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中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 第三节 光能的捕获和利用 1.掌握光合作用的过程及光反应与暗反应的联系。(重点) 2.影响光合作用强度的环境因素。(重难点) 光 合 作 用 的 早 期 研 究 1.概念 场所:叶绿体 反应物:二氧化碳和水 能量来源:太阳光能 产物:有机物和氧气 合成有机物 { 实质 ) 光合作用 { 储存能量 ) 2.探究历程 科学家 实验过程 实验结论 1642 年海 植物的重量来自 柳树+干土+雨水 尔蒙特 于雨水 1771 年普 密封 绿色 蜡烛→不易熄灭 的钟罩+植物+{小鼠→不易窒息死亡) 植物能净化空气 里斯特利 只有在光下,植 英格豪斯 植物更新空气实验 物体才能更新空 气 绿叶→暗处放置→叶片一半曝光、一 植物叶片在光合 1864 年 半遮光→碘蒸汽处理→颜色变化(曝光 作用中产生了淀 萨克斯 处呈深蓝色) 粉 无黑O暗2 ――→ (1)氧是由叶绿体 1880 年恩 水绵+好氧细菌 释放的 吉尔曼 (2)叶绿体是光合 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 极细光束照射→ 作用的场所 好氧细菌集中在 叶绿体照光部位附近 完全曝光→好氧细菌 {集中在叶绿体所有受) 光部位周围 光合作用释放的 1941 年鲁 氧气全部来自于 宾和卡门 水 [合作探讨] 探讨1:萨克斯实验中,实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间,其目的 是什么?遮光组和曝光组哪一组为实验组?哪一组为对照组?此实验除了能证 明光合作用的产物有淀粉外,还能说明什么问题? 提示:实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间的目的是消耗掉叶片中的 淀粉,以免影响实验结果;实验中改变条件的是实验组,因此曝光组为对照组, 遮光组为实验组;此实验还能说明光合作用需要光照。 探讨2:鲁宾和卡门实验采用的实验方法是什么?第一组和第二组有没有实 验组和对照组的区别? 提示:同位素标记法;没有实验组和对照组的区分,属于相互对照。 14 探讨3:卡尔文往小球藻培养液中通入 CO2 后,分别给予小球藻不同时间 的光照 ,然后用热酒精杀死小球藻,分别测定不同光照时间下,小球藻中的放 射性物质,结果如下: 实验组别 光照时间(s) 放射性物质分布 1 2 三碳化合物 2 20 12 种磷酸化糖类 除上述 12 种磷酸化糖类外,还有氨基酸、 3 60 有机酸等 (1)卡尔文用热酒精杀死小球藻的目的是什么? 提示:目的是使酶失活,终止小球藻的光合作用及其他代谢过程。 (2)根据实验结果分析光合作用过程中 CO2 首先固定在哪一种化合物中? 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 提示:三碳化合物。 (3)光合作用产生的糖类物质还能转化为哪些物质? 提示:氨基酸、有机酸等。 [思维升华] 1.普里斯特利的实验 (1)实验过程及现象: 蜡烛:不易熄灭 密闭玻璃罩+绿色植物+{小鼠:不易窒息死亡) (2)实验分析: ①缺少空白对照,实验结果说服力不强,应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独 置于玻璃罩内,作为空白对照。 ②没有认识到光在植物更新空气中的作用,而将空气的更新归因于植物的 生长。 ③由于当时科学发展水平的限制,没有明确植物更新气体的成分。 2.萨克斯的实验 (1)实验过程及现象: 一半曝光碘蒸气变蓝 碘―蒸―气→ 黑暗中饥饿处理的绿叶{一半遮光――→不变蓝) (2)实验分析: ①设置了自身对照,自变量为光照,因变量是叶片颜色变化。 ②实验的关键是饥饿处理,以使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的 说服力。 ③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外,还证明了光是光合作用的必 要条件。 3.鲁宾和卡门的实验 (1)实验过程及结论: 光合作用释放的O2, ⇨ 全部来自与H2O 18 (2)实验分析:设置了对照实验,自变量是标记物质(H128O 和 C O2),因变 量是 O2 的放射性。 1.历经一个多世纪,经过许多科学家的实验,才逐渐发现光合作用的场所、 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 条件、原料和产物,在下面几个著名实验中,相关叙述不正确的是( ) 【导学号:60150174】 A.