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生物专题3细胞的代谢第8讲色素和光合作用的过程01考点102考点204预测高效提升03随堂达标反馈知识内容考试要求知识内容考试要求1．光合作用的概念、阶段、场所和产物b3.光反应和碳反应的过程b2．色素的种类、颜色和吸收光谱a4.活动：光合色素的提取与分离b光合作用的概述与光合色素1．光合作用的概述(1)概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把______________转化成贮存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。(2)总反应式__________________________________________。CO2和H2O6CO2＋12H2O――→酶6O2＋6H2O＋C6H12O6(3)光合作用的场所——叶绿体观察下面的叶绿体结构示意图，完成下列问题：①a、b分别为_______、_______。②c为基粒，是由许多______________堆叠而成的，其膜可称为光合膜。d为液态的叶绿体基质，含有许多酶。外膜内膜类囊体(4)光合作用的研究——氧气的产生利用______________的方法，证实光合作用释放的氧气来自参加反应的水。(5)阶段：光合作用分为光反应和______________两个阶段。前一阶段在______________上进行，后一阶段在叶绿体基质中进行。同位素示踪碳反应类囊体膜2．色素的种类、颜色和功能种类色素的颜色主要吸收的光功能类胡萝卜素(1/4)胡萝卜素橙黄色_______吸收、传递光能叶黄素黄色叶绿素(3/4)叶绿素b_______________________叶绿素a蓝绿色吸收、传递和转化光能蓝紫光黄绿色红光和蓝紫光3.可见光谱与吸收光谱(1)______________：太阳光通过三棱镜折射后，便可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等不同的颜色。(2)吸收光谱：以某种物质对不同波长光的______________为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得的曲线。可见光谱吸收率4．活动：光合色素的提取与分离(1)实验原理①提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用______________等有机溶剂提取绿叶中的色素。②分离：各种色素在层析液中溶解度不同，______________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。95%的乙醇溶解度高(2)实验流程单层尼龙布均匀细直[基础诊断](1)色素提取时常加入层析液()(2)滤纸条上的滤液细线不能浸没层析液中()(3)滤纸条上最上端呈黄色的色素带最窄()(4)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光()(5)叶绿素的形成需要光照()(6)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素()(7)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同()(8)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中()×√××√√√×[教材热考拾遗](必修1P88图3－19改编)如图表示某同学做“光合色素的提取与分离”实验的改进装置，据图分析：(1)实验时应将滤液滴在____(填“a”或“b”)处。(2)在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆，最大的圆圈含有________(填色素种类)，呈现________色；最小的圆圈含有____________(填色素种类)，呈现________色。答案：(1)a(2)胡萝卜素橙黄叶绿素b黄绿考法1色素的功能和吸收光谱的分析(1)叶绿体中色素的分析分布叶绿体类囊体膜上功能吸收、传递(四种色素)和转换光能(只有少量叶绿素a)化学特性不溶于水，能溶于乙醇、丙酮和石油醚等有机溶剂分离方法纸层析法色素种类及特点叶绿素(约占3/4)叶绿素a(蓝绿色)主要吸收红光、蓝紫光叶绿素b(黄绿色)类胡萝卜素(约占1/4)胡萝卜素(橙黄色)主要吸收蓝紫光叶黄素(黄色)吸收光谱图示图示说明：①阳光经三棱镜折射后形成不同波长和颜色的光②折射光透过色素滤液时部分光被吸收③色素对红光和蓝紫光吸收较多，使两光区呈现暗带(2)影响叶绿素合成的因素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，而类胡萝卜素分子较为稳定，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，叶片变黄。[题组冲关]1．关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是()A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的解析：选C。提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确；叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动转运方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确；叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误；叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。2．(2020·宁波期末联考)下表是在适宜条件下测得某植物叶绿体中色素吸收光能的情况，下列分析错误的是()波长(nm)400450500550600670700吸收光能百分比(%)叶绿素a4068515164016全部色素75935035457535A．O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致B．由550nm波长的光转为670nm波长的光时，叶绿体中三碳酸分子的量会增加C．该植物缺乏镁时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大D．环境温度降低，该植物对光能的利用能力将降低解析：选B。植物光合作用吸收光能，发生水的光解产生O2，因此O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比的变化基本一致；由550nm波长的光转为670nm波长的光时，植物吸收的光能增加，光反应加快，为碳反应提供的NADPH和ATP增加，三碳酸分子的还原速率加快，叶绿体中三碳酸分子的含量减少；镁是叶绿素的重要构成成分，植物缺乏镁时，叶绿素a含量降低，吸收的光能百分比的减少幅度更大；表中实验数据是在最适温度条件下所得的实验结果，因此环境温度降低，该植物对光能的利用能力将降低。