光合作用捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修一

考情分析新舊教材對(duì)比增：①差速離心法的原理和過程；②內(nèi)質(zhì)網(wǎng)種類；③同位素標(biāo)記法的定義和應(yīng)用。改：①水分解為氧和H＋，H＋與NADP＋結(jié)合形成NADPH；②C3還原過程中NADPH既提供能量又作還原劑。刪：①葉片呈現(xiàn)綠色的原因；②普利斯特利實(shí)驗(yàn)；③英格豪斯實(shí)驗(yàn)；④梅耶實(shí)驗(yàn)；⑤薩克斯實(shí)驗(yàn)。淡化：化能合成作用改為小字介紹?？键c(diǎn)由高考知核心知識(shí)點(diǎn)預(yù)測(cè)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的原理考點(diǎn)一：捕獲光能的色素（3年10考，全國(guó)卷3年2考）（2024·廣東）色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)（2023·江蘇）色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)（2023·海南）色素的種類（2023·全國(guó)）色素的種類及分布（2022·遼寧）色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)題型：選擇題、解答題內(nèi)容：本專題為高頻考點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)非常多，包括色素的種類與作用、葉綠體色素的提取與分離、光合作用的過程。本專題高考試題多為非選擇題，多結(jié)合曲線分析進(jìn)行考查?？键c(diǎn)二：葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能（3年6考，全國(guó)卷3年2考）（2024·廣東）葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)觀（2023·廣東、2023·湖北、2023·全國(guó)）葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)觀（2022·廣東、2022·山東）葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)觀考點(diǎn)三：光合作用的原理（3年12考，全國(guó)卷3年4考）（2024·廣東、2024·全國(guó)）光合作用的過程（2023·天津、2023·山西）光合作用的過程（2022·福建、2022·全國(guó)）光合作用的過程1.說明植物細(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氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。原理2.活動(dòng)：提取和分離綠葉中的色素。3.探究光照強(qiáng)度、CO2濃度等對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響；關(guān)注光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活的聯(lián)系。應(yīng)用課標(biāo)要求知識(shí)點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離

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1.實(shí)驗(yàn)原理（1）提取原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑_______________中。（2）分離原理:各種色素在___________中的__________不同,溶解度高的隨層析液在濾紙條上的_____________,反之則慢。無水乙醇層析液溶解度擴(kuò)散更快2.實(shí)驗(yàn)方法（1）提取方法：過濾法（2）分離方法：紙層析法3.實(shí)驗(yàn)步驟提取綠葉中的色素剪碎加藥品研磨過濾無水乙醇：溶解色素二氧化硅：有助于研磨充分碳酸鈣：防止研磨中葉綠素被破壞迅速充分：防止乙醇過度揮發(fā)，充分溶解色素單層尼龍布試管口塞緊防止無水乙醇揮發(fā)和色素氧化過濾掉濾渣分離綠葉中的色素制備濾紙條干燥的定性濾紙剪去兩角鉛筆畫一條細(xì)的橫線畫濾液細(xì)線毛細(xì)吸管劃線，細(xì)齊直，干后重復(fù)2~3次濾液細(xì)線不能觸及層析液？防止色素溶解在層析液中為何要蓋上培養(yǎng)皿？防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒為保證提取效果，無水乙醇應(yīng)分多次加入葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）類胡蘿卜素（含量約1/4）葉綠素（含量約3/4）較快較慢最慢較少最多較多較低最低最快最少最高較高5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果異常分析1.綠色過淺：①

