一輪復(fù)習(xí)新教材蘇教版第三單元第3課捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用的原理課件

第3課捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)、光合作用的原理【課標(biāo)要求】說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量,這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過(guò)程中,轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能?！舅仞B(yǎng)目標(biāo)】1.通過(guò)比較光反應(yīng)與暗反應(yīng)及它們之間的關(guān)系,建立對(duì)立統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)決定功能的觀點(diǎn)。(生命觀念)2.理解C3、C5等物質(zhì)變化和光合作用的相關(guān)曲線。(科學(xué)思維)3.探究光照強(qiáng)度、CO2濃度等對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。(科學(xué)探究)4.關(guān)注光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活的聯(lián)系。(社會(huì)責(zé)任)主干知識(shí)·多維自查【主干·梳理與辨析】一、捕獲光能的色素和葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能1.捕獲光能的色素:功能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能化學(xué)特性不溶于水,能溶于有機(jī)溶劑(如無(wú)水乙醇)中色素種類及分布葉綠素(含量約占3/4)葉綠素a主要吸收_____和_______葉綠素b類胡蘿卜素(含量約占1/4)胡蘿卜素主要吸收_______葉黃素紅光藍(lán)紫光藍(lán)紫光2.捕獲光能色素的吸收光譜:光是一種電磁波。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)是__________。一般情況下,光合作用所利用的光都是_______。

