必修1 分子与细胞第9讲 光合作用考点一 捕获光能的色素、叶绿体结构及光合作用的探究历程实验 绿叶中色素的提取与分离考点二 光合作用的基本过程考点三 影响光合作用的因素及应用真题再现1.实验原理实验 绿叶中色素的提取与分离1）提取色素研磨操作图解添加物质作用 无水乙醇_二氧化硅_碳酸钙_溶解色素溶解色素研磨充分研磨充分保护色素保护色素2.实验步骤过滤：用_过滤。收集滤液：试管口加棉塞，防止乙醇挥发和氧化。单层尼龙布单层尼龙布主要操作操作要点操作目的制备滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散一端剪去两角保证色素在滤纸上_扩散画滤液细线滤液细线要细、直、匀使各色素扩散的起点相同待滤液干后，再画一两次增加色素附着量，使分离出的色素带分明层析加盖防止层析液挥发层析液不能触及_ 防止色素溶解在层析液中均匀、整齐滤液细线2）分离色素3.实验结果 色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色_叶黄素黄色较少较大较快叶绿素a蓝绿色_较小较慢叶绿素b黄绿色较多_最少最大最快最多最小最慢四个常见异常实验现象及其原因分析异常现象发生的原因滤纸条上色素带颜色过浅未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素（叶绿素）含量太少一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏画滤液细线次数过少选用绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少滤纸条上色素带重叠滤纸条没经干燥处理异常现象发生的原因滤纸条上色素带重叠滤液细线不能达到细、直、匀的要求，使色素扩散起点不一致滤纸条上看不到色素带忘记画滤液细线滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏续表考向一 实验的基本原理和过程分析1.2021四川成都七中高三入学考关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是 ()A.该实验结果表明，叶绿素a在层析液中溶解度最大B.用无水乙醇作溶剂，提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素C.若研磨时不加二氧化硅，则滤纸条上各色素带均变窄D.将滤液细线画粗些并不能增强实验效果A解析 纸层析法分离叶绿体色素的实验结果表明，胡萝卜素在层析液中溶解度最大，A错误；用无水乙醇溶解和提取叶绿体色素时，提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素，B正确；加入二氧化硅的目的是充分研磨，若不加二氧化硅，获得色素量会减少，则滤纸条上各色素带均变窄，C正确；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条滤液细线，待晾干后再重复12次，太粗色素带会重叠，D正确。2.2021海南三亚考前模拟以新鲜、等量的韭菜和韭黄为实验材料提取色素，如图表示结果之一，下列相关叙述正确的是()A.色素分离的原理是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同，扩散速率也不同B.图表示以韭黄为实验材料的实验结果C.韭黄的叶片中四种色素都大量分解，所以叶片变成了黄色D.色素与的合成需要镁元素，且需要光照D解析 色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，扩散速率也不同，A错误；图示中叶绿素a的色素带最宽，表示韭菜为实验材料的实验结果，B错误；由于缺少光照，叶绿素合成减少，导致韭黄的叶片中叶绿素的含量少，类胡萝卜素的含量多，所以叶片变成了黄色，并不是四种色素都大量分解，C错误；色素（叶绿素a）与（叶绿素b）的合成需要镁元素，且需要光照，D正确。考向二 实验的拓展分析3.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如表所示（“”表示使用，“”表示未使用），其余操作均正确，他们所得的实验结果依次应为 ()试剂甲乙丙丁无水乙醇CaCO3SiO2A.B.C.D.B解析 甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，因此提取液中不会出现色素，色素分离的结果是；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条且都正常，与情况相符；丙同学由于未加CaCO3，因此叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应；丁同学由于未加SiO2，叶片研磨不充分，最终导致各色素带均变窄，对应，故B正确。4.迁移率（Rf）是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定，迁移率色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果（部分数据）。相关叙述不正确的是()叶绿体中色素层析结果（部分数据）项目溶剂移动距离色素1移动距离色素2移动距离色素3移动距离色素4移动距离实验组17.81.9实验组28.21.5实验组38.01.4平均移动距离8.07.60.8迁移率0.950.530.10AA.可用无水乙醇、丙酮、石油醚等的混合试剂对色素进行分离B.色素3的迁移率为0.2，若植物体缺Mg2，其含量会减少C.在层析液中的溶解度最大的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的也是色素1D.不可用根尖细胞作为该实验的材料解析 无水乙醇一般用于提取色素，层析液是丙酮、石油醚和苯的混合试剂，A错误。根据色素3的三组数据可求出平均移动距离为1.6，根据迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离，Rf为0.2。根据Rf的大小可知，色素1是胡萝卜素，色素2是叶黄素，色素3是叶绿素a，色素4是叶绿素b，镁是合成叶绿素的原料，缺镁时叶绿素的含量会减少，B正确。溶解度越高，随层析液在滤纸条上扩散速度越快，即胡萝卜素的溶解度最大，扩散速度最快，C正确。根尖细胞没有叶绿体，因此不含有进行光合作用的色素，不能用来作为提取和分离叶绿体中色素的实验材料，D正确。1.秋天叶片变黄，是由叶黄素含量增多导致的。()2.叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的。()3.红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。()4.光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。()5.