
答案 A
解析 实验开始前，临时装片都要先进行隔绝空气处理，A错误。
5．如图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是( )
A．①具有选择透过性
B．吸收光能的色素分布在②上
C．与光合作用有关的酶只分布在③中
D．叶绿体具有双层膜
答案 C
A组 基础对点练
题组一 捕获光能的色素及绿叶中色素的提取和分离
1．(2019·北京高一期末)下列关于绿叶中色素的提取与分离实验的叙述中，错误的是( )
A．加入CaCO3是为了防止色素被破坏
B．加入SiO2有利于破坏叶肉细胞
C．分离色素时塞紧试管口是为了防止乙醇和层析液的挥发
D．滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离
答案 D
解析 色素的量合适才能使分离效果明显，故D错误。
2．下列分离叶绿体中色素的装置，正确的是( )
答案 A
解析 在放置滤纸条时，一定注意的是滤液细线不能没入层析液中；层析液易挥发一定要加盖。
3．下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是( )
A．使用干燥的定性滤纸过滤后收集滤液
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
答案 B
解析 过滤时应该采用尼龙布，A错误；将干燥处理过的定性滤纸条用于层析，B正确；在画出一条滤液细线后待其干后再重复画线1～2次，C错误；研磨叶片时，用无水乙醇溶解色素，D错误。
4．如图是利用新鲜的菠菜叶进行“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情况，下列说法正确的是( )
A．①是叶黄素，②是胡萝卜素，它们都是类胡萝卜素
B．③是叶绿素b，其含量最多
C．④的溶解度最高，扩散速度最慢
D．菠菜叶如果摆放时间过长，实验中③④色素带宽度会变窄
答案 D
解析 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，可推断出：①是胡萝卜素，②是叶黄素，A错误；③是叶绿素a，其含量最多，B错误；④的溶解度最低，扩散速度最慢，C错误；菠菜叶如果摆放时间过长，叶绿素会被破坏，实验中③④色素带会变浅和变窄，D正确。
5．北方秋季，银杏、黄栌、红枫等树种的叶片由绿变黄或变红，一时间层林尽染，分外妖娆。低温造成叶片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是( )
A．黄光、红光 B．红光、蓝紫光
C．蓝紫光、绿光 D．绿光、黄光
答案 B
解析 秋冬季节，由于叶绿体中的叶绿素易被破坏，主要含有类胡萝卜素，从而使叶片呈现黄色。由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以叶绿素被破坏后，导致叶片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是红光、蓝紫光。
6．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是( )
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少
答案 C
解析 由图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能增多，C错误。
题组二 叶绿体的结构适于进行光合作用
7．下列有关叶绿体和线粒体的叙述错误的是( )
A．两者都是与能量转换有关的细胞器
B．能进行光合作用的生物都有叶绿体，需氧型生物的细胞均有线粒体
C．两者都含有磷脂、DNA和多种酶，叶绿体中还含有色素
D．两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中一般还有基粒
答案 B
解析 需氧型生物的细胞不一定有线粒体，如醋酸杆菌；能进行光合作用的生物不一定都有叶绿体，如蓝细菌，B错误。
8.德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的吸收光谱。他将棱镜产生的散射光投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入需氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是( )
A．细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强
B．需氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．需氧细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快
答案 B
解析 细菌不能进行光合作用，该实验中进行光合作用的是水绵，A错误；该实验的设计思路是需氧细菌需要O2，水绵光合作用强的部位，产生的O2多，在O2含量多的地方需氧细菌的数量多，B正确、C错误；水绵光合速率的快慢与需氧细菌大量消耗O2无明显关系，D错误。
9．如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．叶绿体普遍分布在植物体的所有细胞中
B．叶绿素在高等植物体内有两种，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
答案 B
解析 植物细胞不都有叶绿体，如根部细胞不含叶绿体，植物见光的绿色部位的细胞才有叶绿体，A错误；叶绿素在高等植物体内有两种，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，而是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。
10．某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题：
(1)分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是_________________________________。
A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是________(填“A”或“B”)处。
(2)在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第Ⅲ条色素带。缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成________，导致对________光的吸收能力明显减弱。
答案 (1)光合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 A (2)叶黄素 蓝紫
解析 (1)分离绿叶中色素的原理是绿叶中的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。A、B是滤纸条上的标记，在分离色素时，滤液细线的画线处不能没入层析液中，据此分析题图可知：层析液最先所处的位置是A处。
(2)图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。叶黄素主要吸收蓝紫光，缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成叶黄素，导致对蓝紫光的吸收能力明显减弱。
B组 综合强化练
1．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是( )
