PAGEPAGE16第1課時光合作用概述葉綠素和其他色素學問內容學考要求選考要求光合作用的概念、階段、場所和產物bb色素的種類、顏色和汲取光譜aa活動：光合色素的提取和分別bb學習導航(1)概述光合作用的基本內容。(2)通過活動“光合色素的提取與分別”，說出葉綠體中色素的提取和分別方法及其性質。方式一玉米中有時會出現白化苗，上圖中是白化苗和正常玉米苗的比較，白化苗由于不能進行光合作用，待種子中的養分成分消耗完后就會死亡，這說明光合作用離不開色素。那么，綠葉中與光合作用有關的色素和結構有哪些呢？它們有什么特點和功能呢？方式二“萬物生長靠太陽”，太陽光是地球上全部生物生存的最終能量來源。太陽光的利用離不開綠色植物，正是綠色植物將光能進行了一系列的轉化，最終形成有機物供應其他生物利用，而利用光能就離不開葉綠體中的色素。一、光合作用概述1．自養生物和異養生物(1)自養生物：以二氧化碳和水為原料，通過葉綠體，利用光能合成糖類等有機物質，為其自身的生長、發育和繁殖供應物質和能量的一類生物。如植物、藻類和某些細菌。(2)異養生物：干脆或間接依靠自養生物的光合產物生活的生物。如人、動物、真菌和大部分細菌。2．光合作用(1)概念eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(場所：葉綠體,原料：二氧化碳和水,產物：糖類等有機物,能量轉化：光能→有機物中的化學能))(2)光合作用的場所——葉綠體的結構和功能①外膜，②內膜，③基粒(由類囊體構成)，④基質。(3)光合作用的總方程式：6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))C6H12O6＋6H2O＋6O2。(4)光合作用中光反應與碳反應的關系圖解歸納總結1．葉綠體的結構和功能(1)[①]外膜和[②]內膜使其內部結構與細胞溶膠分開，保證了葉綠體相對獨立地進行代謝活動。(2)由[③]類囊體堆疊而成[④]基粒，增大了受光面積。(3)[③]類囊體的光合膜上分布著能夠汲取、傳遞和轉化光能的色素。(4)[⑤]葉綠體基質中還含有少量的DNA和RNA。(5)葉綠體的功能：在類囊體膜(光合膜)和葉綠體基質中分布著與光合作用有關的酶，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。2．光合作用過程模型例1下列說法正確的是()A．能合成有機物的生物就是自養生物B．與光合作用有關的酶分布于葉綠體的類囊體和基質中C．光合作用是細胞呼吸的逆反應D．植物細胞都有葉綠體，葉綠素分布于葉綠體的外膜和內膜上答案B解析異養生物也能把小分子有機物合成大分子有機物，因此能把無機物合成有機物的生物才是自養生物；光合作用是多個反應的總和，不是細胞呼吸的逆反應；不是全部的植物細胞都有葉綠體，葉綠體中的葉綠素分布于葉綠體的類囊體膜上；與光合作用有關的酶分布于葉綠體的類囊體和基質中，B正確。思維啟迪(1)大多數生物活細胞所需能量最終來源于太陽光能。(2)光合作用和細胞呼吸的場所不同，都是分很多步驟進行的，不是完全相反的過程。(3)線粒體內膜是向內腔折疊形成“嵴”來擴大膜面積；葉綠體是形成了類囊體來擴大膜面積。(4)光合作用釋放的氧氣全部來源于水。例2如圖為葉綠體結構示意圖，下列敘述不正確的是()A．1具有選擇透性B．汲取光能的色素分布在2上C．與光合作用有關的酶只分布在3中D．葉綠體具有雙層膜答案C解析葉綠體是由雙層膜構成的，它們具有選擇透性；汲取光能的色素分布在類囊體膜上；與光合作用有關的酶分布在基粒上和基質中。