植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。（)考点一 捕获光能的色素、叶绿体结构及光合作用的探究历程6.英格豪斯认为密闭玻璃罩中蜡烛熄灭的根本原因是缺乏足够的氧气。()7.恩格尔曼通过研究叶片的曝光和遮光证明了光合作用的产物含有淀粉。()1.叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色叶绿素叶绿素a_叶绿素b_类胡萝卜素_黄色_橙黄色蓝绿色黄绿色叶黄素胡萝卜素2.叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出：1）色素的功能：叶绿素主要吸收_；类胡萝卜素主要吸收_，叶绿素a和叶绿素b吸收光谱不完全相同。2）色素吸收光的范围：可见光的波长范围是390760 nm，一般叶绿体中的色素只吸收_，不吸收红外光和紫外光。红光和蓝紫光红光和蓝紫光蓝紫光蓝紫光可见光可见光提醒植植物物叶叶片片呈呈现现绿绿色色的的原原因因是是叶叶片片中中的的色色素素对对绿绿光光的的吸吸收收少少，绿绿光光被被反反射射出来。出来。3.光合作用的结构叶绿体光合色素和光合场所的几点提醒1）色素的功能特点：叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。2）色素的分布位置：色素不只分布于叶绿体中，液泡中也含有色素如花青素，但液泡中的色素不能用于光合作用。3）光合作用的场所：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝藻细胞没有叶绿体，也能进行光合作用。4）叶绿体的结构与功能相适应的特点：叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成,可以增加膜面积。叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素。叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。影响叶绿素合成的三大因素1）光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。2）温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。3）必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。4.光合作用的探究历程叶绿体叶绿体水二氧化碳恩格尔曼实验方法的巧妙之处恩格尔曼实验方法的巧妙之处1）巧选实验材料）巧选实验材料:选择水绵和好氧细菌选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便便于观察于观察;用用极细光束和极细光束和好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。2）巧妙排除干扰因素）巧妙排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。3）巧妙设计对照实验）巧妙设计对照实验:用极细的光束照射用极细的光束照射,叶绿体上可分为有光照和无叶绿体上可分为有光照和无光照的部位光照的部位,相当于一组对照实验相当于一组对照实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。证实验结果。1.温室或大棚种植蔬菜时，最好选择_的玻璃或塑料薄膜，理由是_。无色透明有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用的进行；而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各种色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行2.叶绿体中C3的分子数量为什么多于C5的分子数量？提示提示暗反应暗反应CO2固定时，每消耗固定时，每消耗1分子分子C5，产生产生2分子分子C3；C3还原时，每还原还原时，每还原2分子分子C3产生产生1分子分子C5，因此当暗反应速率达到稳定时，因此当暗反应速率达到稳定时，C3的分子数是的分子数是C5的的2倍。倍。3.下面是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？提提示示选选择择水水绵绵和和好好氧氧细细菌菌，水水绵绵的的叶叶绿绿体体呈呈螺螺旋旋式式带带状状，便便于于观观察察；用用好好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。氧细菌可以确定释放氧气多的部位。(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？提示提示排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？提示提示消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？提示提示防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。(5)两实验设计中是如何形成对照的？提提示示恩恩格格尔尔曼曼的的实实验验中中，照照光光处处理理与与不不照照光光、黑黑暗暗与与完完全全曝曝光光形形成成对对照照；萨萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。考向一 分析捕获光能的色素与叶绿体的结构1.2021辽宁沈阳三十六中高三期初测试高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。图中是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是()A.图中和主要分布在叶绿体的内膜上B.利用纸层析法分离色素时，应位于滤纸条的最下端C.植物叶片呈现绿色是由于主要吸收绿光D.弱光下的相对含量增高有利于植物对弱光的利用D解析 图中叶绿素b、叶绿素a主要分布在叶绿体的类囊体膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，叶绿素b位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于吸收绿光最少，C错误；“在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境”，可知弱光下叶绿素b的相对含量增高，有利于植物对弱光的利用，D正确。2.2020天津，5，4分研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是()A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用