400~760nm可見(jiàn)光3.光合作用的結(jié)構(gòu)——葉綠體:(1)模式圖:【思考辨析】1.植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。()分析:葉綠體中葉綠素的含量多于類胡蘿卜素,葉綠素不吸收綠光,所以植物葉片呈現(xiàn)綠色。2.液泡中色素吸收的光能用于光合作用。()分析:液泡中色素不能吸收光能用于光合作用,葉綠體中的色素才行。3.光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中。 ()分析:葉綠體中吸收光能的四種色素分布在類囊體薄膜上,在葉綠體基粒和基質(zhì)中都有與光合作用有關(guān)的酶。×××二、實(shí)驗(yàn):綠葉中色素的提取和分離1.實(shí)驗(yàn)原理:2.實(shí)驗(yàn)步驟:3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析:(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:(2)結(jié)果分析。①由上到下:胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。原因:不同色素在層析液中的_______不同,溶解度高的在濾紙上擴(kuò)散得快;反之,則慢。溶解度由高到低的順序?yàn)?________________________________②由寬到窄:葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素。原因:不同色素的含量不同,含量多的在濾紙上顯色較寬;反之,則窄。含量:葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素溶解度胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b【思考辨析】1.紫色洋蔥表皮細(xì)胞含有色素,可用于葉綠體色素的提取實(shí)驗(yàn)。()分析:紫色洋蔥表皮細(xì)胞沒(méi)有光合色素,呈紫色是因?yàn)橐号葜泻谢ㄇ嗨亍?.分離色素的原理是色素易溶于有機(jī)溶劑。()分析:分離色素的原理是不同色素在層析液中的溶解度不同,溶解度越高,隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度越快。3.層析時(shí)試管口加棉塞的目的是防止層析液揮發(fā)。()分析:層析液易揮發(fā)且有毒,層析時(shí)試管口加棉塞的目的是防止層析液揮發(fā)?！痢痢倘⒐夂献饔玫奶骄繗v程及基本原理1.光合作用的探究歷程:時(shí)間/發(fā)現(xiàn)者內(nèi)容19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為,在光合作用中,CO2分子的C和O被分開(kāi),___被釋放,C與H2O結(jié)合成甲醛,然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有_____作用,而且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾(英國(guó))在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒(méi)有CO2),在光照下_______________O2毒害可以釋放出氧氣時(shí)間/發(fā)現(xiàn)者內(nèi)容1941年魯賓、卡門(mén)(美國(guó))用同位素示蹤的方法,研究了光合作用中氧氣的來(lái)源,H218O+CO2→植物→18O2,H2O+C18O2→植物→O2,得出光合作用釋放的氧全部來(lái)自___1954年阿爾農(nóng)(美國(guó))在光照下,葉綠體可合成_____,這一過(guò)程總是與_________相伴隨20世紀(jì)40年代卡爾文(美國(guó))用經(jīng)過(guò)14C標(biāo)記的14CO2,供小球藻進(jìn)行光合作用,然后追蹤放射性14C的去向,最終探明了CO2中的碳是如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳的水ATP水的光解2.光合作用:(1)光合作用的概念:綠色植物通過(guò)_______,利用_____,將_____________轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的_______,并且釋放出_____的過(guò)程。(2)光合作用的過(guò)程:葉綠體光能二氧化碳和水有機(jī)物氧氣(3)光合作用的化學(xué)反應(yīng)式:________________________,其中_______表示糖類。(4)光合作用的意義:①光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物除供自身利用外,還為所有異養(yǎng)生物提供食物。②光能通過(guò)驅(qū)動(dòng)光合作用而驅(qū)動(dòng)生命世界的運(yùn)轉(zhuǎn)。CO2+H2O(CH2O)+O2(CH2O)3.化能合成作用:(1)概念:自然界中還有一些微生物利用體外環(huán)境中的某些_________________________來(lái)制造有機(jī)物,此過(guò)程稱為化能合成作用,此類生物屬化能自養(yǎng)型生物。(2)過(guò)程:無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量(3)代表生物:_________、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等。(4)區(qū)別:化能合成作用和光合作用利用二氧化碳和水合成有機(jī)物大致相同,但合成有機(jī)物時(shí)所用的能量是不同的。光合作用合成有機(jī)物時(shí)使用的ATP是由光能轉(zhuǎn)換成的;而化能合成作用合成有機(jī)物時(shí)使用的ATP是利用無(wú)機(jī)物氧化時(shí)釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成的。硝化細(xì)菌【思考辨析】1.光合作用過(guò)程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,細(xì)胞呼吸過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP。()分析:光合作用將光能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中的化學(xué)能,細(xì)胞呼吸將糖類等有機(jī)物中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP中的化學(xué)能。2.光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段,光反應(yīng)必須有光才能進(jìn)行,暗反應(yīng)必須在無(wú)光條件下進(jìn)行。()分析:光反應(yīng)必須有光才能進(jìn)行,暗反應(yīng)不需要光,有光、無(wú)光都可以進(jìn)行,前提是有光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP。3.葉綠體內(nèi)膜的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外膜面積。()分析:葉綠體的外膜面積大于內(nèi)膜的面積?！痢痢痢窘滩摹ね诰蚺c延伸】1.探究延伸:“旁欄思考”植物工廠里不用發(fā)綠光的光源,原因是______________________________________________________。2.習(xí)題改編:“練習(xí)與應(yīng)用·拓展應(yīng)用”海洋中的藻類,習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻,它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。分析原因:這種現(xiàn)象與______________________________________________。3.資料延伸:“相關(guān)信息”光合作用的產(chǎn)物有一部分是_____,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入_____,再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。這種波長(zhǎng)的光很少被光合色素吸收,因此不能驅(qū)動(dòng)合成有機(jī)物光能捕獲有關(guān),即不同顏色的藻類吸收不同波長(zhǎng)的光淀粉篩管高頻考點(diǎn)·通法悟道★考點(diǎn)1光合色素的分布、吸收光譜及作用【核心·歸納與整合】1.光合色素的吸收光譜及作用圖解:(1)葉綠體中的色素只吸收可見(jiàn)光,而對(duì)紅外光和紫外光等不吸收;葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。(2)兩類色素除吸收上述各類光外,對(duì)其他光也有不同程度的吸收,但對(duì)綠光吸收最少,故對(duì)陽(yáng)光而言,最有效的光是紅光和藍(lán)紫光,最無(wú)效的光是綠光。2.實(shí)踐應(yīng)用:(1)溫室大棚用無(wú)色薄膜最有效。(2)實(shí)驗(yàn)中黑暗處理消耗有機(jī)物時(shí)需在有光條件下操作、觀察,最好選用綠燈,而不能選紅燈或其他顏色的燈,這樣對(duì)實(shí)驗(yàn)影響最小。3.影響葉綠素合成的因素:(1)光照:光是影響葉綠素合成的主要因素,一般植物在黑暗中不能合成葉綠素,因而葉片發(fā)黃。(2)溫度:溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性,進(jìn)而影響葉綠素的合成。低溫時(shí),葉綠素分子易被破壞,而使葉片變黃;高溫會(huì)使葉綠素變性失活。(3)必需元素:葉綠素中含N、Mg等必需元素,缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成,葉片變黃。另外,Fe是葉綠素合成過(guò)程中某些酶的輔助成分,缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻,葉片變黃?！靖呖季剧姟可氐摹巴迸c“不同”(1)同為色素,呈現(xiàn)花瓣和果實(shí)顏色的主要是花青素,呈現(xiàn)葉片綠色的色素主要是葉綠素。(2)同為色素,色素的位置不同,花青素存在于液泡,植物光合色素存在于類囊體薄膜上。(3)同為色素,不同色素吸收不同波長(zhǎng)光質(zhì),類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光;葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光?！镜漕}·剖析與精練】【典題示范】(2022·濰坊模擬)通常情況下,藍(lán)細(xì)菌依賴葉綠素a來(lái)收集、轉(zhuǎn)化可見(jiàn)光,用于光合作用。研究發(fā)現(xiàn)某些藍(lán)細(xì)菌①在近紅外光環(huán)境下生長(zhǎng)時(shí),含有葉綠素a的光合系統(tǒng)會(huì)失效,而含有葉綠素f的光合系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)②。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),葉綠素f能吸收、轉(zhuǎn)化紅外光,用于光合作用③。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌研究光合作用時(shí),需提供葡萄糖作為碳源B.葉綠素f主要分布在藍(lán)細(xì)菌葉綠體類囊體薄膜上C.葉綠素f能夠吸收、轉(zhuǎn)化紅外光,體現(xiàn)了藍(lán)細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)D.在正常光照條件下,藍(lán)細(xì)菌會(huì)同時(shí)吸收可見(jiàn)光和紅外光進(jìn)行光合作用【題眼破譯】提升信息轉(zhuǎn)化能力信息轉(zhuǎn)化信息(對(duì)接問(wèn)題)信息①藍(lán)細(xì)菌是原核生物,無(wú)葉綠體信息②葉綠素種類決定利用的光質(zhì)種類信息③葉綠素f能利用紅外光進(jìn)行光合作用【解析】選C。藍(lán)細(xì)菌是自養(yǎng)生物,不從外界吸收葡萄糖,培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌研究光合作用時(shí),不需提供葡萄糖作為碳源,A錯(cuò)誤;藍(lán)細(xì)菌是原核生物,沒(méi)有葉綠體,B錯(cuò)誤;某些藍(lán)細(xì)菌在近紅外光環(huán)境下生長(zhǎng)時(shí),含有葉綠素f的光合系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),葉綠素f能吸收、轉(zhuǎn)化紅外光,用于光合作用。葉綠素f能夠吸收、轉(zhuǎn)化紅外光,體現(xiàn)了藍(lán)細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng),C正確;在正常光照條件下,藍(lán)細(xì)菌光合作用依賴葉綠素a來(lái)收集、轉(zhuǎn)化可見(jiàn)光,用于光合作用,不能吸收紅外光進(jìn)行光合作用,D錯(cuò)誤。

【深度思考】藍(lán)細(xì)菌和綠色植物光合色素的不同在哪里?_____________________________________________________________。綠色植物主要含葉綠素和類胡蘿卜素,而藍(lán)細(xì)菌主要含葉綠素和藻藍(lán)素【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】(2022·鎮(zhèn)江模擬)Ⅰ:1881年,德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼把載有水綿和好氧細(xì)菌X的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中,然后用極細(xì)的光束照射水綿探究葉綠體的功能。Ⅱ:某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)恩格爾曼在探究葉綠體的功能實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn),將載有水綿和好氧細(xì)菌X的臨時(shí)裝片放置在密閉且透明的小室中,再用自然光透過(guò)三棱鏡照射臨時(shí)裝片,細(xì)菌X在不同光區(qū)的聚集情況如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)恩格爾曼選用水綿和好氧細(xì)菌作實(shí)驗(yàn)材料探究葉綠體的功能是取得成功的重要原因之一,理由是__________。首先將臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中,目的是______。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ結(jié)果分析,細(xì)菌X主要密集分布在波長(zhǎng)為400~450nm和650~700nm的光區(qū),原因是______________________。