二、葉綠素和其他色素1．葉綠體中的色素(1)分布：在類囊體的膜上(葉綠體基粒上)。(2)種類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(葉綠素\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(葉綠素a藍綠色,葉綠素b黃綠色)),類胡蘿卜素\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(葉黃素黃色,胡蘿卜素橙黃色))))2．色素顏色與光的關系：其中葉綠素主要汲取紅光和藍紫光，幾乎不汲取綠光，類胡蘿卜素主要汲取藍紫光。3．色素的功能：汲取、傳遞和轉化光能。4．色素與葉片的顏色(1)生長旺盛時，葉片顏色為綠色，類胡蘿卜素的顏色常被葉綠素掩蓋。(2)深秋時，葉片變黃色，緣由是氣候變冷，葉綠素的合成速度變慢或停止，類胡蘿卜素的顏色顯露出來。歸納記憶葉綠體中的色素與汲取光譜(1)葉綠體中的色素只汲取可見光，而對紅外光和紫外光等不汲取。(2)葉綠素對紅光和藍紫光的汲取量大，類胡蘿卜素對藍紫光汲取量大，對其他可見光并非不汲取，只是汲取量較少。例3如圖為用分光光度計測定葉片中兩類色素汲取不同波長光波的曲線圖，請判定A和B分別為何種色素()A．葉綠素、類胡蘿卜素 B．類胡蘿卜素、葉綠素C．葉黃素、葉綠素a D．葉綠素a、葉綠素b答案A解析葉綠素能汲取短波的藍紫光和長波的紅光，類胡蘿卜素主要汲取短波的藍紫光。例4下列關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A．葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中B．構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中汲取C．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素汲取用于光合作用D．黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的答案C解析葉綠體中的色素能夠溶解在包括乙醇在內的有機溶劑中，A正確；鎂作為細胞中的無機鹽，可以由植物的根從土壤中汲取，進而參加葉綠素的合成，B正確；一般狀況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C錯誤；葉綠素的合成須要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現出來，因而葉片呈黃色，D正確。三、光合色素的提取與分別1．原理(1)提取原理：綠葉中的光合色素能溶解在有機溶劑95%的乙醇中。(2)分別原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。2．試驗流程提取色素：簇新葉片烘干粉碎后，取2g放入研缽中加入少量SiO2、CaCO3和2～3mL95%的乙醇→放入研缽→研磨→過濾→收集到試管內并塞緊管口↓制備濾紙條eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(剪濾紙條：將濾紙剪成長10cm、寬1cm的濾,紙條，并在一端剪去兩角,鉛筆畫線：在距去角一端1cm處用鉛筆畫一條,細的橫線))↓畫濾液細線eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(用毛細吸管吸取少量濾液,畫線：沿鉛筆畫的橫線勻稱地畫出一條細而直,的濾液細線，待濾液干后，重復畫線3～4次))↓色素分別eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①倒入試管2mL層析液,②將濾紙條有濾液細線的一端插入層析液中,③軟木塞塞住試管口))視察結果：濾紙條上色素帶有四條試驗點撥1．試驗中的留意事項及操作目的項目操作過程操作目的提取色素選取簇新綠色的葉片使濾液中色素含量高將簇新的菠菜葉烘干、粉碎成干粉，研磨時加入2～3mL95%的乙醇溶解葉片中的色素研磨時加入少許的二氧化硅和碳酸鈣研磨充分和愛護葉綠素快速充分研磨防止溶劑揮發并充分溶解色素盛放濾液的小試管口加棉塞防止色素分子被氧化分別色素濾紙條預先干燥處理使層析液在濾紙條上的擴散速度快濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快濾液細線要細、齊、直使分別的色素帶平齊，不重疊濾液細線干燥后重復畫3～4次使分別的色素帶清楚便于視察濾液細線不能觸及層析液防止色素干脆溶解到燒杯內的層析液中2.