第3讲 光合作用(一)

3．滤纸条看不到色素带。 (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。 4．滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加 碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
1．下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法， 不正确的是( )
A．实验中需要加入 SiO2 进行研磨，以破碎细胞和 叶绿体
生物
第三单元 细胞的能量供应和利用
第 3 讲 光合作用(一)
考纲要求
全国卷近五年考题统计
2018·卷ⅢT29，2018·卷
光合作用的基本过 程(Ⅱ)
ⅡT30，2017·卷ⅡT29， 2017·卷ⅢT3，2016·卷ⅢT2， 2016·卷ⅡT4，2015·卷ⅠT29，
2014·卷ⅠT2，2014·卷ⅡT6
2．实验流程
步骤
操作要点
操作目的
提取 色素
研磨
①无水乙醇：作为提 取液，可溶解绿叶中
研磨后用_单__层_ 的色素
过滤 _尼__龙__布_____ ②SiO2：使__研__磨__更__充__分_
过滤
③CaCO3：防止研磨
时色素受到破坏
制备 剪去两角的滤纸条 剪去两角以保证色素在滤纸
滤纸 一端 1 cm 处用铅 上扩散_均__匀__、__整__齐___，否则会
叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的 ATP 和[H] 变多，暗反应中 C3 的还原量增多，则叶绿体中 C3 的量减 少；叶绿素吸收 420 nm～470 nm 波长的光较多，当缺镁 时，叶绿素的合成受到影响，则植物对 420 nm～470 nm 波长的光的利用量显著减少。
答案：C
考向2 考查叶绿体的结构和功能 3．(2019·重庆检测)下列关于叶绿体的叙述，正确的 是( ) A．叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积 B．叶绿体基质中 NADP＋能形成 NADPH C．类囊体膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光 D．类囊体薄膜中的酶可催化 CO2 分子的固定和还原
光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于不断地合成 和分解中。请从该角度去解释叶绿素含量增加的原因： ___________________________________________。 (2)叶绿素 b/a 比值可作为植物利用弱光能力的判断 指标，研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素 b/a 比 值。通过高中课本________实验可以验证该结论。你的实 验证据是：_______________________________________。
答案：C
3．(2019·安庆模拟)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，如图为滤纸层析的结果(I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条 带)。下列叙述不正确的是( )
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低 B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同 D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
考点 1 捕获光能的色素和叶绿体的结构
1．叶绿体中色素的种类和颜色
色素的种类 叶绿素 叶绿素 a
叶绿素 b 类胡萝 _叶__黄__素__ 卜素 胡__萝__卜___素_
色素的颜色 蓝__绿__色 黄___绿_色 黄色 橙黄色
2.叶绿体中色素吸收光谱的分析
(1)色素的功能：叶绿素主要吸收_红__光__和__蓝__紫__光__，类 胡萝卜素主要吸收_蓝__紫__光__。
条 笔画一条细线
形成弧形色素带
用毛细吸管吸取色 ①滤液细线要细___、__直__，使各
画滤 素滤液，沿铅笔线 色素扩散的起点相同
液细 均匀画一条滤液细 ②干燥后重复画一两次，使滤
线 线，待滤液干后， 液细线有较多的色素
再画一两次
色素分离
层析液不能触及 __滤__液__细__线___，否则 色素会溶解在层析
答案：因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光 被反射出来，所以叶片一般呈现绿色。
2．与有色大棚相比，为什么无色透明的大棚中植物 的光合效率最高？
答案：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色 大棚主要透过同色光，所以无色透明的大棚中植物的光 合效率最高。
3．入秋后，叶片逐渐变黄，试解释其原因。
答案：入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素 被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减 少，类胡萝卜素含量增加，导致叶片变黄。
答案：A
考点 2 (实验)叶绿体中色素的提取和分离
1．实验原理 (1)提取：绿叶中的色素能够溶于_有__机__溶__剂__而不溶于 水，可用无__水__乙__醇__等有机溶剂提取色素。 (2)分离：各种色素在层__析__液__中溶解度不同，_溶__解__度__高_ 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色 素相互分离。
布有_色__素__和与光反应有关的酶 ↓决定 (3)功能：进行_光__合__作__用___的场所。
误区纠正 判断并辨析下列说法。 1．叶绿素 a 和 b 主要吸收红光和蓝紫光。( )
2．液泡中色素吸收的光能用于光合作用。( )
3．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。( )
4．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基 质中。( )
A．用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同 B．色素在层析液中的溶解度不同，导致色素带的位 置不同 C．研磨绿叶时不加 CaCO3，则滤纸条上四条色素带 变窄的比例相同 D．只画一次滤液细线会导致滤纸条上四条色素带的 宽度变窄
解析：无水乙醇可以溶解色素，可以用无水乙醇提取 叶绿体中的色素，A 正确；绿叶中色素能够分离的原因是 不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的，扩散速 度快；溶解度小的，扩散速度慢，B 正确；提取色素时加 入 CaCO3 是为了防止色素被破坏，特别是防止叶绿素被 破坏，因此滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同，C 错 误；只画一次滤液细线，滤纸上含有的色素含量较少，会 导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄，D 正确。
(2) 色 素 吸 收 光 的 范 围 ： 可 见 光 的 波 长 范 围 大 约 是 390～760 nm，叶绿体中的色素只吸收可__见__光__，对红外光 和紫外光等不吸收。