考法2光合色素提取的注意事项和操作目的过程注意事项操作目的色素提取①选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高②研磨时加95%乙醇溶解色素③加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素④迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素⑤盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化过程注意事项操作目的色素分离①滤纸预先干燥处理增强滤纸的吸收能力，使层析液在滤纸上快速扩散②滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠③滤液细线干燥后再画一次，共画3～4次增加色素浓度，使分离出的色素带清晰分明④滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中[题组冲关]3．(2020·浙江富阳月考改编)下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程，相关叙述错误的是()A．纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同B．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色C．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域D．在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大解析：选C。纸层析法分离色素的原理是不同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的扩散速度快；光下生长的韭菜叶绿体中含有四种色素：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)，避光生长的韭黄只含有两种色素：胡萝卜素、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，故两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大。4．(2019·浙江4月选考节选)回答与光合作用有关的问题：在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两条带中的色素合称为________。分析叶绿素a的吸收光谱可知，其主要吸收可见光中的________光。环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主要与________抑制叶绿素的合成有关。解析：在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两条带中的色素(胡萝卜素和叶黄素)合称为类胡萝卜素。叶绿素a主要吸收可见光中的蓝紫光和红光。秋天叶片变黄的现象主要与低温抑制叶绿素的合成有关。答案：类胡萝卜素蓝紫光和红低温光反应和碳反应的过程过程图解RuBP三碳糖蔗糖1．光反应(1)条件：______________________________。(2)场所：________________________。(3)产物：________________________。(4)物质转变①水在光下裂解为__________________。②水中的氢(H＋＋e－)在光下将______________________________。(5)能量转变：______被吸收并转化为______________________________。叶绿体色素、酶、光和水叶绿体类囊体膜NADPH、ATP、O2H＋、O2和电子NADP＋还原为NADPH光能ATP和NADPH中的化学能2．碳反应(1)条件：_______________________________。(2)场所：____________。(3)产物：____________。(4)主要变化①CO2的固定：CO2＋RuBP―→2________________。②三碳酸分子的还原：三碳酸分子接受____________中的氢和ATP中的__________________，被还原成_________，这是碳反应形成的产物。CO2、多种酶、ATP、NADPH叶绿体基质三碳糖三碳酸分子NADPH磷酸基团及能量三碳糖③RuBP的再生每______个CO2分子进入卡尔文循环就形成______分子的__________________，后者都被还原为____________，其中______个三碳糖分子在卡尔文循环中再生为____________，另一个三碳糖分子则离开卡尔文循环，或在叶绿体内合成淀粉、蛋白质或脂质，或运出叶绿体，转变成______。36三碳酸分子三碳糖5RuBP蔗糖[基础诊断](1)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP()(2)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原()(3)在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是Mg2＋吸收()(4)光合作用光反应产生的ATP只用于碳反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP来自细胞呼吸()×√×√[教材热考拾遗](必修1P102T5改编)如图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是()A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞溶胶中B．②是氧气，可参与需氧呼吸的第三阶段C．③是三碳化合物，能被氧化为三碳糖D．④是ATP，在叶绿体基质中生成解析：选B。根据光合作用图解可知，图中①是光合色素，分布在叶绿体类囊体膜(基粒)上；②是氧气，可参与需氧呼吸的第三阶段，与需氧呼吸第一、二阶段产生的[H]结合生成水，释放大量的能量；③是三碳化合物，在由光反应阶段提供的NADPH和ATP的作用下被还原为三碳糖；④是ATP，在叶绿体类囊体膜(基粒)上生成。考法1光合作用的过程分析(1)光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供ADP和Pi。(2)没有光反应，碳反应无法进行，没有碳反应，有机物无法合成。(3)反应式及元素去向分析①反应式：以生成C6H12O6为例。6CO2＋12H2O――→酶C6H12O6＋6O2＋6H2O②元素去向氧元素H2O→O2CO2→三碳糖碳