【学海导航】高中生物第1轮总复习 第12讲 能量之源光与光合作用课件 新人教版必修1(广东专版)
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第12讲 能量之源——光与光 合作用
（同位素标记法的实验应用、 探究影响光合作用的环境因素）
一、捕获光能的色素和场所
1．光合色素 (1)光合色素的种类：叶绿体中的光合色素有叶绿素和 类胡萝卜素两类。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种，均 不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。 叶绿素a呈蓝绿色；叶绿素b呈黄绿色。类胡萝卜素包括胡 萝卜素和叶黄素两种，颜色分别是橙黄色和黄色。 (2)功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素 则主要吸收蓝紫光。 (3)色素与吸收光谱
【例1】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与 线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是( )
【例1】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与 线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是( D )
A．若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时 间放出的CO2量即为呼吸速率
B．细胞②没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此 时光合作用速率等于呼吸作用速率
(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸 条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有 色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓 缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的 __________来判断条带的色素种类。
(3)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留 叶片已变黄。乙同学认为这是由叶片中某些色素降解 所造成的，丙同学则认为是由某些色素含量增加所造 成的。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两位 同学的观点是否正确？
C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所 利用的CO2量为N1与N2的和
D．对细胞④的分析可以得出，此时光合作用强于 细胞呼吸
【解析】本题考查了光合作用和细胞呼吸的相关知
识：由图可知，细胞①处于黑暗环境中，只有呼吸作
用，该细胞单位时间放出的CO2量为呼吸速率，A正确； 当光合作用速率等于呼吸作用速率时，②没有与外界
5．色素提取液呈淡绿色的原因分析 (1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液 浓度小。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
【例2】(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行 “叶绿体中色素的提取和分离”实验，在滤纸上出现 了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为 __________。
2．叶绿体的结构 (1)叶绿体的结构：如下图，由外膜、内膜、叶绿 体基质和基粒(由类囊体构成)组成，与光合作用有关 的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素分 布于类囊体薄膜上，因此光反应的场所是类囊体薄膜。
(2)叶绿体扩大反应面积的方式是类囊体薄膜叠加 形成基粒。
(3)功能：叶绿体是进行光合作用的场所。 (4)分布：叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞和幼 嫩的皮层细胞。在高等植物中，尤其是在被子植物中， 叶绿体在细胞质中的位置随光照强度而变化，在强光 下，叶绿体以窄面受光，避免过强的光照对叶绿体的 伤害，在弱光下，以宽面受光，以接受更多的光能。
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。
发生O2和CO2交换，B正确；细胞③处在较强光照条件 下 ， 细 胞 光 合 作 用 所 利 用 的 CO2 量 为 环 境 中 吸 收 的 CO2(N1)与呼吸作用释放的CO2(N2)的和，C正确；对 细胞④，从环境中吸收O2并释放CO2，故呼吸作用大 于光合作用，故D错误。
二、“绿叶中色素的提取和分离”实验 1．实验原理
(3)画滤液细线 ①沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线 ②干燥后，再画一两次 (4)色素分离 将滤纸条插入有3 mL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。
(1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无 水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2)各种色素在层析液中溶源自文库度不同，溶解 度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从 而使各种色素相互分离。
2．方法步骤 (1)提取色素 ①称取绿叶 ②剪碎 ③研磨：加入少许SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇 ④过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布 ⑤收集滤液 (2)制备滤纸条 ①长与宽略小于试管，在一端剪去两角 ②在距剪去两角的一端1 cm处画铅笔线
三、光合作用的探究历程 1．光合作用的探究历程中几个重要实验分析 (1)普利斯特利的实验 密闭玻璃罩＋绿色植物＋
(3)通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色 素是否因降解而减少，某些色素是否含量增加。对照 组选取正常未发黄的叶片，实验组选取已变黄的叶片， 通过提取分离这两种叶片中的色素，比较各种色素的 含量，得出结论。
【答案】 (1)叶绿素b (2)吸收光谱 (3)从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、 大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材 料，在相同条件下，再次进行色素的提取和分离实验， 测定和记录结果，比较这两种叶片各种色素的组成及 含量后，得出结论