未加碳酸鈣②使用放置數(shù)天的綠葉3.沒有色素帶：①未加無水乙醇②濾液線沒過層析液③未畫鉛筆線2.整體色素過淺：①未加SiO2②加入過量的酒精4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析4.色素帶重疊：①重復(fù)畫線時(shí)未干燥②濾液線沒有達(dá)到細(xì)長(zhǎng)直擴(kuò)散速度含量溶解度看距離遠(yuǎn)近看色素帶寬窄筆帽濾液細(xì)線棉線(燈芯)蓋穿過中間孔層析層析液橙黃色黃色藍(lán)綠色黃綠色避免了濾液細(xì)線觸及層析的易錯(cuò)步驟234色素提取液蘸取1拓展：燈芯法遠(yuǎn)離同心圓的色素帶跑的比較遠(yuǎn)結(jié)果5實(shí)驗(yàn)總結(jié)：1.選取新鮮濃綠色的葉片：使濾液中的色素含量高2.未加二氧化硅：四種色素都減少3.未加碳酸鈣：只有葉綠素a、葉綠素b減少4.無水乙醇：溶解葉片中的色素5.迅速充分研磨：防止溶劑揮發(fā)，并充分溶解色素6.盛放濾液的小試管管口加棉塞：防止溶劑揮發(fā)和色素被氧化7.濾紙預(yù)先干燥處理：使層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度快8.濾紙條的一端剪去兩角：防止層析液在濾紙邊緣處擴(kuò)散過快9.濾液細(xì)線要直、細(xì)、齊：使分離的色素帶平整、不重疊10.濾紙細(xì)線干燥后重復(fù)畫2~3次：增加色素含量，使分離的色素帶清晰，便于觀察11.濾液細(xì)線不能觸及層析液：防止色素直接溶解到燒杯內(nèi)的層析液中1.采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A.提取葉綠體色素時(shí)可用無水乙醇作為溶劑B.研磨時(shí)加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C.研磨時(shí)添加石英砂有助于色素提取D.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散無水乙醇常作為提取葉綠體色素的溶劑可防止葉綠素被破壞研磨時(shí)添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取畫濾液細(xì)線時(shí)要做到細(xì)、直、齊，減少樣液擴(kuò)散，以保證濾紙條上形成的色素帶清晰、整齊B（2024·廣東·高考真題）銀杏是我國(guó)特有的珍稀植物，其葉片變黃后極具觀賞價(jià)值。某同學(xué)用紙層析法探究銀杏綠葉和黃葉的色素差別，下列實(shí)驗(yàn)操作正確的是A.選擇新鮮程度不同的葉片混合研磨B.研磨時(shí)用水補(bǔ)充損失的提取液C.將兩組濾紙條置于同一燒杯中層析D.用過的層析液直接倒入下水道C選擇新鮮程度不同的葉片分開研磨提取液為無水乙醇，光合色素不溶于水用過的層析液含有石油醚、丙酮和苯，有毒，不能直接倒入下水道。(1)分布：葉綠體

上。(2)作用：吸收（四種色素）、傳遞（四種色素）、轉(zhuǎn)化光能（只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a）。(3)吸收光譜：一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。葉綠素主要吸收______________，類胡蘿卜素主要吸收_________，對(duì)其他波段的光并非不吸收，只是吸收量_____。類囊體薄膜紅光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光較少知識(shí)點(diǎn)二、色素的分布和作用

P一99或大本P61拓展：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證色素的吸收光譜

P一98色素提取液拓展：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證色素的吸收光譜葉綠素溶液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)紫光類胡蘿卜素溶液都是可見光紅橙黃綠青藍(lán)紫

春夏季節(jié)葉片中的葉綠素含量較多，大部分綠光未被葉綠素吸收，因而被反射出來，使其呈綠色；寒冷時(shí)，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩(wěn)定，故葉片變黃；寒冷時(shí)，植物體積累了較多的可溶性糖以適應(yīng)寒冷環(huán)境，這利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉片呈現(xiàn)紅色。1.一般植物的葉片在春夏季節(jié)為綠色，而在秋季呈現(xiàn)黃色，有的樹葉甚至變紅，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是什么？2.冬季時(shí)，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選擇紅色、藍(lán)色還是無色的大棚塑料薄膜？為什么？無色。由于太陽(yáng)光由七色光組成，所以用無色透明的塑料薄膜，植物獲得的光能更多。3.陰天時(shí)，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，在功率相同的情況下，應(yīng)該選擇什么顏色(藍(lán)紫光或紅光/白光)的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源？為什么？