普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气 B.萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件 C.恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 18 D.鲁宾和卡门的实验中,用 O 分别标记 H2O 和 CO2,证明了光合作用产 生的氧气来自于 H2O 而不是 CO2 【解析】 本题考查光合作用的探究历程。恩吉尔曼的实验能够证明氧气 由叶绿体释放出来,叶绿体是进行光合作用的场所,而没有定量分析光合作用 生成的氧气量。 【答案】 C 2.鲁宾和卡门用 H128O 和 CO2 作为原料进行光合作用实验,下列符合实验 结果的是( ) A.释放的氧气全是 O2 18 B.释放的氧气一部分是 O2,一部分是 O2 18 C.释放的氧气全是 O2 18 D.释放的氧气大部分是 O2,少部分是 O2 【解析】 鲁宾和卡门用 H128O 和 CO2 作为原料进行光合作用实验,其目 的是为了探究光合作用释放出的 O2 的来源,通过放射性检测,光合作用产生 的 O2 全部来源于水。 【答案】 C 3.某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置 48 h 后,用锡 箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。在日光下照光一段时间,去除锡箔纸,用碘染 色法处理叶片,观察到叶片有的部位出现蓝色,有的没有出现蓝色。其中,没 有出现蓝色的部位是( ) 【导学号:60150175】 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 A.a、b 和 d B.a、c 和 e C.c、d 和 e D.b、c 和 e 【解析】 绿色植物通过光合作用合成淀粉,淀粉遇碘变蓝。a 处黄白色, 没有叶绿素,特别是没有叶绿素 a,不能进行光合作用,b 处有叶绿体和光,能 进行光合作用,c、e 处遮光,不能进行光合作用,d 处有叶绿体和光,能进行 光合作用。 【答案】 B 叶 绿 体 的 结 构 1.叶绿体膜是由[a]外膜和[b]内膜共同组成,是双层膜。 2.每个[c]基粒是由数十个类囊体组成的,它们之间还有基质类囊体与基粒 的类囊体相连。其膜上分布有与光反应有关的色素和酶。 3.[d]基质内含有与暗反应有关的酶及少量 DNA 和 RNA。 叶绿素a 主要吸收红光 叶绿素 {叶绿素b} 和蓝紫色 叶绿体中 胡萝卜素 主要吸收 {类胡萝卜素 ) 4. 的色素 { 叶黄素 } 蓝紫色 [合作探讨] 探讨1:一般植物的叶片在春、夏季为绿色,而在秋季呈黄色。请分析出现 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 这一现象的原因是什么? 提示:在春夏季节,叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素,叶绿素对绿光吸 收最少,绿光被反射出来,所以呈绿色。在秋季,叶绿素被破坏,类胡萝卜素 完好,叶子呈现出了类胡萝卜素的颜色,所以呈现黄色。 探讨2:温室或大棚种植蔬菜,应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜? 提示:无色的玻璃或塑料薄膜。 探讨3:叶绿体的结构有哪些特点与光合作用相适应? 提示:(1)叶绿体的色素分布在基粒的类囊体膜上,基粒和类囊体的数量很 多,极大地扩展了受光面积。 (2)类囊体膜和基质中分布有与光合作用有关的酶。 探讨4:将在黑暗中放置一段时间的新鲜绿叶均分为 4 块,置于不同的试管 中,按下表进行实验 试管编号 ① ② ③ ④ CO2 溶液 + + + + 实验 光照 白光 蓝光 红光 绿光 处理 碘液 + + + + 注:“+”表示具有该条件。 四支试管中着色最深和着色最浅的试管分别是哪一个? 提示:分别为①、④。 [思维升华] 叶绿体中的色素与吸收光谱 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 (1)叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收。 (2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大,类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大,对 其他可见光并非不吸收,只是吸收量较少。 