①加入的提取液太多 ②用体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇 ③研磨时没有加入碳酸钙 ④研磨时没有加入二氧化硅 ⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少 ⑥画滤液细线的次数少 ⑦使用放置数天的菠菜叶
A．①③⑦ B．②④⑤
C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥
答案 C
解析 加入的提取液太多，色素的比例小，则色素带颜色较浅，①正确；体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠可以代替无水乙醇，不会导致色素带颜色较浅，②错误；研磨时没有加入CaCO3，使部分色素被破坏，③正确；研磨时没有加入SiO2，导致研磨不充分，色素没有充分提取，④正确；取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少，绿叶中所含色素少，⑤正确；在画滤液细线时，应等滤液干燥后再重画一到两次，画滤液细线次数太少，会使滤纸上的色素量少，也会导致滤纸条上色素带颜色较浅，⑥正确；使用放置数天的菠菜叶，使部分色素被破坏，叶中所含色素少，⑦正确。
2．将竖直放置的水绵和某种需氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，需氧细菌的分布情况最可能是( )
A．随机、均匀分布在混合液中
B．集中分布在上下两侧
C．集中分布在中央位置
D．集中分布在溶液的下层
答案 B
解析 由于色素主要吸收红光和蓝紫光，因此竖直放置的水绵在上侧红光处及下侧蓝紫光处的光合作用较强，产生的氧气较多，因此需氧细菌在这两处集中分布。
3．西兰花被誉为“蔬菜皇冠”。大棚种植西兰花能够让我们在寒冷的冬季也能享受其美味。为了增加其产量，大棚内照明灯的颜色和大棚的塑料薄膜颜色选择最好的组合为( )
A．蓝紫光或红光、无色透明
B．蓝紫光或红光、黄色透明
C．白光、黄色透明
D．白光、无色透明
答案 A
解析 大棚内的照明灯的颜色：由于照明灯的功率是一定的，所以在相同的功率下，用蓝紫光或红光的灯泡，植物利用光能的效率最高；大棚的塑料薄膜颜色：由于太阳光是一定的，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得各种颜色的光就越多，植物生长越好。
4.利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素后，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图所示)，当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确位置应为( )
答案 B
解析 在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，反之则慢，因此将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4，从低到高依次是1、2、3、4。混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。故选B。
5．甲、乙、丙、丁四位同学，利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用纸层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，得到了以下四种不同的层析结果。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
答案 C
解析 叶绿体中的色素属于有机物，易溶于乙醇等有机溶剂，难溶于水，所以不能用水作提取液和层析液，A正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，正常叶绿体中色素含量从高到低依次是叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，C错误；丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3，破坏了叶绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D正确。
6．秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行实验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液的两条色素带非常窄，有关推断不合理的是( )
A．变窄的是叶黄素和叶绿素a
B．低温叶绿素容易被破坏
C．滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
D．叶绿素易溶于无水乙醇
答案 A
解析 绿叶中色素的分离实验中，色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因此变窄的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，A错误。
7．下面是甲、乙、丙三位同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的过程，请据图回答下列问题：
(1)甲同学选用新鲜菠菜的绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，如图1所示。甲同学分离色素的方法是____________，滤纸条上色素带位置的不同主要取决于____________________________________。从上往下数，叶黄素位于第________条色素带。
(2)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验，在滤纸条上出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光学分析仪器检测，通过分析色素溶液的____________来判断色带上色素种类。
(3)丙同学对甲同学“绿叶中色素的分离”实验进行改进，实验装置如图2所示。该同学应将提取到的滤液滴在________(填“a”或“b”)处，棉线灯芯下端应浸没在________中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是____________(填色素的名称)。
答案 (1)纸层析法 色素在层析液中溶解度的大小 2
(2)吸收光谱 (3)a 层析液 叶绿素b
解析 (1)甲同学分离色素用的是纸层析法；色素在层析液中的溶解度不同，其随着层析液向上扩散的速度不同，就位于色素带的不同位置，因此滤纸条上色素带位置的不同主要取决于色素在层析液中溶解度的大小。从上往下数，叶黄素位于第2条色素带。
(2)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验，在滤纸条上出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光学分析仪器检测，通过分析色素溶液的吸收光谱来判断色带上色素种类。
(3)丙同学应将提取到的滤液滴在a处，棉线灯芯下端应浸没在层析液中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是溶解度最小的叶绿素b。
8．如图1表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验流程，请分析回答下列问题：