(3)有另外的實(shí)驗(yàn)小組從綠葉中提取了類胡蘿卜素,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光(用以上實(shí)驗(yàn)為對(duì)照組,補(bǔ)充完整以下實(shí)驗(yàn)方案)。實(shí)驗(yàn)步驟:在三棱鏡之前放置裝有足夠量____________的試管,再用自然光透過(guò)試管和三棱鏡照射水綿的臨時(shí)裝片。

預(yù)期結(jié)果:與對(duì)照組相比,若_________,

則可驗(yàn)證類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光?！窘馕觥?1)水綿細(xì)胞中的葉綠體呈螺旋帶狀分布,有光和無(wú)光區(qū)域可形成對(duì)照;好氧細(xì)菌X聚集的部位代表氧氣豐富,指示光合作用的場(chǎng)所。將臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中,使好氧細(xì)菌X均勻分布,避免對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。(2)水綿光合色素主要吸收紅光(650~700nm)和藍(lán)紫光(400~450nm)進(jìn)行光合作用,葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。在這些光區(qū)產(chǎn)生的氧氣相對(duì)較多,所以好氧細(xì)菌X主要密集分布在這些光區(qū)。(3)自然光透過(guò)裝有類胡蘿卜素提取液的試管時(shí),藍(lán)紫光被吸收,使水綿主要吸收紅光進(jìn)行光合作用。在650~700nm光區(qū)產(chǎn)生氧氣相對(duì)較多,實(shí)驗(yàn)組好氧細(xì)菌X在此區(qū)域密集分布。答案:(1)水綿細(xì)胞中的葉綠體呈螺旋帶狀分布,有光和無(wú)光區(qū)域可形成對(duì)照;好氧細(xì)菌X聚集的部位代表氧氣豐富,指示光合作用的場(chǎng)所(合理即可)使好氧細(xì)菌X均勻分布(2)水綿光合色素主要吸收紅光(650~700nm)和藍(lán)紫光(400~450nm)進(jìn)行光合作用,在這些光區(qū)產(chǎn)生的氧氣相對(duì)較多,所以好氧細(xì)菌X主要密集分布在這些光區(qū)(3)類胡蘿卜素提取液實(shí)驗(yàn)組好氧細(xì)菌X主要密集分布在波長(zhǎng)為650~700nm的光區(qū)(合理即可)

【加固訓(xùn)練·拔高】如圖為正常綠葉的葉綠素a的吸收光譜、色素總吸收光譜以及光合作用的作用光譜(作用光譜代表不同波長(zhǎng)下植物的光合作用效率)。由圖中信息分析,下列敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.色素的吸收光譜可以通過(guò)測(cè)量對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值來(lái)繪制,作用光譜可以通過(guò)測(cè)量不同波長(zhǎng)相應(yīng)的O2釋放量來(lái)繪制B.總吸收光譜與葉綠素a吸收光譜曲線不吻合,說(shuō)明綠葉中還含有其他吸收光能的色素C.總吸收光譜與作用光譜表現(xiàn)出高度一致性,說(shuō)明綠葉中色素吸收的光能幾乎都能用于光合作用D.總吸收光譜與作用光譜在450~500nm波長(zhǎng)處出現(xiàn)較大差異,說(shuō)明其他色素對(duì)能量的轉(zhuǎn)換效率比葉綠素對(duì)能量的轉(zhuǎn)換效率高【解析】選D。色素的吸收光譜可以通過(guò)測(cè)量對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值來(lái)繪制,作用光譜代表各種波長(zhǎng)下植物的光合作用效率,可以通過(guò)測(cè)量不同波長(zhǎng)相應(yīng)的O2釋放量來(lái)繪制,A正確;總吸收光譜與葉綠素a吸收光譜曲線不吻合,說(shuō)明綠葉中除了葉綠素a,還含有其他色素,也能吸收光能,B正確;總吸收光譜與作用光譜表現(xiàn)出高度一致性,說(shuō)明綠葉中色素吸收的光能幾乎都能用于光合作用,C正確;綠葉中的類胡蘿卜素主要吸收450~500nm(藍(lán)紫光)波長(zhǎng)的光,在可見(jiàn)光的其他波段,總吸收光譜與作用光譜幾乎完全重疊,說(shuō)明葉綠素吸收的光能幾乎全部用于光合作用,450~500nm波長(zhǎng)處出現(xiàn)較大差異,說(shuō)明類胡蘿卜素吸收的光能有一部分不能轉(zhuǎn)化成光合作用的能量,葉綠素比其他色素對(duì)能量的轉(zhuǎn)換效率高,D錯(cuò)誤。

【方法規(guī)律】巧記色素吸收光譜圖中的“三、二、一”(1)“三”指三條曲線:分別代表葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素吸收的光譜曲線。(2)“二”指葉綠素a、b及兩個(gè)吸收區(qū)域:葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,其中葉綠素a的吸收光譜范圍比葉綠素b的更寬。(3)“一”指類胡蘿卜素及一個(gè)吸收區(qū)域:類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素,主要吸收藍(lán)紫光。★考點(diǎn)2綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)【核心·歸納與整合】1.歸納實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及操作目的:過(guò)程注意事項(xiàng)操作目的提取色素選材選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高實(shí)驗(yàn)試劑研磨時(shí)加無(wú)水乙醇溶解色素加少量二氧化硅和碳酸鈣研磨充分和保護(hù)色素實(shí)驗(yàn)操作迅速、充分研磨防止乙醇過(guò)度揮發(fā)盛放濾液的試管口加棉塞防止乙醇揮發(fā)和色素氧化過(guò)程注意事項(xiàng)操作目的分離色素制備濾紙條濾紙預(yù)先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散