3．叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图。
外表：①_双__层__膜___ (2)结构内部③②_基基__质粒__：：含由有类与囊_暗体__反堆__应叠__而_有成关，的分酶
液中，而不会沿滤纸
条向上扩散
3.实验结果分析 结合下图填写表格内容：
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
a _胡__萝__卜__素_ 橙黄色 b 叶黄素 黄色
_最__少_ 最高 _较__少_ 较高
最快 较___快_
c 叶绿素 a 蓝__绿___色_ 最多 较___低_
较慢
来自百度文库
d _叶__绿__素__b_ 黄绿色 较多 最___低_ 最__慢__
考向1 考查叶绿体中色素的种类和作用 1．(2017·全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过 测量光合作用对不同波长光的反应(如 O2 的释放)来绘制 的。下列叙述错误的是( ) A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中 ATP 的合成 B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的 吸收值来绘制
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 绿体中 C3 的量增加
D．土壤中缺乏镁时，植物对 420 nm～470 nm 波长 的光的利用量显著减少
解析：由图可知，类胡萝卜素主要吸收 400 nm～500 nm 波长的光；由图可知，叶绿体中色素吸收 450 nm 波 长的光比吸收 600 nm 波长的光要多，因此用 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； 由图可知，由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后，
解析：叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜而是 类囊体膜，A 错误；NADP＋形成 NADPH 的场所是基粒， B 错误；类囊体膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫 光，C 正确；催化 CO2 分子固定和还原的酶存在于叶绿 体的基质中，D 错误。
答案：C
4．(2019·泉州模拟)在水稻叶肉细胞的叶绿体中，不 会都发生的生理过程是( )
解析：滤纸条上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为胡萝卜素、 叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，画滤液线时，滤液在点样 线上应画 2～3 次。
答案：D
4．(2019·长沙模拟)某科研人员研究不同遮光处理对 白桦光合作用生理特性的影响结果如图。
(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主 要指标，叶绿素主要存在于白桦叶片的___________(具体 部位)，通过图 1 的结果发现白桦叶绿素含量随 ________________而增加，提高了白桦在弱光环境下的捕
来表示，C 正确；叶绿素可以吸收红光，类胡萝卜素几乎 不吸收红光，叶片在 640～660 nm 波长(红光区)光下释放 O2 是由叶绿素参与光合作用引起的，D 正确。
答案：A
2．下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 nm～500 nm 波长的光
C．光合作用的作用光谱也可用 CO2 的吸收速率随光 波长的变化来表示
D．叶片在 640～660 nm 波长光下释放 O2 是由叶绿 素参与光合作用引起的
解析：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，几乎不吸收红光， A 错误；吸收光谱就是通过对不同色素对不同波长光的吸 收值来绘制的，B 正确；光合作用光反应阶段色素对光的 吸收会直接影响到暗反应阶段对 CO2 的利用，所以光合 作用的作用光谱也可用 CO2 的吸收速率随光波长的变化
A．二氧化碳的生成与利用 B．遗传信息的转录与翻译 C．NADPH 的生成与利用 D．ATP 的合成与水解
解析：叶绿体的基质可以发生二氧化碳的利用，但叶 绿体中不会有二氧化碳的生成，A 错误。叶绿体中因为含 有少量 DAN 和 RNA，所以能进行遗传信息的转录和翻
译，B 正确。叶绿体中进行光合作用的光反应会产生 NADPH，然后在暗反应中会利用 NADPH，C 正确。在 光反应中能合成 ATP，在暗反应中会利用 ATP，D 正确。
解析：(1)叶绿素分布在叶绿体类囊体的薄膜上。由 图读出叶绿素含量随遮光程度的增加而增加。叶绿素含
量的增加，可从叶绿素的合成和分解两个角度分析。(2) 通过色素的提取和分离实验，比较遮光和全光组叶片色素 提取和分离后，黄绿色色素带(叶绿素 b)与蓝绿色色素带 (叶绿素 a)宽度的比值可证明遮光处理提高了白桦树叶片 叶绿素 b 与叶绿素 a 的比值。
B．在研磨过程中加入 CaCO3 的目的是防止叶绿素 被破坏
C．色素分离后在滤纸条上形成的 4 条色素带从上至 下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
D．色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
解析：滤纸条上色素带的宽度反映了色素的含量，D 不正确。
答案：D
2．下列关于绿叶中光合色素的提取和分离的叙述， 不正确的是( )
实验：叶绿体色素 的提取和分离
2018·卷ⅡT30，2016·卷ⅡT4
[核心素养] 1.生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构与功能 的适应；物质与能量观：通过光合作用的过程合成 有机物质，储存能量。 2.科学思维——分类与比较：比较光反应与暗反应， 掌握光合作用的过程。 3.科学探究——表达与交流：分析绿叶中色素的提取 与分离的结果。
5．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与。 ()
6．叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。( )
答案：1.√ 2．× 提示：液泡中的色素不吸收光能。 3．× 提示：叶片黄化叶绿素减少，对红光吸收减少。 4．× 提示：色素分布在基粒上，酶分布在基粒和基 质中。 5．√ 6.√
1．为什么高等植物的叶片一般呈绿色？说出你的理 由。
1．收集到的滤液绿色过浅的原因分析。 (1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 (2)使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 (3) 一 次 加 入 大 量 的 无 水 乙 醇 提 取 浓 度 太 低 ( 正 确 做 法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。 (4)未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 2．滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液线不能 达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。