1.如图是叶片中两类色素的吸收光谱,试判定甲和乙分别为何种色素( ) 【导学号:60150176】 A.叶绿素 a、叶绿素 b B.类胡萝卜素、叶绿素 C.叶黄素、叶绿素 a D.叶绿素、类胡萝卜素 【解析】 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。 【答案】 D 2.下图为叶绿体结构示意图,下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是( ) A.①和②具有选择透过性功能 B.③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶 C.③和④中都有与光合作用有关的酶 D.有叶绿体的细胞才能进行光合作用 【解析】 ①②表示叶绿体的双层膜,它们具有选择透过性功能。③为叶 绿体的基粒,其上含有进行光合作用的色素和酶。④为叶绿体基质,也是进行 光合作用的场所,也具有与光合作用有关的酶。色素和酶是进行光合作用的必 要条件,具有上述条件而不具有叶绿体的蓝藻等也可进行光合作用。 【答案】 D 3.为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行 实验,装片需要给予一定的条件,这些条件是( ) 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 【导学号:60150177】 A.光照、有空气、临时装片中无 NaHCO3 稀溶液 B.光照、无空气、临时装片中有 NaHCO3 稀溶液 C.黑暗、有空气、临时装片中无 NaHCO3 稀溶液 D.黑暗、无空气、临时装片中有 NaHCO3 稀溶液 【解析】 水绵中的叶绿体通过光合作用释放氧气,光合作用需要光照和 CO2,NaHCO3 稀溶液可提供 CO2,装片中不能有空气,否则好氧细菌均匀分布, 无法根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功能。 【答案】 B 光 合 作 用 过 程 1.光反应 (1)条件:光。 (2)场所:类囊体膜。 (3)过程 (4)能量变化:光能―→电能―→活跃化学能。 (5)物质变化 光酶 ――→ + ①2H2O O2+4H +4e ② + +能量 酶 ADP Pi ――→ATP ③ ++ + + 酶 NADP 2e H ――→NADPH 2.暗反应 (1)条件:不需光,但需 CO2。 (2)场所:叶绿体基质。 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 (3)过程 ①二氧化碳的固定: + 酶 。 CO2 C5――→2C3 ②C3 的还原 ATNP和AD多P种H 酶 ――――→ 2C3 (CH2O)+C5 (4)能量变化:活跃化学能―→稳定化学能。 3.光合作用总反应式 叶光绿能体 ――→ CO2+H2O (CH2O)+O2。 [合作探讨] 探讨1:暗反应必须在无光条件下才能进行吗? 提示:光反应必须在光下进行,而暗反应有光无光都能进行,但不能较长 时间在黑暗条件下进行。 探讨2:为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行? 提示:因为光反应为暗反应提供的 NADPH 、ATP 是有限的。 探讨3:不给小球藻提供 CO2,只给予光照,小球藻能独立地进行光反应吗? 为什么? 提示:不能,因为没有暗反应,光反应的产物积累,使光反应被抑制。 探讨4:写出光合作用的总反应式,标出各元素的去向。 提示:光合作用总反应式及各元素去向: 探讨5:结合光反应和暗反应过程分析,若突然停止光照或停止 CO2 供应, 叶绿体中 C3 和 C5 相对含量发生怎样的变化? 提示:①停止光照:C3 含量相对增加,C5 含量相对减少。 ②停止 CO2 供应:C3 含量相对减少,C5 含量相对增加。 探讨6:一天中是早晨空气中 O2 浓度高,还是傍晚空气中 O2 浓度高? 提示:傍晚空气中 O2 浓度高。因为植物在白天进行光合作用,吸收 CO2 产生 O2;晚上只进行细胞呼吸,吸收 O2 释放 CO2。 [思维升华] 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 1.