畫(huà)濾液細(xì)線濾液細(xì)線要直、細(xì)、齊使分離出的色素帶平整不重疊濾液細(xì)線干燥后再畫(huà)一兩次使分離出的色素帶清晰分明分離濾液中色素濾液細(xì)線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中2.分析綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中異?，F(xiàn)象:異?，F(xiàn)象發(fā)生的原因?yàn)V液綠色過(guò)淺(色素條帶變窄)未加石英砂(SiO2),研磨不充分使用放置數(shù)天的菠菜葉,濾液中色素(葉綠素)太少一次加入大量的無(wú)水乙醇,色素濃度太低未加碳酸鈣或加入過(guò)少,色素分子被破壞濾紙條色素帶重疊濾液細(xì)線不直濾液細(xì)線過(guò)粗濾紙條無(wú)色素帶忘記畫(huà)濾液細(xì)線濾液細(xì)線接觸到層析液,且時(shí)間較長(zhǎng),色素全部溶解到層析液中濾紙條色素帶少未加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞所用葉片為“黃葉”【高考警示鐘】色素提取實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)(1)誤認(rèn)為提取與分離光合色素的試劑相同:提取光合色素用無(wú)水乙醇,分離光合色素用層析液。(2)誤認(rèn)為觀察色素提取液均呈現(xiàn)綠色:由于葉綠體色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,綠光幾乎不被吸收,因此對(duì)著光源(透射光)為綠色,背著光源(反射光)為紅色。

【拓展延伸】色素提取中的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施(1)關(guān)于取材:①不選取:蠟質(zhì)和草質(zhì)的葉片。原因是蠟質(zhì)和草質(zhì)的葉片不易磨碎,葉綠體中的色素不易被充分釋放出來(lái),影響實(shí)驗(yàn)效果。②應(yīng)選取:鮮綠的,光合色素含量較高,細(xì)胞含水量少且軟的葉片。原因是葉綠體中的色素不溶于水,水分多了不利于葉綠體中色素的提取。(2)關(guān)于畫(huà)線:①易出現(xiàn)畫(huà)上的濾液細(xì)線中色素過(guò)少、畫(huà)得過(guò)寬或不均勻的問(wèn)題,影響分離效果。②應(yīng)對(duì)措施。a.把濾紙條翻過(guò)來(lái)在背面同樣位置再畫(huà)濾液細(xì)線以增加濾液細(xì)線色素的量;b.還可以借助直尺,把直尺翻過(guò)來(lái)背面朝上,這樣畫(huà)的濾液細(xì)線細(xì)而直,濾液又不會(huì)畫(huà)到直尺上。(3)關(guān)于濾紙條。①易出現(xiàn)問(wèn)題:濾紙條貼在燒杯內(nèi)壁或?yàn)V液細(xì)線浸沒(méi)在層析液中,使實(shí)驗(yàn)失敗。②應(yīng)對(duì)措施。a.將濾紙條微斜靠著燒杯內(nèi)壁插入層析液中;b.將濾紙條上端固定在培養(yǎng)皿蓋上,并垂直放入。【典題·剖析與精練】【典題示范】(2022·泰州模擬)葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑①無(wú)水乙醇中,因此實(shí)驗(yàn)室中用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素。能否用丙酮作為溶劑替代無(wú)水乙醇呢?請(qǐng)完善實(shí)驗(yàn),探究丙酮是否可以作為提取葉綠體中色素的有機(jī)溶劑②,并對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析:(1)材料用具:新鮮的綠色葉片,干燥的定性濾紙,尼龍布,丙酮,無(wú)水乙醇,層析液,二氧化硅,碳酸鈣等。(2)方法步驟:①提取綠色葉片中的色素。a.取兩個(gè)研缽分別編號(hào)為1、2。b.分別向兩個(gè)研缽中加入____________。

c.向1號(hào)研缽中加入10mL無(wú)水乙醇,______,

均進(jìn)行充分研磨。d.將研磨液過(guò)濾到試管中,并及時(shí)用棉塞塞緊試管口。②制備濾紙條。將干燥處理的定性濾紙剪成兩個(gè)長(zhǎng)10cm,寬1cm的長(zhǎng)條,在距一端1cm處用圓珠筆畫(huà)線并剪去兩角。③點(diǎn)樣。分別用毛細(xì)吸管吸取少量濾液,分別在兩條濾紙條上沿橫線均勻地畫(huà)濾液細(xì)線,緊接著重復(fù)畫(huà)1~2次。④分離葉綠體中的色素。將層析液2mL倒入兩支編號(hào)為1、2的大試管中。然后,將濾紙條畫(huà)有濾液細(xì)線的一端朝下,輕輕插入層析液中,并讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線。(3)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請(qǐng)繪出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并注明色素種類及相應(yīng)顏色。(4)結(jié)果預(yù)測(cè)及分析:①2號(hào)濾紙條與1號(hào)濾紙條出現(xiàn)一致色素帶,并且分離明顯,則說(shuō)明____________;

②______________,則說(shuō)明______________;

③2號(hào)濾紙條無(wú)色素帶,1號(hào)濾紙條色素帶分離明顯,則說(shuō)明____________。

(5)請(qǐng)糾正方法步驟中的錯(cuò)誤:糾正一:________________________;

糾正二:________________________;

糾正三:________________________。

【題眼破譯】提升信息轉(zhuǎn)化能力信息轉(zhuǎn)化信息(對(duì)接問(wèn)題)信息①提取色素選取有機(jī)溶劑信息②變量(有機(jī)溶劑的種類)的控制【答題關(guān)鍵】抓住長(zhǎng)句表述得分點(diǎn)(2)①不可缺少的文字“剪碎的綠色葉片”。(4)②不可缺少的信息:2號(hào)濾紙條與1號(hào)濾紙條相比?！窘馕觥?2)根據(jù)題干,結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理,提取色素時(shí)需向研缽中加剪碎的綠色葉片、少許二氧化硅和碳酸鈣,而要探究丙酮是否可以作為提取葉綠體中色素的溶劑替代無(wú)水乙醇,就應(yīng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以丙酮作為溶劑提取葉綠體中的色素,并與以無(wú)水乙醇作溶劑提取葉綠體中的色素的分離效果作對(duì)照。(3)結(jié)合教材和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可繪制下圖:(4)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循單一變量原則,即只有提取液不同,而其他條件相同且適宜。結(jié)果有三種可能情況,即與對(duì)照組基本一樣;比對(duì)照組效果差;得不到分離的色素帶。對(duì)應(yīng)的結(jié)論是:丙酮可以作為提取葉綠體中色素的有機(jī)溶劑;丙酮作為提取葉綠體中色素的有機(jī)溶劑效果不佳;丙酮不能作為提取葉綠體中色素的有機(jī)溶劑。(5)結(jié)合(2)方法步驟,制備濾紙條時(shí),應(yīng)改為用鉛筆畫(huà)線并編號(hào)為1、2;點(diǎn)樣時(shí),應(yīng)待濾液干后重復(fù)畫(huà)濾液細(xì)線1~2次;分離葉綠體中的色素時(shí),一定不要讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線。