藍(lán)紫光或紅光。在照明燈功率相同的情況下，用發(fā)藍(lán)紫光或紅光的照明燈，植物利用光能的效率最高。（1）如圖所示，三種顏色的膜對(duì)紫外光、藍(lán)光和綠光的透過率有明顯差異，其中________光可被位于葉綠體

上的光合色素高效吸收后用于光反應(yīng)，進(jìn)而使暗反應(yīng)階段的還原轉(zhuǎn)化為________和________。與白膜覆蓋相比，藍(lán)膜和綠膜透過的________較少，可更好地減弱幼苗受到的輻射。（2024·河北高考真題）高原地區(qū)藍(lán)光和紫外光較強(qiáng)，常采用覆膜措施輔助林木育苗。為探究不同顏色覆膜對(duì)藏川楊幼苗生長(zhǎng)的影響，研究者檢測(cè)了白膜、藍(lán)膜和綠膜對(duì)不同光的透過率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，結(jié)果如圖、表所示。藍(lán)光覆膜處理葉綠素含量（mg/g）類胡蘿卜素含量（mg/g）白膜1.670.71藍(lán)膜2.200.90綠膜1.740.65類囊體薄膜C5糖類紫外光

（2）光合色素溶液的濃度與其光吸收值成正比，選擇適當(dāng)波長(zhǎng)的光可對(duì)色素含量進(jìn)行測(cè)定。提取光合色素時(shí)，可利用

作為溶劑。測(cè)定葉綠素含量時(shí)，應(yīng)選擇紅光而不能選擇藍(lán)紫光，原因是_______________________（2024·河北高考真題）高原地區(qū)藍(lán)光和紫外光較強(qiáng)，常采用覆膜措施輔助林木育苗。為探究不同顏色覆膜對(duì)藏川楊幼苗生長(zhǎng)的影響，研究者檢測(cè)了白膜、藍(lán)膜和綠膜對(duì)不同光的透過率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，結(jié)果如圖、表所示。覆膜處理葉綠素含量（mg/g）類胡蘿卜素含量（mg/g）白膜1.670.71藍(lán)膜2.200.90綠膜1.740.65

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，選擇紅光可排除類胡蘿卜素的干擾

無水乙醇（2024·河北高考真題）高原地區(qū)藍(lán)光和紫外光較強(qiáng)，常采用覆膜措施輔助林木育苗。為探究不同顏色覆膜對(duì)藏川楊幼苗生長(zhǎng)的影響，研究者檢測(cè)了白膜、藍(lán)膜和綠膜對(duì)不同光的透過率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，結(jié)果如圖、表所示。覆膜處理葉綠素含量（mg/g）類胡蘿卜素含量（mg/g）白膜1.670.71藍(lán)膜2.200.90綠膜1.740.65覆蓋藍(lán)膜紫外光透過率低，藍(lán)光透過率高，降低紫外光對(duì)幼苗的輻射的同時(shí)不影響其光合作用；與覆蓋白膜和綠膜比，覆蓋藍(lán)膜葉綠素和類胡蘿卜素含量都更高，有利幼苗進(jìn)行光合作用（3）研究表明，覆蓋藍(lán)膜更有利于藏川楊幼苗在高原環(huán)境的生長(zhǎng)。根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果，其原因?yàn)開________________________________（答出兩點(diǎn)即可）。1．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。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？藻類中色素種類及光在海水中的分布藻類色素種類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻褐藻紅藻存在紅光和藍(lán)紫光存在綠光和藍(lán)紫光葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，反射綠光葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素某種葉黃素主要吸收綠光藍(lán)紫光，反射紅黃光葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍(lán)素藻紅素主要吸收藍(lán)紫光,反射紅光存在藍(lán)紫光淺水層中水層深水層水對(duì)紅、橙光的吸收比對(duì)藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是短波長(zhǎng)的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的褐藻分布于海水中層，吸收藍(lán)紫光較多的紅藻分布于海水的深層。胡蘿卜素：C40H56葉黃素：C40H56O2葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg葉綠素由C、H、O、N、Mg構(gòu)成；