光反应与暗反应的比较 项目 光反应(准备阶段) 暗反应(完成阶段) 场所 叶绿体的类囊体膜上 叶绿体的基质中 多种酶、[H](或 NADPH)、 条件 光、色素、酶、水、ADP、Pi ATP、CO2、C5 ①水的光解: 光能 + 2H2O――→4[H] ①CO2 固定:CO2+ O 酶 2 C5――→2C3 物质变化 [H]、酶ATP ②ATP 的形成:ADP+Pi+能量 ――→ ②C3 的还原:2C3 (CH2O) 酶 ――→ATP ATP 中活跃的化学能转变成 光能转变成 ATP 中活跃的化学 能量变化 贮存在(CH2O)中的稳定的化 能 学能 光反应产物[H]、ATP 为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生 相互联系 的 ADP、Pi 为光反应形成 ATP 提供了原料 2.光照和 CO2 浓度变化对光合作用物质含量变化的影响 当外界条件改变时,光合作用中 C3、C5、[H]、ATP 含量的变化可以采用 如图分析: 条件 C3 C5 [H]和 ATP 模型分析 光照由强到弱 增 减 减少或没有 CO2 供应不变 加 少 光照由弱到强 减 增 增加 CO2 供应不变 少 加 光照不变 CO2 由 减 增 增加 充足到不足 少 加 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 光照不变 CO2 由 增 减 减少 不足到充足 加 少 (1)以上各物质的变化是相对含量的变化,不是合成速率,且是在条件改变 后的短时间内发生的。 (2)在以上各物质的含量变化中:C3 和 C5 含量的变化是相反的,即 C3 增加, 则 C5 减少;[H]和 ATP 的含量变化是一致的,都增加,或都减少。 18 1.在进行光合作用的单细胞绿藻培养液中通入 C O2,一段时间后,产生的 下列物质中不可能有 18O 标记的是( ) 【导学号:60150178】 A.O2 B.葡萄糖 C.三碳化合物 D.五碳化合物 【解析】 光合作用释放的 O2 来自水中的 O 元素。 【答案】 A 2.甲图表示光合作用部分过程的图解,乙图表示改变光照后,与光合作用 有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内含量的变化曲线,请据图回答问题。 (1)甲图中 A 表示的物质是 ,它是由 产生的,其作 用主要是 。 (2)甲图中 ATP 形成所需的能量最终来自于 。若用放射性同 14 14 位素 C 标记 CO2,则 C 最终进入的物质是 。 (3)乙图中曲线 a 表示的化合物是 ,在无光照时,其含量迅速上升 的原因是 。 (4)曲线 b 表示的化合物是 ,在无光照时,其含量下降的原因是 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 。 【解析】 (1)光反应为暗反应提供的物质是 NADPH 和 ATP,由此可确定 A 是 NADPH,NADPH 是由 H2O 分解后经一系列过程产生的,其作用主要是 用于三碳化合物的还原。(2)光反应中,光能转化为活跃的化学能储存于 ATP 中, 14 14 14 14 CO2 的同化途径为 CO2→ C3(即三碳化合物)→( CH2O)。(3)(4)题干中已明 确 a、b 表示三碳化合物和五碳化合物的含量变化,光照停止后,光反应停止, NADPH 和 ATP 含量下降,三碳化合物的还原减弱直至停止,而 CO2 的固定仍 在进行,因此三碳化合物含量相对升高,五碳化合物含量相对下降,即 a 表示 三碳化合物,b 表示五碳化合物。 【答案】 (1)NADPH 水在光下分解 用于三碳化合物的还原 (2)光能 (CH2O) (3)三碳化合物 CO2 与五碳化合物结合生成三碳化合物,而三碳化合物不 能被还原 (4)五碳化合物 五碳化合物与 CO2 结合生成三碳化合物,而三碳化合物不 能被还原为五碳化合物 影 响 光 合 作 用 的 因 素 影响光合作用的因素较多,如光照强度、CO2 浓度、温度、无机盐、水分、 叶龄等。 [合作探讨] 下图甲、乙、丙分别表示光照强度、CO2 浓度、矿质元素对光合作用强度 的影响,请据图分析回答: 探讨1:图甲中 C 点时,CO2 吸收量达到最大值,请分析 CO2 吸收量在 C 点前、后的主要限制因素分别是什么? 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 提示:CO2 吸收量在 C 点前的主要限制因素是光照强度,C 点后的主要限 制因素为温度和 CO2 浓度。 探讨2:根据图乙描述 CO2 浓度对光合作用强度的影响。 提示:在一定范围内,植物光合作用强度随 CO2 浓度的增加而增强;但达 到一定浓度时,增加 CO2 浓度,光合作用强度不再增强。 探讨3:若在图乙 B 点后适当增加光照强度,曲线会怎样变化? 提示:B 点后 CO2 浓度充足,适当增加光照强度光合作用强度会增大,曲 线会在原曲线上方。 探讨4:N、Mg、P 等矿质元素如何影响植物的光合作用强度? 