答案:(2)5g剪碎的綠色葉片、少許二氧化硅和碳酸鈣向2號(hào)研缽中加入10mL丙酮(3)如圖所示(4)丙酮可以作為提取葉綠體中色素的有機(jī)溶劑2號(hào)濾紙條與1號(hào)濾紙條相比,現(xiàn)象不如1號(hào)明顯丙酮作為提取葉綠體中色素的有機(jī)溶劑效果不佳丙酮不能作為提取葉綠體中色素的有機(jī)溶劑(5)制備濾紙條時(shí),應(yīng)改為用鉛筆畫(huà)線并編號(hào)為1、2點(diǎn)樣時(shí),應(yīng)待濾液干后重復(fù)畫(huà)濾液細(xì)線1~2次分離葉綠體中的色素時(shí),一定不要讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線

【方法規(guī)律】圓形濾紙片分離色素的方法提取葉綠體中的色素,也可用如圖所示的方法:即在圓心處滴加適量濾液,待干燥后再滴加適量層析液進(jìn)行層析,結(jié)果會(huì)出現(xiàn)不同顏色的4個(gè)同心圓?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練】1.(2021·日照模擬)下列關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(

)A.色素在提取液中的溶解度不同,導(dǎo)致色素帶的位置不同B.研磨綠葉時(shí)不加CaCO3,則濾紙條上四條色素帶變窄的比例相同C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得到的四條條帶在濾紙條上自上而下依次變寬D.與成熟葉相比,幼葉做實(shí)驗(yàn)材料得到的葉綠素a、b的條帶較窄【解析】選D。利用色素在層析液中的溶解度不同來(lái)分離色素,從而使色素帶的位置不同,A錯(cuò)誤;CaCO3可防止葉綠素被破壞,因此研磨綠葉時(shí)不加CaCO3,則濾紙條上四條色素帶變窄的比例不相同,B錯(cuò)誤;色素帶的寬窄與色素含量相關(guān),濾紙條從上到下依次是:胡蘿卜素(最窄)、葉黃素、葉綠素a(最寬)、葉綠素b(第二寬),C錯(cuò)誤;與成熟葉相比,幼葉所含葉綠素(包括葉綠素a和葉綠素b)較少,做實(shí)驗(yàn)材料得到的葉綠素a、b的條帶較窄,D正確。2.(2022·常州模擬)為研究強(qiáng)光照對(duì)移栽幼苗光合色素的影響,某同學(xué)用乙醇提取葉綠體色素,用層析液進(jìn)行紙層析,如圖為濾紙層析的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是 (

)A.色素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均可溶于無(wú)水乙醇B.強(qiáng)光照有利于該植物葉綠素的合成C.色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收藍(lán)紫光和紅光D.色素Ⅳ在層析液中溶解度最大【解析】選A。葉綠體中的色素都溶于有機(jī)溶劑,A正確;強(qiáng)光照和正常光照相比較,葉綠素含量降低,說(shuō)明強(qiáng)光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低,不利于該植物葉綠素的合成,B錯(cuò)誤;色素Ⅰ、Ⅱ分別為胡蘿卜素和葉黃素,它們主要吸收藍(lán)紫光,C錯(cuò)誤;色素Ⅳ在層析液中溶解度最小,擴(kuò)散最慢,D錯(cuò)誤。

【加固訓(xùn)練·拔高】研究人員發(fā)現(xiàn),離體的葉綠體在一定條件下受到光照后依然能夠釋放氧氣。向離體的葉綠體懸浮液中加入DCIP,光照后藍(lán)色氧化型的DCIP接受氫后變成無(wú)色。研究人員為了驗(yàn)證該過(guò)程,在密閉條件下進(jìn)行如表實(shí)驗(yàn)。下列敘述不正確的是(