(1)提取色素时为了研磨充分应加入________，纸层析法分离色素的原理是_____________。
(2)纸层析法分离色素的“结果①”如图2所示，其中共有的色素带的颜色是____________，据此能得出的结论是__________________________。
(3)将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在________光区域。将制得的韭菜滤液在强光下曝光1～2 h，再重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致，其原因是___________________________。
(4)每分子叶绿素含有一个Mg2＋，可被H＋、Cu2＋等置换。韭菜滤液用5%的HCl处理一段时间后，其颜色与研磨时未加________的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本的绿色，其原因是________________。
答案 (1)二氧化硅(SiO2) 色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快 (2)橙黄色、黄色 叶绿素的形成需要光 (3)红 叶绿素不稳定，在强光下易分解 (4)碳酸钙(CaCO3) 铜代叶绿素比叶绿素稳定
解析 (1)在提取绿叶中的色素时要在研钵中加无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅，各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。
(2)滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b，据图可知，图2中共有的色素带的颜色是橙黄色、黄色，说明叶绿素的形成需要光。
(3)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，由于韭黄色素滤液中缺少叶绿素，所以它们吸收光谱最明显的差异出现在红光区域。韭菜滤液在强光下曝光1～2 h后，由于叶绿素不稳定，会被分解，所以重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致。
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
一、绿叶中色素的提取和分离
1．提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)实验用品及作用
(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
(3)实验结果及分析
3．色素的吸收光谱
(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
(2)色素的吸收光谱
(1)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分( )
(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( )
(3)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( )
(4)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
特别提醒 (1)滤纸条上四条色素带位置的含义
体现不同色素在层析液中的溶解度的高低：距离滤液细线最远的色素，在层析液中的溶解度最高；距离滤液细线最近的色素，在层析液中的溶解度最低。
(2)色素带宽窄的含义
体现色素含量的高低：最宽的色素带色素含量最高，最窄的色素带色素含量最低。
1．过滤时漏斗基部的单层尼龙布不可以(“可以”或“不可以”)用滤纸代替，是因为滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低。
2．制备滤纸条时，剪去滤纸条的两角可以使层析液在滤纸条上扩散速度均衡，这样有利于得到清晰整齐的色素带。用铅笔画线。
3．画滤液细线的要求是细、直、齐；待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。
4．分离色素时，为防止滤液细线上的色素溶解到层析液中，不能让滤液细线触及层析液。
5．冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？
提示 无色。由于太阳光由七色光组成，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得的光能更多。
6．阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色(蓝紫光或红光/白光)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
提示 蓝紫光或红光。在照明灯功率相同的情况下，用发蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高。
归纳总结 绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
(1)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析
①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。
②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。
③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤画滤液细线次数过少。
⑥层析液触及到滤液细线，但是时间不长。
(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
知识链接 叶子为什么会变色
新生的树叶通常为绿色，这是由于新生叶子中主要含叶绿素与类胡萝卜素，其中叶绿素含量是其他色素含量的8倍，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来的缘故。在春季与夏季，植物为了生长会生产大量的叶绿素进行光合作用，因此此时叶子多呈绿色。
树叶变黄是由于树叶中的各种色素在秋季来临之时会发生分解。树叶中的营养会被重新分配给树干与树根，以备过冬。而叶绿素的分解速度比叶黄素等的快很多，叶绿素迅速分解完，叶黄素的颜色显露出来。因此秋季树叶多呈黄色。
而树叶变红则是因为当温度低于7 ℃时，树叶中会生成花青素。花青素是植物花瓣中主要的显色物质，如玫瑰、牡丹等。
在树叶落地后，树叶中的各种色素会逐渐降解，这时残留于叶中“单宁”的颜色——褐色便呈现出来，因此落叶最后呈褐色。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形。
2．叶绿体的结构模式图
(1)结构
↓决定
(2)功能：进行光合作用的场所。
↑证明
(3)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在叶绿体有光束照射的部位。
3．叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础
(1)在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子。
(2)在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用( )