提示:N、Mg 是构成酶或叶绿素的成分,P 是构成生物膜、ATP 等的成分。 探讨5:分析图丙曲线 P~Q 段光合作用强度下降的原因是什么? 提示:P~Q 的形成原因是施肥过多,植物吸水困难甚至失水,进而影响光 合作用强度。 [思维升华] 影响光合作用的因素 (1)光照强度 ①光照强度与光合作用强度的关系曲线分析 A 点:光照强度为 0,此时只进行细胞呼吸,释放的 CO2 量可表示此时细 胞呼吸的强度。 AB 段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2 释放量逐渐减少, 这是因为细胞呼吸释放的 CO2 有一部分用于光合作用,此时细胞呼吸强度大于 光合作用强度。 B 点:细胞呼吸释放的 CO2 全部用于光合作用,即光合作用强度等于细胞 呼吸强度(光照强度只有在 B 点以上时,植物才能正常生长)。 BC 段:表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到 C 点以 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 后不再加强。限制 C 点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶 的数量和最大活性,外部因素是 CO2 浓度等除光照强度之外的环境因素。 ②应用:阴雨天适当补充光照,及时对大棚除霜消雾。 (2)CO2 浓度 ①曲线分析:A 点是进行光合作用所需的最低 CO2 浓度,B 点是 CO2 饱和 点;B 点以后,随着 CO2 浓度的增加光合作用强度不再增加。 ②应用:温室中适当增加 CO2 浓度,如投入干冰等,大田中“正其行,通 其风”,多施有机肥来提高 CO2 浓度。 (3)温度 ①B 点是最适温度,此时光合作用最强,高于或低于此温度光合作用强度 都会下降,因为温度会影响酶的活性。 ②应用:温室栽培时白天适当提高温度,夜间适当降低温度。 1.光合作用的正常进行受多种因素的影响,一个生物兴趣小组研究了 CO2 浓度、光照强度和温度对光合作用的影响,下面是一位同学根据实验结果 绘制的一组曲线,你认为不正确的是( ) 【导学号:60150179】 【解析】 温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用,高温使 酶失活而导致光合作用强度下降,所以 D 选项应该是一条先升高后下降的曲线。 【答案】 D 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 2.为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的 盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低 光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照 强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收 CO2 的量),光合作用 强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题: (1)据图判断,光照强度低于 a 时,影响甲组植物光合作用的限制因子是 。 (2)b 光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高 (填“CO2 浓度”或“O2 浓度”)。 (3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养 T 时间后, 再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。 根据这一结果能够得到的初步结论是 。 【解析】 (1)根据图示信息,对于甲组植物而言,当光照强度低于 a 时, 随光照强度的增加,光合作用强度逐渐升高,说明限制其光合作用强度的主要 因素为光照强度。(2)根据图示信息,对于甲组植物而言,当光照强度高于 b 时, 随光照强度的增加,光合作用强度不变,说明受其他环境因素的限制。由于光 合作用需要不断消耗环境中的 CO2,故提高 CO2 浓度可使 b 光照强度下甲组的 光合作用强度升高。(3)由题目信息可知,乙组和甲组是同一种植物,只是环境 中的光照强度不同,虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低,但其子 代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高,说明乙组光合作用强度与 甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的。 