)試管編號(hào)甲乙丙丁葉綠體懸浮液(用蔗糖溶液配制)1mL—1mL—DCIP0.5mL0.5mL0.5mL0.5mL0.5mol/L蔗糖溶液4mL5mL4mL5mL光照條件光照光照黑暗黑暗上層液體顏色無(wú)色藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色A.甲試管與丙試管比較可以說(shuō)明氫的產(chǎn)生需要光照B.設(shè)置乙試管和丁試管的目的是說(shuō)明DCIP在光照和黑暗條件下自身不會(huì)變色C.甲試管有葉綠體和光照條件,故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到的蔗糖溶液應(yīng)全部換成蒸餾水,以方便檢測(cè)甲試管內(nèi)葉綠體中是否有糖類產(chǎn)生D.甲試管除了顏色變化,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還能觀察到的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生【解析】選C。甲試管與丙試管比較,可以說(shuō)明氫的產(chǎn)生需要光照,A正確;設(shè)置乙試管和丁試管的目的是說(shuō)明DCIP在光照和黑暗條件下自身不會(huì)變色,B正確;使用蒸餾水會(huì)使葉綠體吸水漲破,實(shí)驗(yàn)不能正常進(jìn)行,C錯(cuò)誤;離體的葉綠體在一定條件下受到光照后依然能夠釋放氧氣,甲試管有葉綠體、蔗糖溶液和光照條件,除了顏色變化,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還能觀察到有氣泡產(chǎn)生,D正確。★考點(diǎn)3光合作用過(guò)程的綜合分析【核心·歸納與整合】1.明確光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系:(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH、ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP和Pi。(2)沒(méi)有光反應(yīng),暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行,沒(méi)有暗反應(yīng),有機(jī)物無(wú)法合成。(3)光反應(yīng)中光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能并非只儲(chǔ)存于ATP中,NADPH中也含有能量。(4)C3還原消耗的能量不只來(lái)自ATP,還可由NADPH提供。2.厘清光合作用中元素去向:(1)反應(yīng)式:(2)同位素標(biāo)記元素轉(zhuǎn)移途徑:3.分析環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化曲線:(1)“過(guò)程法”分析各物質(zhì)變化。如圖中Ⅰ表示光反應(yīng),Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的還原,當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時(shí),分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化:(2)“模型法”表示C3和C5的含量變化:①以上分析只表示條件改變后短時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)相對(duì)含量的變化。②以上各物質(zhì)變化中,C3和C5含量的變化是相反的,NADPH和ATP含量變化是一致的。③具體分析時(shí)只有厘清C3、C5的“來(lái)源”與“去路”(C3產(chǎn)生于CO2的固定,消耗于C3的還原;C5產(chǎn)生于C3的還原,消耗于CO2的固定),才能準(zhǔn)確作出判斷。④起始值C3高于C5(約為其2倍)。4.連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析:(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時(shí),暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,有機(jī)物還能繼續(xù)合成。(2)在總光照時(shí)間、總黑暗時(shí)間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物積累量要多?！靖呖季剧姟抗夂献饔眠^(guò)程的兩個(gè)“不是”(1)葉綠體并不是進(jìn)行光合作用的必要條件:能進(jìn)行光合作用的生物不一定含有葉綠體,如藍(lán)細(xì)菌(只要有與光合作用有關(guān)的色素和酶,在條件適宜時(shí)即可進(jìn)行光合作用)。(2)為暗反應(yīng)提供能量的物質(zhì)不是只有ATP,ATP和NADPH均可為暗反應(yīng)提供能量?！镜漕}·剖析與精練】【典題示范】(2022·鎮(zhèn)江模擬)如圖為類囊體薄膜上發(fā)生的光反應(yīng)示意圖,PSⅠ和PSⅡ分別是光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ,是葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體,能吸收利用光能進(jìn)行電子的傳遞,PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì),其中PQ在傳遞電子的同時(shí)能將H+運(yùn)輸?shù)筋惸殷w腔中,圖中實(shí)線為電子的傳遞過(guò)程①,虛線為H+的運(yùn)輸過(guò)程,ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成,在進(jìn)行H+順濃度梯度運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)催化ATP的合成②。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)分析圖中電子傳遞的整個(gè)過(guò)程可知,可以丟失電子的物質(zhì)是____________,最終接受電子的物質(zhì)為_(kāi)_____________________。

(2)光反應(yīng)產(chǎn)生的O2去向是_____________。圖中用于暗反應(yīng)的物質(zhì)是_________。葉綠體產(chǎn)生的O2進(jìn)入線粒體至少穿過(guò)___________層膜結(jié)構(gòu)。

(3)合成ATP依賴于類囊體薄膜兩側(cè)的H+濃度差,圖中使膜兩側(cè)H+濃度差增加的過(guò)程有_________________。

(4)研究發(fā)現(xiàn),葉綠素中含有鎂元素,PSⅠ中含鐵元素,PC中含銅元素,PSⅡ中含錳元素,由此推測(cè),通過(guò)______________________可防止光合作用的效率降低。

【題眼破譯】提升信息轉(zhuǎn)化能力信息轉(zhuǎn)化信息(對(duì)接問(wèn)題)信息①理解電子傳遞的整個(gè)過(guò)程信息②了解類囊體薄膜兩側(cè)的H+濃度差的產(chǎn)生原因【解析】(1)根據(jù)圖中所示,水光解后產(chǎn)生O2、H+和電子,故水可以丟失電子(最初提供電子的物質(zhì));水光解后電子將NADP+還原為NADPH,故最終接受電子的物質(zhì)為NADP+。(2)光反應(yīng)產(chǎn)生的O2被有氧呼吸利用或被植物釋放到大氣中;光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP可用于暗反應(yīng)C3的還原,故圖中用于暗反應(yīng)的物質(zhì)是ATP和NADPH;葉綠體和線粒體都具有雙層膜結(jié)構(gòu),因此葉綠體產(chǎn)生的O2至少需穿過(guò)1層類囊體薄膜+2層葉綠體膜+2層線粒體膜=5層生物膜才能進(jìn)入線粒體中被利用。(3)圖中水光解產(chǎn)生H+,使類囊體腔內(nèi)H+濃度升高,H+順濃度梯度運(yùn)輸?shù)饺~綠體基質(zhì)中,而H+在葉綠體基質(zhì)中與NADP+結(jié)合形成NADPH使葉綠體基質(zhì)中H+濃度降低,同時(shí)還可以通過(guò)PQ運(yùn)回到類囊體腔內(nèi),這樣就保持了膜兩側(cè)的H+濃度差。(4)光合作用的重要物質(zhì)中含有鎂元素、鐵元素、銅元素、錳元素,若這些元素含量降低,則會(huì)使光合速率降低,故應(yīng)該保持這些礦質(zhì)元素的含量穩(wěn)定,以防止光合作用的效率降低。答案:(1)水(H2O)