濾紙條上色素的分布和對光的汲取例5(2024·浙江學軍中學模擬)為探討高光強對移栽幼苗光合色素的影響，某同學用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進行紙層析，如圖為濾紙層析的結果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是()A．強光下的幼苗相比正常光照下的綠色更深B．強光照可能抑制葉綠素的合成，促進類胡蘿卜素的合成C．四種色素在層析液中溶解度大小是I<Ⅱ<Ⅲ<ⅣD．色素分別過程中假如濾液線觸及石油醚，會縮短得到四條色素帶的時間答案B解析依據題圖來看：強光照和正常光照相比，明顯葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加，可見強光照可抑制葉綠素的合成，促進類胡蘿卜素的合成，A錯誤、B正確；四種色素在層析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，C錯誤；色素分別過程中假如濾液線觸及石油醚，色素會溶解在層析液中，D錯誤。例6(2024·紹興模擬)如圖是利用簇新菠菜葉進行“光合色素的提取和分別”活動時得到的結果，出現該試驗結果的緣由可能是()A．用70%乙醇作為提取液B．研磨時未加SiO2C．研磨時未加CaCO3D．分別時層析液液面高于濾液細線答案C解析提取葉綠體中的色素用的是無水乙醇，假如70%乙醇作為提取液，則各種色素的含量都會削減，可是圖示胡蘿卜素和葉黃素含量都不低，A錯誤；假如研磨時未加SiO2，那么各種色素的含量都會削減，與圖示不符，B錯誤；圖示葉綠素a和葉綠素b含量相對較少，產生此結果最可能是研磨時未加入CaCO3，導致部分葉綠素被破壞，C正確；若分別時層析液液面高于濾液細線，色素就會溶解在層析液中，就不會得到色素帶，D錯誤。易錯警示綠葉中色素的提取和分別試驗的異樣現象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的緣由分析①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②運用放置數天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。③一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低。④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。(2)濾紙條色素帶重疊：濾液細線畫的過粗。(3)濾紙條看不見色素帶①遺忘畫濾液細線。②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。1．關于下列生物的敘述，正確的是()A．自養生物都是真核生物B．異養生物都是動物C．能進行細胞呼吸的生物是異養生物D．能進行光合作用的生物是自養生物答案D解析自養生物不都是真核生物，如藍細菌；異養生物不都是動物，如酵母菌；自養生物和異養生物都能進行細胞呼吸；能進行光合作用的生物是自養生物。2．下列關于葉綠體基粒的說法中，正確的一組是()①每個葉綠體基粒含有幾個到幾十個類囊體②基粒的膜上有進行光合作用的色素③基粒附著在內膜的突起——嵴上④光合作用有關的酶全都分布在基粒上A．①②B．③④C．①③D．②④答案A解析葉綠體中的基粒是由幾個或幾十個類囊體堆疊形成的結構；光合作用有關的酶不僅分布在基粒上，而且還分布在葉綠體基質中。3．關于葉綠素提取的敘述，錯誤的是()A．菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料B．加入少許CaCO3能避開葉綠素被破壞C．用乙醇提取的葉綠體色素中無胡蘿卜素D．