【答案】 (1)光照强度 (2)CO2 浓度 (3)乙组光合作用强度与甲组的不同 是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的 叶 绿 体 色 素 的 提 取 与 分 离 ( 实 验 ) 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 1.实验原理 (1)色素提取的原理 叶绿体中的色素都是有机物,能溶解于丙酮等有机溶剂中,形成色素溶液, 把色素从生物组织中提取出来。 (2)色素分离的原理 ①叶绿体中的色素能够溶解在层析液中,但溶解度各不相同。 ②随着层析液在滤纸条上扩散,溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上 扩散得快;反之则慢,因此不同的色素就在滤纸条上扩散分开,形成不同的色 素带。 2.实验步骤 步 方 法 原 因 骤 ①选取新鲜叶片:色素含量高 ②加入少许石英砂和碳酸钙粉:使研磨充 色 分、保护色素 素 ③加入 2 mL 丙酮:溶解、提取色素 提 将研磨液迅速倒入基部垫有 取 单层尼龙布的玻璃漏斗中过 试管口加棉塞:防止溶剂挥发,并充分溶 滤,滤液收集到试管中,及 解色素 时用棉塞塞紧试管口 剪去两角:防止层析液在滤纸条的边缘处 扩散过快 分 画滤液细线 画得细、齐、直;重复画 离 ①层析液不能没及滤液细线:防止色素溶 色 于层析液中 素 ②盖上培养皿是为了防止层析液挥发(因为 层析液中的丙酮、苯等有毒性) 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 观 察 与 分 析 [合作探讨] 探讨1:实验过程中,甲同学忘记加入石英砂和碳酸钙,乙同学忘记加入无 水乙醇,请分析他们可能出现的实验结果。 提示:甲同学研磨不充分,部分色素被破坏,过滤收集的滤液颜色浅。乙 同学不能提取到色素。 探讨2:用相同的绿叶,如果一次加的丙酮过多,可能会是什么结果? 提示:滤液颜色浅,提取的滤液色素的浓度低。 探讨3:实验操作时,为什么要将滤纸条的一端剪去两角?画滤液细线的要 求是细、直、齐,且要在干燥后重复画一两次,请分析这样做的原因是什么? 提示:①剪去两角的目的是防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快。②滤液 细线要细、直、齐是使分离的色素不重叠,重复画线的目的是增加色素含量, 使分离的色素带清晰,便于观察。 探讨4:实验结束后,某同学的滤纸条上没有出现色素带,请探讨其实验失 败的可能原因。 提示:①忘记画滤液细线。②层析时滤液细线触及层析液。 [思维升华] 1.实验材料和试剂 (1)材料: 叶片要新鲜、颜色要深绿,这样的叶片含有的色素较多。 (2)试剂及作用: 试剂名称 作用 石英砂(SiO2) 有利于绿叶的充分研磨和色素的释放 碳酸钙 防止研磨中色素被破坏 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 无水乙醇 溶解色素 层析液 分离色素 2.实验操作中的关键步骤 (1)研磨要迅速、充分:研磨充分使叶绿体完全破裂,可提取较多的色素。 (2)滤液细线要求:细、直、齐,含有较多的色素,所以应待滤液干后再画 一两次。 (3)滤液细线不能触及层析液,否则色素会溶解到层析液中,使滤纸条上得 不到色素带。 3.绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析 (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。 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:滤液细线画的过粗。 (3)滤纸条看不见色素带: 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。 1.关于叶绿素提取的叙述,错误的是( ) 【导学号:60150180】 A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B.加入少许 CaCO3 能避免叶绿素被破坏 C.用丙酮提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分 【解析】 叶绿体中的四种色素包括胡萝卜素,均溶于丙酮,C 项错误; 菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料,研磨时加入 SiO2 可使叶片研磨更充分, 加入少许 CaCO3,可以中和叶肉细胞中的有机酸能避免叶绿素被破坏。 