NADP+

(2)被細(xì)胞呼吸消耗或被植物釋放出體外ATP、NADPH

5

(3)水光解產(chǎn)生H+,H+在膜外與NADP+結(jié)合形成NADPH、PQ在傳遞電子的同時(shí)能將H+運(yùn)輸?shù)筋惸殷w腔中(4)為植物提供充足的各種礦物質(zhì)元素(無(wú)機(jī)鹽)【變式延伸】提升長(zhǎng)句應(yīng)答能力(1)光反應(yīng)需要光和色素的共同參與,光能被色素分子吸收后,能量有下列去向:①_________________;②以___________(熒光或磷光)釋放;③迅速向鄰近的其他色素分子傳遞;④傳遞到_______中心,推動(dòng)光反應(yīng)的進(jìn)行。(2)光反應(yīng)過(guò)程中,類囊體內(nèi)外H+濃度差的來(lái)源是:____________________________________。轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮鼙会尫殴饽艿男问焦夥磻?yīng)水的光解(場(chǎng)所為類囊體腔內(nèi))后釋放的H+【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】1.(2022·南通模擬)如圖為光合作用暗反應(yīng)的產(chǎn)物磷酸丙糖的代謝途徑,研究表明,磷酸丙糖轉(zhuǎn)移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素,CO2充足時(shí)TPT活性降低。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.Pi輸入葉綠體減少時(shí),磷酸丙糖從葉綠體輸出減少B.暗反應(yīng)中磷酸丙糖的合成需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATPC.葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物主要是以蔗糖形式運(yùn)出細(xì)胞的D.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可通過(guò)增加CO2來(lái)提高作物中淀粉和蔗糖的含量【解析】選D。據(jù)圖示信息,磷酸丙糖通過(guò)TPT從葉綠體輸出的同時(shí)伴隨著Pi進(jìn)入葉綠體,Pi輸入葉綠體減少說(shuō)明磷酸丙糖從葉綠體中輸出的過(guò)程受阻,即輸出減少,A正確;光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP能用于暗反應(yīng)中C3的還原過(guò)程,由圖示可知,該過(guò)程能合成磷酸丙糖,B正確;葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物磷酸丙糖會(huì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中用于合成蔗糖,然后以蔗糖形式運(yùn)出細(xì)胞,C正確;當(dāng)CO2充足時(shí),TPT活性降低,磷酸丙糖運(yùn)出葉綠體合成蔗糖的過(guò)程會(huì)受到影響,作物中淀粉含量會(huì)上升,而蔗糖含量下降,D錯(cuò)誤。2.(2022·濰坊模擬)玉米、高粱等是一類具有高光合作用效率的C4植物,它們的葉片中存在著結(jié)構(gòu)和功能都不同的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞,如圖1所示。進(jìn)行光合作用時(shí),葉肉細(xì)胞中對(duì)CO2高親和力的PEP羧化酶催化CO2固定產(chǎn)生四碳化合物(C4途徑),然后運(yùn)輸?shù)骄S管束鞘細(xì)胞中再分解,釋放出CO2用于卡爾文循環(huán)。這一“CO2泵”可在維管束鞘細(xì)胞中產(chǎn)生CO2濃縮效應(yīng),大大提高了光合作用效率,如圖2所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)C4植物的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是_________。C4植物光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的_________________上,而CO2固定發(fā)生在_________________________細(xì)胞中。

(2)科學(xué)家用含14C標(biāo)記的CO2來(lái)追蹤玉米光合作用中的碳原子的轉(zhuǎn)移途徑,這種碳原子的轉(zhuǎn)移途徑是________________。暗反應(yīng)階段中C3的還原在______________細(xì)胞中完成,為該過(guò)程提供能量的物質(zhì)是________________。

(3)與水稻、小麥等C3植物相比,C4植物的CO2的補(bǔ)償點(diǎn)較________。高溫、干旱時(shí)C4植物還能保持高效光合作用的原因是________________。

【解析】C4植物,葉肉細(xì)胞中對(duì)CO2高親和力的PEP羧化酶催化CO2固定產(chǎn)生四碳化合物,然后運(yùn)輸?shù)骄S管束鞘細(xì)胞中分解,釋放出CO2用于卡爾文循環(huán),這使得C4植物能利用環(huán)境中較低CO2進(jìn)行光合作用,大大提高了光合作用效率。(1)C4植物的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育而來(lái),其遺傳物質(zhì)相同,兩者細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是基因的選擇性表達(dá)。由圖可知,C4植物光合作用光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體類囊體薄膜上,而CO2在葉肉細(xì)胞中能固定形成C4,CO2在維管束鞘細(xì)胞中能固定形成C3,因此CO2固定發(fā)生在葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞。(2)光合作用過(guò)程中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑是CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)(糖類或有機(jī)物)。由圖可知,卡爾文循環(huán)發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞中,卡爾文循環(huán)包括CO2的固定和C3的還原,因此暗反應(yīng)階段中C3的還原在維管束鞘細(xì)胞中完成,C3的還原需要消耗能量,提供能量的物質(zhì)是NADPH和ATP。(3)C4植物的CO2先被PEP羧化酶催化固定成四碳化合物,四碳化合物釋放出CO2用于卡爾文循環(huán),因此C4植物在較低濃度的CO2下也可以吸收并利用CO2進(jìn)行光合作用,而C3植物在低濃度的CO2下不能生長(zhǎng),因此C4植物CO2的補(bǔ)償點(diǎn)較低。高溫、干旱時(shí),C3植物的部分氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致吸收CO2減少,光合作用降低,而C4植物還能保持高效光合作用,其原因是C4植物中的PEP羧化酶對(duì)CO2具有高親和力,C4植物可利用低濃度的CO2進(jìn)行光合作用。答案:(1)基因的選擇性表達(dá)葉綠體類囊體薄膜葉肉細(xì)胞和維管束鞘

(2)CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)(糖類或有機(jī)物)維管束鞘NADPH和ATP(3)低PEP羧化酶對(duì)CO2具有高親和力,C4植物可利用低濃度的CO2進(jìn)行光合作用

【加固訓(xùn)練·拔高】如圖是蒲公英葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸的物質(zhì)變化示意簡(jiǎn)圖,其中①~⑤為生理過(guò)程,a~h為物質(zhì)名稱,請(qǐng)回答:(1)圖中能合成ATP的生理過(guò)程有______,過(guò)程②和⑤發(fā)生的場(chǎng)所分別是______和_______。(2)物質(zhì)a可用____________提取,物質(zhì)g為_(kāi)_______________。(3)假如白天突然停止光照,則在短時(shí)間內(nèi)f量的變化是____________。