(2)植物细胞都含有叶绿体( )
(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中( )
答案 (1)× (2)× (3)×
恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处：
(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分布，便于观察；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，排除了氧气和光的干扰。
(3)实验对照设计得妙：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)临时装片设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光实验，进一步验证了实验结果完全是由光照引起的等。
1．提取色素的原理是绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中。
2．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。
3．层析后滤纸条上自上而下的四条色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
4．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
5．色素分布于叶绿体类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜上和叶绿体基质中。
1．(2019·北京高一月考)某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是( )
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
答案 D
解析 将5 g新鲜完整的菠菜叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中，加入无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙以后，迅速研磨，①错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，②错误；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，为增强实验效果，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画两次，但是不能画得太粗，③错误；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但是滤液细线不能浸入层析液中，④错误。因此，以上说法都是错误的，故选D。
2．科研人员发现了一种色素缺失的豌豆变异植株，提取其色素并进行了纸层析分离，结果如下图(图中数字代表正常植株的色带位置)。以下关于该变异植株的叙述正确的是( )
A．缺失叶绿素b，植株对蓝紫光、红光的吸收能力减弱
B．缺失胡萝卜素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱
C．缺失叶绿素a，植株对红光的吸收能力减弱
D．缺失叶黄素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱
答案 D
解析 依题意并分析图示可知：①是橙黄色的胡萝卜素，③是蓝绿色的叶绿素a，④是黄绿色的叶绿素b；图中缺失的是叶黄素。叶绿素a和叶绿素b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。该变异植株缺失叶黄素，因此对蓝紫光的吸收能力减弱，D正确。
3．用有机溶剂提取、纸层析法分离叶绿体中色素的实验，不能证实的是( )
A．叶绿体色素溶解在有机溶剂中
B．在层析液中叶绿体色素的溶解度是不同的
C．分离得到的4种色素中叶绿素a的含量最多
D．叶绿体色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上
答案 D
解析 该实验的结果能说明色素的种类及各种色素的溶解度大小，但不能说明叶绿体色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，D错误。
4．恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和需氧细菌的临时装片①，将临时装片②暴露在光下，结果如图所示。关于该实验的叙述错误的是( )
A．实验开始前，临时装片都要先进行通气处理
B．该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作用的场所
C．临时装片中的需氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气
D．用透过三棱镜的光束照射临时装片①，会得到与该图示不同的结果
答案 A
解析 实验开始前，临时装片都要先进行隔绝空气处理，A错误。
5．如图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是( )
A．①具有选择透过性
B．吸收光能的色素分布在②上
C．与光合作用有关的酶只分布在③中
D．叶绿体具有双层膜
答案 C
A组 基础对点练
题组一 捕获光能的色素及绿叶中色素的提取和分离
1．(2019·北京高一期末)下列关于绿叶中色素的提取与分离实验的叙述中，错误的是( )
A．加入CaCO3是为了防止色素被破坏
B．加入SiO2有利于破坏叶肉细胞
C．分离色素时塞紧试管口是为了防止乙醇和层析液的挥发
D．滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离
答案 D
解析 色素的量合适才能使分离效果明显，故D错误。
2．下列分离叶绿体中色素的装置，正确的是( )
答案 A
解析 在放置滤纸条时，一定注意的是滤液细线不能没入层析液中；层析液易挥发一定要加盖。
3．下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是( )
A．使用干燥的定性滤纸过滤后收集滤液
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
答案 B
解析 过滤时应该采用尼龙布，A错误；将干燥处理过的定性滤纸条用于层析，B正确；在画出一条滤液细线后待其干后再重复画线1～2次，C错误；研磨叶片时，用无水乙醇溶解色素，D错误。
4．如图是利用新鲜的菠菜叶进行“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情况，下列说法正确的是( )
A．①是叶黄素，②是胡萝卜素，它们都是类胡萝卜素
B．③是叶绿素b，其含量最多
C．④的溶解度最高，扩散速度最慢
D．菠菜叶如果摆放时间过长，实验中③④色素带宽度会变窄
答案 D
解析 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，可推断出：①是胡萝卜素，②是叶黄素，A错误；③是叶绿素a，其含量最多，B错误；④的溶解度最低，扩散速度最慢，C错误；菠菜叶如果摆放时间过长，叶绿素会被破坏，实验中③④色素带会变浅和变窄，D正确。
5．北方秋季，银杏、黄栌、红枫等树种的叶片由绿变黄或变红，一时间层林尽染，分外妖娆。低温造成叶片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是( )