_____________________________________________ ___________________________。
【解析】(1)叶绿体中四种色素及其颜色分别是： 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)。
(2)不同色素的吸收光谱不同。据此可用光谱分析 仪来判断色素的种类。
（同位素标记法的实验应用、 探究影响光合作用的环境因素）
一、捕获光能的色素和场所
1．光合色素 (1)光合色素的种类：叶绿体中的光合色素有叶绿素和 类胡萝卜素两类。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种，均 不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。 叶绿素a呈蓝绿色；叶绿素b呈黄绿色。类胡萝卜素包括胡 萝卜素和叶黄素两种，颜色分别是橙黄色和黄色。 (2)功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素 则主要吸收蓝紫光。 (3)色素与吸收光谱
【例1】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与 线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是( )
【例1】下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与 线粒体代谢简图。 下列相关叙述中，错误的是( D )
A．若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时 间放出的CO2量即为呼吸速率
B．细胞②没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此 时光合作用速率等于呼吸作用速率
(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸 条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有 色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓 缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的 __________来判断条带的色素种类。
(3)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留 叶片已变黄。乙同学认为这是由叶片中某些色素降解 所造成的，丙同学则认为是由某些色素含量增加所造 成的。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两位 同学的观点是否正确？
C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所 利用的CO2量为N1与N2的和
D．对细胞④的分析可以得出，此时光合作用强于 细胞呼吸
【解析】本题考查了光合作用和细胞呼吸的相关知
识：由图可知，细胞①处于黑暗环境中，只有呼吸作
用，该细胞单位时间放出的CO2量为呼吸速率，A正确； 当光合作用速率等于呼吸作用速率时，②没有与外界
5．色素提取液呈淡绿色的原因分析 (1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液 浓度小。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
【例2】(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行 “叶绿体中色素的提取和分离”实验，在滤纸上出现 了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为 __________。
2．叶绿体的结构 (1)叶绿体的结构：如下图，由外膜、内膜、叶绿 体基质和基粒(由类囊体构成)组成，与光合作用有关 的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素分 布于类囊体薄膜上，因此光反应的场所是类囊体薄膜。
(2)叶绿体扩大反应面积的方式是类囊体薄膜叠加 形成基粒。
(3)功能：叶绿体是进行光合作用的场所。 (4)分布：叶绿体主要分布在植物的叶肉细胞和幼 嫩的皮层细胞。在高等植物中，尤其是在被子植物中， 叶绿体在细胞质中的位置随光照强度而变化，在强光 下，叶绿体以窄面受光，避免过强的光照对叶绿体的 伤害，在弱光下，以宽面受光，以接受更多的光能。
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。
发生O2和CO2交换，B正确；细胞③处在较强光照条件 下 ， 细 胞 光 合 作 用 所 利 用 的 CO2 量 为 环 境 中 吸 收 的 CO2(N1)与呼吸作用释放的CO2(N2)的和，C正确；对 细胞④，从环境中吸收O2并释放CO2，故呼吸作用大 于光合作用，故D错误。
二、“绿叶中色素的提取和分离”实验 1．实验原理
(3)画滤液细线 ①沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线 ②干燥后，再画一两次 (4)色素分离 将滤纸条插入有3 mL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。
(1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无 水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2)各种色素在层析液中溶源自文库度不同，溶解 度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从 而使各种色素相互分离。
2．方法步骤 (1)提取色素 ①称取绿叶 ②剪碎 ③研磨：加入少许SiO2、CaCO3和10 mL无水乙醇 ④过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布 ⑤收集滤液 (2)制备滤纸条 ①长与宽略小于试管，在一端剪去两角 ②在距剪去两角的一端1 cm处画铅笔线
三、光合作用的探究历程 1．光合作用的探究历程中几个重要实验分析 (1)普利斯特利的实验 密闭玻璃罩＋绿色植物＋
(3)通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色 素是否因降解而减少，某些色素是否含量增加。对照 组选取正常未发黄的叶片，实验组选取已变黄的叶片， 通过提取分离这两种叶片中的色素，比较各种色素的 含量，得出结论。
【答案】 (1)叶绿素b (2)吸收光谱 (3)从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、 大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材 料，在相同条件下，再次进行色素的提取和分离实验， 测定和记录结果，比较这两种叶片各种色素的组成及 含量后，得出结论
_____________________________________________ ___________________________。
【解析】(1)叶绿体中四种色素及其颜色分别是： 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)。
(2)不同色素的吸收光谱不同。据此可用光谱分析 仪来判断色素的种类。