類胡蘿卜素?zé)oN、Mg拓展：光合色素的元素組成比較項(xiàng)目光合色素細(xì)胞液色素存在部位溶解性代表種類顏色顏色變化紅莧菜炒菜菜湯出色：胡蘿卜炒菜菜湯不出色：拓展：光合色素與細(xì)胞液色素：葉綠體脂溶性類胡蘿卜素和葉綠素橙黃、黃、綠不隨pH改變變化顏色液泡水溶性花青素紅、藍(lán)、紫隨pH改變變化顏色因?yàn)槭撬苄缘幕ㄇ嗨?。因?yàn)槭侵苄缘暮}卜素。判斷：用紅色莧菜葉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可得到5條色素帶，花青素位于葉綠素a、b之間（

）在真核細(xì)胞內(nèi)，能進(jìn)行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中(

)×提取光合色素用乙醇等有機(jī)溶劑×知識(shí)點(diǎn)二、影響葉綠素合成的因素

1.光照

光是葉綠體發(fā)育和葉綠素合成必不可少的條件。植物在缺光條件下影響葉綠素形成而使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。2.溫度

最適溫度是20~30℃，最低溫度約為2~4℃，最高溫度為40℃左右。

溫度過高或過低均降低合成速率，加速葉綠素降解。

秋天葉子變黃和早春寒潮過后秧苗變白等現(xiàn)象，都與低溫抑制葉綠素形成有關(guān)。4.水（了解）

植物缺水會(huì)抑制葉綠素的生物合成，且與蛋白質(zhì)合成受阻有關(guān)。嚴(yán)重缺水時(shí)，葉綠素的合成減慢，降解加速，所以干旱時(shí)葉片呈黃褐色。3.礦質(zhì)元素

氮、鎂：葉綠素的組分；

鐵、銅、錳、鋅：葉綠素酶促合成的輔因子。4.研究表明，光照會(huì)影響韭菜葉綠素的合成，但不會(huì)影響類胡蘿卜素的合成。請(qǐng)利用色素的提取和分離技術(shù)，以暗處生長(zhǎng)的韭菜幼苗作為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)思路：_________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________。

預(yù)期結(jié)果：________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。

將部分韭菜幼苗置于光照條件下培養(yǎng)(甲組)，部分置于黑暗條件下培養(yǎng)(乙組)。一段時(shí)間后，提取并用紙層析法分離兩組韭菜中的色素，比較濾紙條上的色素帶

甲組濾紙條上的橙黃色和黃色的色素帶與乙組濾紙條上的橙黃色和黃色的色素帶基本一致；甲組濾紙條上有藍(lán)綠色和黃綠色的色素帶，乙組濾紙條上沒有藍(lán)綠色和黃綠色的色素帶知識(shí)點(diǎn)二、影響葉綠素合成的因素

知識(shí)點(diǎn)三、葉綠體的結(jié)構(gòu)

P一100

所有受光部位橢球形球形雙層膜基質(zhì)暗反應(yīng)類囊體色素光合作用被光束照射到的部位葉綠體內(nèi)膜的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外膜的面積。(

)×外界光照較強(qiáng)，葉綠體以側(cè)面接收光照外界光照較弱，葉綠體以正面接收光照可根據(jù)光照強(qiáng)弱來改變自己的狀態(tài)。保證接收到充分的光照，又可避免被強(qiáng)光灼傷。內(nèi)外膜透明有利于光照的透過知識(shí)點(diǎn)三、葉綠體的結(jié)構(gòu)

P一100

1.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用【問題1】葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？②在類囊體膜上分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和基質(zhì)中含有進(jìn)行光合作用所必需的酶。①葉綠體內(nèi)含有大量的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)展了受光面積；2.實(shí)驗(yàn)證據(jù)：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)P一100

①

把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；②如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位。結(jié)論：③用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。結(jié)論：葉綠體光合作用釋放氧氣。葉綠體主要吸收紅光與藍(lán)紫光用于光合作用放出O2恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。便于觀察確定O2的釋放部位

（1）為什么選用水綿和好氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料？水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察。好氧細(xì)菌可確定釋放O2的部位。（2）為什么選用黑暗并且