A．黄光、红光 B．红光、蓝紫光
C．蓝紫光、绿光 D．绿光、黄光
答案 B
解析 秋冬季节，由于叶绿体中的叶绿素易被破坏，主要含有类胡萝卜素，从而使叶片呈现黄色。由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以叶绿素被破坏后，导致叶片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是红光、蓝紫光。
6．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是( )
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少
答案 C
解析 由图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能增多，C错误。
题组二 叶绿体的结构适于进行光合作用
7．下列有关叶绿体和线粒体的叙述错误的是( )
A．两者都是与能量转换有关的细胞器
B．能进行光合作用的生物都有叶绿体，需氧型生物的细胞均有线粒体
C．两者都含有磷脂、DNA和多种酶，叶绿体中还含有色素
D．两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中一般还有基粒
答案 B
解析 需氧型生物的细胞不一定有线粒体，如醋酸杆菌；能进行光合作用的生物不一定都有叶绿体，如蓝细菌，B错误。
8.德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的吸收光谱。他将棱镜产生的散射光投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入需氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是( )
A．细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强
B．需氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．需氧细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快
答案 B
解析 细菌不能进行光合作用，该实验中进行光合作用的是水绵，A错误；该实验的设计思路是需氧细菌需要O2，水绵光合作用强的部位，产生的O2多，在O2含量多的地方需氧细菌的数量多，B正确、C错误；水绵光合速率的快慢与需氧细菌大量消耗O2无明显关系，D错误。
9．如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．叶绿体普遍分布在植物体的所有细胞中
B．叶绿素在高等植物体内有两种，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
答案 B
解析 植物细胞不都有叶绿体，如根部细胞不含叶绿体，植物见光的绿色部位的细胞才有叶绿体，A错误；叶绿素在高等植物体内有两种，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，而是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。
10．某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题：
(1)分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是_________________________________。
A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是________(填“A”或“B”)处。
(2)在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第Ⅲ条色素带。缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成________，导致对________光的吸收能力明显减弱。
答案 (1)光合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 A (2)叶黄素 蓝紫
解析 (1)分离绿叶中色素的原理是绿叶中的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。A、B是滤纸条上的标记，在分离色素时，滤液细线的画线处不能没入层析液中，据此分析题图可知：层析液最先所处的位置是A处。
(2)图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。叶黄素主要吸收蓝紫光，缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成叶黄素，导致对蓝紫光的吸收能力明显减弱。
B组 综合强化练
1．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是( )
①加入的提取液太多 ②用体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇 ③研磨时没有加入碳酸钙 ④研磨时没有加入二氧化硅 ⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少 ⑥画滤液细线的次数少 ⑦使用放置数天的菠菜叶
A．①③⑦ B．②④⑤
C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥
答案 C
解析 加入的提取液太多，色素的比例小，则色素带颜色较浅，①正确；体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠可以代替无水乙醇，不会导致色素带颜色较浅，②错误；研磨时没有加入CaCO3，使部分色素被破坏，③正确；研磨时没有加入SiO2，导致研磨不充分，色素没有充分提取，④正确；取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少，绿叶中所含色素少，⑤正确；在画滤液细线时，应等滤液干燥后再重画一到两次，画滤液细线次数太少，会使滤纸上的色素量少，也会导致滤纸条上色素带颜色较浅，⑥正确；使用放置数天的菠菜叶，使部分色素被破坏，叶中所含色素少，⑦正确。
2．将竖直放置的水绵和某种需氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，需氧细菌的分布情况最可能是( )
A．随机、均匀分布在混合液中
B．集中分布在上下两侧
C．集中分布在中央位置
D．集中分布在溶液的下层
答案 B
解析 由于色素主要吸收红光和蓝紫光，因此竖直放置的水绵在上侧红光处及下侧蓝紫光处的光合作用较强，产生的氧气较多，因此需氧细菌在这两处集中分布。
3．西兰花被誉为“蔬菜皇冠”。大棚种植西兰花能够让我们在寒冷的冬季也能享受其美味。为了增加其产量，大棚内照明灯的颜色和大棚的塑料薄膜颜色选择最好的组合为( )
A．蓝紫光或红光、无色透明
B．蓝紫光或红光、黄色透明
C．白光、黄色透明
D．白光、无色透明
答案 A
解析 大棚内的照明灯的颜色：由于照明灯的功率是一定的，所以在相同的功率下，用蓝紫光或红光的灯泡，植物利用光能的效率最高；大棚的塑料薄膜颜色：由于太阳光是一定的，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得各种颜色的光就越多，植物生长越好。