研磨時加入石英砂可使葉片研磨更充分答案C解析葉綠體中的四種色素包括胡蘿卜素，均溶于無水乙醇，C項錯誤；菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料，研磨時加入SiO2(石英砂)可使葉片研磨更充分；加入少許CaCO3避開葉綠素被破壞。4．在“光合色素的提取與分別”試驗中，正確的操作依次應當是()A．進行紙層析——制取濾液——在濾紙條上畫線——將試驗材料研磨B．制取濾液——進行紙層析——在濾紙條上畫線——取濾液——再畫線C．將試驗材料剪碎、研磨——在濾紙條上畫線——制取濾液——進行紙層析D．將試驗材料剪碎、研磨——制取濾液——在濾紙條上畫線——進行紙層析答案D解析首先應是提取色素，解除A項；制備濾液時，須要先將試驗材料剪碎、研磨，故答案為D。5．下面是“綠葉中色素的提取和分別”試驗的部分材料和用具。據圖回答：(1)圖中步驟①加入研缽內的物質為：A10mL，作用是；B少許，作用是使研磨充分；C少許，作用是。(2)圖中步驟②將研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有。(3)圖中步驟③剪去兩角的作用是，畫濾液細線的要求是。(4)圖中步驟④中加蓋的目的是；色素帶最寬的是，擴散速度最快的是。答案(1)95%的乙醇溶解色素二氧化硅碳酸鈣防止色素被破壞(2)單層尼龍布(3)防止色素帶擴散不整齊細、齊、直(4)防止層析液揮發葉綠素a胡蘿卜素解析(1)研磨時須要加入3種物質：10mL95%的乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使細胞和葉綠體破裂以便充分研磨；細胞研磨破裂后，會溢出有機酸，為防止葉綠素被破壞，研磨時須要加入少許碳酸鈣來中和有機酸。(2)過濾研磨液時，漏斗基部通常運用單層尼龍布而不能用濾紙，因為色素可吸附在濾紙上。(3)剪去濾紙兩角的作用是防止兩邊色素擴散過快。畫濾液細線的要求是細、齊、直。(4)4種色素在層析液中溶解度不同導致各種色素在濾紙條上的擴散速度不同，從而達到分別色素的目的。由于層析液有毒，且可以揮發，所以要加蓋。色素帶的寬度不同是由各種色素含量不同造成的，且色素的含量越多，色素帶越寬。一般植物葉片中葉綠素a含量最多，所以葉綠素a的色素帶最寬。[基礎達標]1．對綠色植物光合作用最有效的一組光是()A．紅光和黃綠光 B．黃光和藍紫光C．紅光和橙光 D．紅光和藍紫光答案D解析葉綠體中色素吸光的狀況為葉綠素主要汲取紅光、藍紫光，胡蘿卜素、葉黃素主要汲取藍紫光，故紅光、藍紫光對光合作用最有效。2．關于葉綠體中色素的提取和分別試驗的操作，正確的是()A．運用定性濾紙過濾研磨液B．將干燥處理過的定性濾紙條用于層析C．在劃出一條濾液細線后緊接著重復劃線2～3次D．研磨葉片時，用體積分數為70%的乙醇溶解色素答案B解析色素易被濾紙吸附，故用單層尼龍布過濾研磨液，A錯誤；每次重復畫色素濾液細線時，都需等干燥后再進行，C錯誤；由于葉綠體中的色素不溶于水，因此研磨葉片時需用體積分數為95%的乙醇溶解色素，D錯誤。3．在進行“綠葉中色素提取和分別”的試驗時，不讓層析液沒及濾液細線的緣由是()A．濾紙上幾種色素會擴散不勻稱而影響試驗結果B．濾紙上的濾液細線會變粗而使色素太分散C．色素會溶解在層析液中而使試驗失敗D．濾紙上的幾種色素會混合起來不分散答案C解析葉綠體中的各種色素能夠溶于有機溶劑，若在層析時，層析液沒及濾紙條上的濾液細線，色素就會溶解在層析液中，導致層析后得不到色素帶。4．把一株牽牛花在黑暗中放置一晝夜，然后利用下圖裝置進行試驗。該試驗不能用于驗證()A．光合作用須要CO2 B．光合作用能產生O2C．光合作用須要光 D．光合作用須要葉綠體答案B解析分析題圖可知，鋁箔可遮光，NaOH可汲取CO2，“白色”與“綠色”部分的單一變量為有無葉綠體，故該裝置可用于驗證光合作用是否須要CO2、是否需光、是否需葉綠體，但不能用于驗證是否能產生O2。5.如圖是紙層析法分別葉綠體中色素的裝置圖，層析后會得到不同的色素帶，在暗室內用紅光照耀四條色素帶，可以看到較暗的是()A．