2018-2019生物新课堂同步（课件+讲义+习题）中图必修1全国通用版第3单元 第2章 第3节　光能的捕获和利用

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        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
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                          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？
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    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、
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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】
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    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
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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


                　                                        
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    (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(　　)
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                                                 【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。
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    (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]
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     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
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    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                                                             
                                                                 
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                                                            。
     【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？
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     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
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 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
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     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  )
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    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)
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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
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            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
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    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
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    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　　　　　　　　
。
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     (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。