【答案】 C 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 2.如图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具,下列叙述错 误的是( ) ① ② ③ ④ A.图①加入研钵内的物质有丙酮、SiO2、CaCO3 B.将糨糊状研磨液倒入②中,漏斗基部应放一块单层尼龙布 C.③画滤液细线的要求是细、齐、直 D.④层析结果色素带最宽的是叶绿素 b,扩散最快的是叶黄素 【解析】 色素提取时加入丙酮的目的是溶解色素,加入 SiO2 的目的是使 细胞中的色素更容易释放出来,加入 CaCO3 的目的是防止色素被破坏;在过滤 时漏斗的基部应放一块单层尼龙布;层析的结果是叶绿素 a 的色素带最宽,扩 散最快的是胡萝卜素。 【答案】 D 1.右图为叶绿体结构示意图,下列叙述不正确的是 ( ) A.1 具有选择透过性 B.吸收光能的色素分布在 2 上 C.与光合作用有关的酶只分布在 3 中 D.叶绿体具有双层膜 【解析】 叶绿体具有双层膜即图示 1,属于生物膜,具有选择透过性;与 光合作用有关的酶,在 2 类囊体膜上以及 3 叶绿体基质中均有分布。 【答案】 C 2.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 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的 【解析】 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 通过主动运输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。 【答案】 C 3.下列关于光合作用的叙述,正确的是( ) A.光合作用制造的有机物中的氧全部来自于水 B.光合作用中各种酶的活性与温度呈正相关 C.光反应阶段和暗反应阶段均有 ATP 的合成 D.光反应阶段为暗反应阶段提供了还原剂[H] 【解析】 光合作用制造的有机物中的氧来自 CO2,H2O 光解产生 O2 释放 到了外界环境中;温度过高时酶的活性会降低;光反应产生 ATP,暗反应消耗 ATP;光反应为暗反应提供还原剂[H]和 ATP。 【答案】 D 4.下图是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解,请据图完成下列问题。 【导学号:60150182】 (1)图中 A 表示的结构是由 堆叠而成的。若 e 为高能化合物,则 b、c 代表的物质名称依次是:。 (2)g 与 h 反应生成 i 的过程称为 ,i 与 e、d 反应称为 。 中国现代教育网 www.30edu.com 全国最大教师交流平台 (3)图中能量变化过程是 再到有机物中稳定的化学 能。 (4)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,其中暗反应为光反应提供 。 【解析】 (1)基粒是由类囊体堆叠而成的,e 若表示的是 ATP,则参与暗 反应后就形成 Pi 和 ADP;光反应生成 ATP 的同时还释放了 O2。(2)h 表示的是 从外界吸收的 CO2 与 C5(g)结合形成 C3(i),称为 CO2 的固定;C3(i)被还原形成 C5 和(CH2O)(f)。(3)光合作用过程中能量变化规律是光能转化成 ATP 中活跃的 化学能再到有机物中稳定的化学能。(4)光反应为暗反应提供 NADPH、ATP, 暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi。 【答案】 (1)类囊体 O2、ADP (2)CO2 的固定 三碳化合物的还原(或 C3 的还原) (3)光能转化成 ATP 中活跃的化学能 (4)ADP 和 Pi 课堂小结: 网络构建 核心回扣 1.用丙酮提取色素的原理是色素能溶解在丙酮 中。 2.层析后滤纸条上,自上而下依次是胡萝卜素、 叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素 b。 3.光反应的场所是类囊体膜,产物是 O2、 NADPH 和 ATP。 4.暗反应的场所是叶绿体基质,产物是有机物 和 ADP、Pi。 5.光合作用中的物质转变 14 14 14 (1) CO2―→ C3―→( CH2O); 18 (2)H128O―→ O2; 叶光绿能体 ――→ (3)CO2+H2O (CH2O)+O2。 6.光合作用的能量转变:光能―→ATP 中活跃 化学能―→有机物中稳定的化学能。