①② B．②③C．③④ D．①④答案C解析四條色素帶自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b，其中胡蘿卜素和葉黃素主要汲取藍紫光，葉綠素a和葉綠素b主要汲取紅光和藍紫光，用紅光照耀，葉綠素a和葉綠素b汲取紅光較多，因此③、④呈暗色。6．某同學從楊樹葉片中提取并分別得到4種色素樣品，經測定得到下列汲取光譜圖，其中屬于葉綠素b的汲取光譜的是(注：縱坐標為汲取光能的百分比)()答案A解析植物葉綠體中的色素分為葉綠素和類胡蘿卜素，其中葉綠素主要汲取紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要汲取藍紫光，400～500nm為藍紫光區，600～700nm為紅光區，所以答案為A。

[實力提升]7．(2024·金華檢測)下列關于光合膜與光合色素的說法，正確的是()A．原核生物細胞中沒有光合膜B．含有光合色素的生物膜有類囊體膜、質膜和液泡膜C．Mg是組成光合色素的必需元素D．葉綠體中含有多種黃色、橙色和紅色的色素，合稱類胡蘿卜素答案D解析原核生物細胞中也有光合膜，質膜、液泡膜中不含光合色素，Mg是葉綠素的必需元素，胡蘿卜素、葉黃素中不含Mg。8．下列有關葉綠體的說法正確的是()A．葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同B．葉綠體中的色素都分布在類囊體膜上，酶都分布在基質中C．葉綠體的功能不受細胞核調控D．線粒體產生的CO2被葉綠體利用至少需穿過4層脂雙層答案D解析葉綠體內的類囊體堆疊形成基粒，擴大了細胞內的膜面積，這與線粒體不同。葉綠體中的色素都分布在類囊體膜上；酶在類囊體膜和葉綠體基質中都有分布。葉綠體的功能受細胞核和葉綠體本身調控。線粒體產生的CO2被同一細胞的葉綠體利用時穿過的膜層數最少，只需穿過2層線粒體膜和2層葉綠體膜共4層脂雙層。9．現有四個試驗裝置，若要驗證綠色開花植物產生O2須要光和驗證O2是否由綠色植物釋放，則應選用的試驗組合分別是()A．①②和①③ B．②③和①②C．②④和①③ D．②③和③④答案B解析要驗證綠色開花植物產生O2須要光，那么在該試驗中的自變量是有無光照，試驗組和比照組的其他無關變量都應當限制相同且相宜，如植物的種類、數量等，所以選擇②③做比照。在驗證O2是否由綠色植物釋放的試驗中，自變量是綠色植物，因此應當選擇①②做比照。10．關于光合色素提取和分別試驗的敘述，正確的是()A．菠菜綠葉可被用作色素提取的材料，在運用前用清水浸泡清洗提取效果會更好B．加入少許CaCO3能避開類胡蘿卜素被破壞C．色素分別的原理是色素易溶解于層析液D．用某一葉黃素缺失突變體水稻葉片進行試驗，分別色素時(從上往下)第2條色帶缺失答案D解析由于色素不溶于水，所以不能將綠葉用水進行浸泡清洗，否則會降低色素在提取液中的含量，A錯誤；加入少許CaCO3能避開葉綠素被破壞，B錯誤；色素分別的原理是綠葉中的各色素在層析液中的溶解度不同，從而隨層析液在濾紙上擴散速度不同，C錯誤；用某一葉黃素缺失突變體水稻葉片進行試驗，分別色素時(從上往下)第2條色帶缺失，D正確。11．在做“光合色素的提取與分別”試驗時，甲、乙、丙、丁四位同學對相關試劑的運用狀況如下表所示(“＋”表示運用，“－”表示未運用)，其余操作均正常，他們所得的試驗結果依次應為()甲乙丙丁95%的乙醇－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－A．①②③④ B．②④①③C．④②③① D．③②①④答案B解析色素提取中，SiO2可使研磨充分，CaCO3可愛護葉綠素免受破壞，95%的乙醇用于溶解色素，色素不溶于蒸餾水。因此，甲同學不能提取精彩素；乙同學操作符合要求，提取的色素多；丙同學在提取色素時，因未加入CaCO3，葉綠素會部分被破壞而導致含量削減，色素帶變窄，而類胡蘿卜素受影響較小，色素帶幾乎無改變；丁同學因未加入SiO2而導致提取不充分，分別時各色素帶都變窄。12．