(4)研究發(fā)現(xiàn),黃光照射時(shí)植物光合作用速率減慢,科學(xué)家推測(cè)黃光可能導(dǎo)致葉綠素含量發(fā)生了改變,現(xiàn)以蒲公英試管苗為實(shí)驗(yàn)材料,探究蒲公英試管苗在黃光照射下葉綠素含量是否發(fā)生改變。寫(xiě)出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)思路:________________?！窘馕觥?1)光反應(yīng)和有氧呼吸的三個(gè)階段均可以產(chǎn)生ATP,即圖中的①③④⑤。過(guò)程②為暗反應(yīng),其場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì);過(guò)程⑤是有氧呼吸的第三階段,該過(guò)程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜。(2)a表示光合色素,位于葉綠體的類囊體薄膜上,易溶于有機(jī)溶劑,常用無(wú)水乙醇提取。物質(zhì)g為二氧化碳,是光合作用的原料。(3)若白天突然停止光照,則在短時(shí)間內(nèi)ATP和NADPH減少,影響C3的還原,而二氧化碳的固定還在進(jìn)行,故f即C5量會(huì)減少。(4)要檢測(cè)黃光照射是否會(huì)引起蒲公英葉綠素含量的變化,實(shí)驗(yàn)的自變量應(yīng)該是不同的光質(zhì),因變量是葉綠素的多少,在自然光和黃光條件下分別培養(yǎng)蒲公英試管苗(甲和乙),一段時(shí)間后取甲和乙的葉片,提取其中的色素并分離,通過(guò)比較兩組濾紙條上葉綠素a、葉綠素b色素帶,即濾紙條上自上而下的第三和第四條色素帶的寬窄來(lái)判斷葉綠素含量是否發(fā)生變化。答案:(1)①③④⑤葉綠體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜(2)無(wú)水乙醇二氧化碳(3)減少(4)自然光和黃光條件下分別培養(yǎng)蒲公英試管苗(甲和乙),一段時(shí)間后取甲和乙的葉片,提取其中的色素并分離,通過(guò)比較兩組濾紙條上葉綠素a、葉綠素b色素帶的寬窄來(lái)判斷葉綠素含量是否發(fā)生變化

高考集訓(xùn)·命題前瞻【考題體驗(yàn)·悟透】角度一從實(shí)驗(yàn)探究能力角度,考查色素的分離和吸收光譜1.(2021·北京等級(jí)考)關(guān)于物質(zhì)提取、分離或鑒定的高中生物學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn),敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.研磨肝臟以破碎細(xì)胞用于獲取含過(guò)氧化氫酶的粗提液B.利用不同物質(zhì)在酒精溶液中溶解性的差異粗提DNAC.依據(jù)吸收光譜的差異對(duì)光合色素進(jìn)行紙層析分離D.利用與雙縮脲試劑發(fā)生顏色變化的反應(yīng)來(lái)鑒定蛋白質(zhì)突破口:光合色素的吸收光譜。【解析】選C。肝臟經(jīng)過(guò)研磨后細(xì)胞破碎,使肝細(xì)胞中的過(guò)氧化氫酶釋放出來(lái),有利于獲取含過(guò)氧化氫酶的粗提液,A項(xiàng)正確;DNA不溶于酒精溶液,而細(xì)胞中的某些物質(zhì)能溶于酒精溶液,利用不同物質(zhì)在酒精溶液中溶解性的差異可粗提DNA,B項(xiàng)正確;依據(jù)光合色素在有機(jī)溶劑中溶解度不同,可以對(duì)光合色素進(jìn)行紙層析分離,C項(xiàng)錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),可利用蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生的顏色變化,來(lái)鑒定蛋白質(zhì),D項(xiàng)正確。角度二從生命觀念角度,考查光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系2.(2021·湖南選擇考)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.弱光條件下植物沒(méi)有O2的釋放,說(shuō)明未進(jìn)行光合作用B.在暗反應(yīng)階段,CO2不能直接被還原C.在禾谷類作物開(kāi)花期剪掉部分花穗,葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降D.合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度突破口:光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系。【解析】選A。弱光條件下,光合作用強(qiáng)度可能小于或等于呼吸作用強(qiáng)度,光合作用產(chǎn)生的O2被呼吸作用消耗完,此時(shí)植物雖然進(jìn)行了光合作用,但是沒(méi)有O2的釋放,A錯(cuò)誤;暗反應(yīng)包括CO2的固定和C3的還原兩個(gè)階段,B正確;在禾谷類作物開(kāi)花期剪掉部分花穗,光合產(chǎn)物不能及時(shí)轉(zhuǎn)移,產(chǎn)物的堆積抑制了光合作用的進(jìn)行,故葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降,C正確;合理密植能保證植物葉片的有效光照面積;增施有機(jī)肥通過(guò)提高CO2濃度、提供無(wú)機(jī)鹽,進(jìn)而提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度,D正確。角度三從科學(xué)思維角度,考查光合作用的過(guò)程3.(2021·天津等級(jí)考)Rubisco是光合作用過(guò)程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合,形成C3和C2,導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn),因此提高CO2濃度可以提高光合效率。(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制,如下圖所示。注:羧化體具有蛋白質(zhì)外殼,可限制氣體擴(kuò)散。據(jù)圖分析,CO2依次以________和________方式通過(guò)細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度,從而通過(guò)促進(jìn)______________和抑制______________提高光合效率。

(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng),應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的________中觀察到羧化體。

(3)研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HC和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用,理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng)__________,光反應(yīng)水平應(yīng)______________,從而提高光合速率。

突破口:光合作用的過(guò)程?！窘馕觥?1)由圖可知,CO2通過(guò)細(xì)胞膜時(shí),沒(méi)有載體的協(xié)助,沒(méi)有能量的消耗,故該跨膜方式是自由擴(kuò)散,而CO2在通過(guò)光合片層膜時(shí)有能量消耗和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助,為主動(dòng)運(yùn)輸;在題中給出了Rubisco能催化CO2的固定,也能催化O2與C5的結(jié)合,導(dǎo)致光合速率下降。CO2與O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn),如果提高了CO2的濃度就可以提高光合作用速率。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可以提高羧化體中Rubisco周圍的CO2的濃度,從而通過(guò)促進(jìn)CO2的固定和抑制O2與C5的結(jié)合,提高光合速率。(2)由圖知羧化體是藍(lán)細(xì)菌光合作用暗反應(yīng)的場(chǎng)所,其在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng),應(yīng)分布在煙草的葉綠體中。(3)由圖可知,HC和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助HC和CO2進(jìn)細(xì)胞內(nèi),最終形成較多的CO2,提高暗反應(yīng)速率,暗反應(yīng)為光反應(yīng)的進(jìn)行提供ADP等原料,光反應(yīng)的速率也會(huì)加快,從而提高光合速率。答案:(1)自由擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸CO2固定O2與C5結(jié)合(2)葉綠體(3)提高提高