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1第2讲光合作用(Ⅰ)1.光合作用的基本过程(Ⅱ)2.实验：叶绿体色素的提取和分离1.叶绿体的结构与功能相适应；物质和能量观：通过光合作用合成有机物，储存能量（生命观念）2.比较光反应和暗反应，掌握光合作用的过程（科学思维）3.分析色素的提取与分离的结果（科学探究）4.光合作用的原理在生产中的应用（社会责任）光合色素与光能的捕获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蓝绿色叶绿素b黄绿色类胡萝卜素叶黄素黄色胡萝卜素橙黄色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：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是390～760nm，一般叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。3．叶绿体的结构与功能2(1)结构外部：①双层膜内部②基质：含有与暗反应有关的酶③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶(2)功能：进行光合作用的场所。4．恩吉尔曼实验方法的巧妙之处(1)巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气的部位。(2)妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。(3)巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，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证实验结果。(人教版教材必修1P99“与社会的联系”)温室或大棚种植蔬菜时，最好选择什么颜色的玻璃或塑料薄膜？说明原因。[提示]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。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。(×)[提示]叶绿体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。(×)[提示]叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。4．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(×)[提示]基质中有酶分布，但没有色素。5．没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。(×)[提示]蓝藻细胞没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。3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。1．叶绿体的结构与其功能相适应的特点有哪些？[提示](1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成，有巨大的膜面积；(2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素；(3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。2．为什么高等植物的叶片一般呈现绿色？说出你的理由。[提示]因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，所以高等植物的叶片一般呈现绿色。3．入秋后，叶片逐渐变黄，试解释其原因。[提示]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。4．下面是光合作用探索历程中恩吉尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：恩吉尔曼的实验示意图萨克斯的实验示意图(1)恩吉尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？(2)恩吉尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？(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？(5)两实验设计中是如何形成对照的？[提示](1)选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细4菌可以确定释放氧气多的部位。(2)排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。(3)消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。(4)防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。(5)恩吉尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；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。考查色素的种类和作用1．(2019·广州一模)下列关于植物细胞中光合色素的说法正确的是()A．光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上B．Mg是构成叶绿素所必需的微量元素C．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色D．用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散得快A[植物细胞中光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A项正确；Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B项错误；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C项错误；用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上扩散得快，D项错误。]2．(2019·邢台市高三质检)下列关于植物细胞叶绿体内光合色素的叙述，正确的是()A．胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光和蓝紫光B．叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来C．四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是胡萝卜素D．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变B[胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A项错误；叶片呈现绿色的原因是其叶绿素吸收绿光最少，使绿光被反射出来，B项正确；四种光合色素在层析液中的溶解度最小的是叶绿素b，C项错误；植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例会发生改变，D项错误。]考查叶绿体的结构和功能3．如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是()A．①和②均为选择透过性膜B．③上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少5C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋时这些色素都无法合成D．在③上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量C[①和②分别为叶绿体的外膜和内膜，膜结构均具有选择透过性，A项正确；③为类囊体，其上分布有与光反应有关的色素和酶，这些色素对绿光吸收最少，所以叶片一般为绿色，B项正确；叶绿素分子中含Mg2＋，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2＋，C项错误；在类囊体上形成的产物[H]和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量，D项正确。]4．(2019·重庆南开中学月考)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NADPHC．类囊体薄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的固定和还原C[叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A项错误；NADP＋形成NADPH的场所是基粒，B项错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C项正确；催化CO2的固定和还原的酶存在叶绿体的基质中，D项错误。]叶绿体中色素的提取和分离(实验)1．实验原理2．实验步骤(1)提取色素①研磨操作图解添加物质作用无水乙醇溶解色素二氧化硅研磨充分碳酸钙保护色素②过滤：用单层尼龙布过滤→收集滤液。(2)分离色素主要操作操作要点操作目的制备滤纸条一端剪去两角保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐6画滤液用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线均匀画一条滤液细线滤液细线要细、直，使各色素扩散的起点相同细线待滤液干后，再画一两次使滤液细线上有较多的色素层析层析液不能触及滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，而不会沿滤纸条向上扩散3.实验结果分析结合图示填写表格内容。色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度a胡萝卜素橙黄色最少最高最快b叶黄素黄色较少较高较快c叶绿素a蓝绿色最多较低较慢d叶绿素b黄绿色较多最低最慢绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析(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使用放置数天的绿叶，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、直的要求，使色素扩散不一致造成的。(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．(2019·石家庄模拟)下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是()7A．使用定性滤纸过滤研磨液B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C．在画出一条滤液细线后紧接着重复划线2～3次D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素B[过滤的目的主要是将滤渣和滤液分开，要用尼龙布而不能用滤纸过滤研磨液，故A错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快地上升，使色素更好地分离，故B正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，故C错误；叶绿体中色素不溶于水，而溶于有机溶剂，可用无水乙醇溶解色素，故D错误。]2．(2019·山西名校联考)下列关于绿叶中色素的提取和分离的叙述，不正确的是()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C[绿叶中各种光合色素的含量不同，故用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同，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，因此研磨绿叶时不加CaCO3，则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减少，会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄，D正确。]3．(2019·武汉模拟)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水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)。下列叙述正确的是()A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度的大小是ⅠⅡⅢⅣD．如果滤液细线触及石油醚，会缩短分离得到四条色素带的时间B[由图可知，强光照时叶绿素含量下降，类胡萝卜素含量上升，因此正常光照下的绿色更深，A错误；强光照的作用可能是抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；四种色素中溶解度大的，在滤纸上扩散速度快，因此四种色素在层析液中溶解8度的大小是ⅠⅡⅢⅣ，C错误；如果滤液细线触及石油醚，四种色素会溶解于层析液中，得不到四条色素带，D错误。]4．(2019·攀枝花模拟)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容与结果见下表。品种光照处理叶绿素a含量(mg/cm2)叶绿素b含量(mg/cm2)类胡萝卜素总含量(mg/cm2)光合作用速率[μmolCO2/(m2·s)]A正常光照1.810.421.024.59A弱光照0.990.250.462.60B正常光照1.390.270.783.97B弱光照3.803.040.622.97回答下列问题：(1)据表推知，该实验的自变量是________________________，无关变量是__________(两个即可)。(2)表中的光合色素位于叶绿体的____________膜上。用纸层析法将品种B绿叶光合色素分离的原理是____________________。(3)据表分析，在弱光照处理时，品种A和品种B的光合作用速率都减慢，但品种B比品种A的光合作用速率减慢程度低，原因是________________________________________________。[答案](1)光照强度和植物种类温度、二氧化碳浓度(合理即可)(2)