4.利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素后，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图所示)，当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确位置应为( )
答案 B
解析 在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，反之则慢，因此将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4，从低到高依次是1、2、3、4。混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。故选B。
5．甲、乙、丙、丁四位同学，利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用纸层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，得到了以下四种不同的层析结果。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
答案 C
解析 叶绿体中的色素属于有机物，易溶于乙醇等有机溶剂，难溶于水，所以不能用水作提取液和层析液，A正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，正常叶绿体中色素含量从高到低依次是叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，C错误；丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3，破坏了叶绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D正确。
6．秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行实验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液的两条色素带非常窄，有关推断不合理的是( )
A．变窄的是叶黄素和叶绿素a
B．低温叶绿素容易被破坏
C．滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
D．叶绿素易溶于无水乙醇
答案 A
解析 绿叶中色素的分离实验中，色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因此变窄的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，A错误。
7．下面是甲、乙、丙三位同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的过程，请据图回答下列问题：
(1)甲同学选用新鲜菠菜的绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，如图1所示。甲同学分离色素的方法是____________，滤纸条上色素带位置的不同主要取决于____________________________________。从上往下数，叶黄素位于第________条色素带。
(2)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验，在滤纸条上出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光学分析仪器检测，通过分析色素溶液的____________来判断色带上色素种类。
(3)丙同学对甲同学“绿叶中色素的分离”实验进行改进，实验装置如图2所示。该同学应将提取到的滤液滴在________(填“a”或“b”)处，棉线灯芯下端应浸没在________中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是____________(填色素的名称)。
答案 (1)纸层析法 色素在层析液中溶解度的大小 2
(2)吸收光谱 (3)a 层析液 叶绿素b
解析 (1)甲同学分离色素用的是纸层析法；色素在层析液中的溶解度不同，其随着层析液向上扩散的速度不同，就位于色素带的不同位置，因此滤纸条上色素带位置的不同主要取决于色素在层析液中溶解度的大小。从上往下数，叶黄素位于第2条色素带。
(2)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验，在滤纸条上出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光学分析仪器检测，通过分析色素溶液的吸收光谱来判断色带上色素种类。
(3)丙同学应将提取到的滤液滴在a处，棉线灯芯下端应浸没在层析液中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是溶解度最小的叶绿素b。
8．如图1表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验流程，请分析回答下列问题：
(1)提取色素时为了研磨充分应加入________，纸层析法分离色素的原理是_____________。
(2)纸层析法分离色素的“结果①”如图2所示，其中共有的色素带的颜色是____________，据此能得出的结论是__________________________。
(3)将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在________光区域。将制得的韭菜滤液在强光下曝光1～2 h，再重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致，其原因是___________________________。
(4)每分子叶绿素含有一个Mg2＋，可被H＋、Cu2＋等置换。韭菜滤液用5%的HCl处理一段时间后，其颜色与研磨时未加________的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本的绿色，其原因是________________。
答案 (1)二氧化硅(SiO2) 色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快 (2)橙黄色、黄色 叶绿素的形成需要光 (3)红 叶绿素不稳定，在强光下易分解 (4)碳酸钙(CaCO3) 铜代叶绿素比叶绿素稳定
解析 (1)在提取绿叶中的色素时要在研钵中加无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅，各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。
(2)滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素a(最宽)、叶绿素b，据图可知，图2中共有的色素带的颜色是橙黄色、黄色，说明叶绿素的形成需要光。
(3)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，由于韭黄色素滤液中缺少叶绿素，所以它们吸收光谱最明显的差异出现在红光区域。韭菜滤液在强光下曝光1～2 h后，由于叶绿素不稳定，会被分解，所以重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致。
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