高三生物一轮复习精品教案光合作用与呼吸作用

第3节能量之源——光与光合作用

一、绿叶中色素的提取和分离的实验

1、原理解读：

（1）色素的提取：可以用无水乙醇（或丙酮）作溶剂提取绿叶中的色素，而不能用水，因为叶绿体中的色素不能溶于水。

（2）色素的分离：利用色素在层析液中的溶解度不同进行分离，溶解度大的在滤纸上扩散得快，反之则慢。

2、实验流程图示：

（1）提取色素：加入少许SiO2、CaCO3和10mL无水乙醇研磨；

（2）制备滤纸条：长与宽略小于试管，在一端剪去两角；在距

剪去两角的一端1cm处画铅笔线。

（3）画滤液细线：

用毛细吸管吸取色素绿叶沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线；

（4）色素分离：

将滤液条插入有3mL层析液的试管中，有滤液细线的一端朝下。

（5）观察结果：

滤纸条上色素带有四条，如图。

3、实验中几种化学试剂的作用：

（1）无水乙醇用于提取绿叶中的色素。

（2）层析液用于分离绿叶中的色素。

（3）二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。

（4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。

4、实验中的注意事项：

（1）选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。

（2）提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。

（3）画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。

（4）色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。

5、色素的种类和吸收光谱

【例1】下列有关“叶绿体色素的提取和分离”实验的叙述正确的是

A．加入碳酸钙防止滤液挥发 B．用NaCl溶液提取叶片中的色素

C．用无水酒精或丙酮分离滤液中的色素 D．加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨【解析】色素提取与分离中所用化学试剂或物质的作用：

A中碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，B中应该用无水乙醇提取绿叶中的色素，

C中层析液用于分离绿叶中的色素而不是无水酒精或丙酮，D正确【答案】D

【例2】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 ．在层析液中的溶解度最小

B ．在层析液中的溶解度最大

C ．分子量最小

D ．分子量最大

【解析】色素在滤纸条上的扩散速率与其在层析液中的溶解度有关，溶解度越小，扩散的越慢，反之则快。【答案】A

【例3】用新鲜的菠菜叶进行“叶绿体中色素提取和分离”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，造成其扩散速率不同。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】B

二、叶绿体中的色素

1、叶绿体的结构和功能

（1）结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表有双层膜，内部

的许多基粒是由囊状结构堆叠而成的。

（2）色素和酶的分布：吸收光能的色素分布于类囊体的薄膜上，

与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中。

（3）功能：进行光合作用的场所。

2、色素的分布与作用

（1）分布：分布于类囊体的薄膜上

（2）作用：色素可吸收、传递光能，少数处于特殊状态的叶绿

素a 可实现光合作用中光能→电能的转换。

3、色素与吸收光谱

4、不同颜色温室大棚的光合速率：

（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，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。

（2）叶绿素对绿光吸收量少，因此绿色塑料大棚光合速率最低。

【例1】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，

着色最浅叶片所在的试管是

”表示具有该条件

A ．①

B ．②

C ．③

D ．④【解析】将叶片在黑暗中放置一段时间的是进行饥饿处理，消耗掉有机物，然后用不同的光照射，进行光合作用，用碘液处理看有机物产生的多少，因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以着色最浅叶片所在的试管是④号管。【答案】D

【例2】下列有关叶绿体的说法正确的是（ ）

A 、叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同

B 、叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上，酶都分布在基质中

C 、叶绿体产生的O 2除供自身利用外，还可被线粒体利用

D 、线粒体产生的CO 2被叶绿体利用至少需穿过4层磷脂双分子层

【解析】叶绿体通过囊状结构堆叠而成的基粒来增大膜面积的，而线粒体通过向内凹陷的增加膜面积。叶绿体中的酶分布在类囊体薄膜上和基质中。叶绿体自身不利用O 2【答案】D

【例3】下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（ ）

A ．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内

B ．H 2O 在光下分解为[H]和O 2的过程发生在基质中

C ．CO 2的固定过程发生在类囊体薄膜上

D ．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的

【解析】叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上，水光解在类囊体膜上进行，CO 2的固定和淀粉的合成发生在暗反应中，部位在叶绿体基质。【答案】D

【例4】在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装( )

A ．红橙光灯

B ．绿光灯

C ．白炽灯

D ．蓝光灯

【解析】本题考查学生运用光合作用知识分析实验设计的能力，叶绿素主要吸收红橙光蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。这些色素所吸收的光能，都能用于光合作用。光合作用不吸收或很少吸收绿光，绿光下植物光合作用强度最低，题目中要求“尽可能地降低植物光合作用的强度”，当然就不能使用发红橙光和蓝紫光的灯，安装绿光灯是安全的。至于白炽灯，物理常识告诉我们，白光是由七色光组成的。【答案】B

三、光合作用的过程

光合作用过程包括光反应和暗反应两个连续的过程。

1、光反应

（1）场所：叶绿体的类囊体薄膜上

（2）条件：光，色素，酶等

（3）物质变化：将水分解为H 和O 2，将ADP 和Pi 合成ATP

（4）能量变化：光能转化为活跃的化学能

2、暗反应

（1）场所：叶绿体的基质中

（2）条件：酶，ATP ，H （3）物质变化：CO 2的固定：CO 2+C 5 2C 3 C 3的还原：2C

3+H CH 2O+C 5

（4）能量变化：ATP 中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能

3、过程图解

4、反应式及元素去向

方程式： CO 2＋H 218O

（CH 2O ）＋18O 2。 （1）O 元素：H 218O→18O 2。

（2）C 元素：14CO 2→14C 3→（14CH 2O ）。

（3）H 元素：H 218O→[H] →（CH 2O ）。

【例1】某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析不正确的有（ ）

酶 酶