PAGEPAGE12第1課時捕獲光能的色素和結構、光合作用的探究歷程一、捕獲光能的色素1.試驗：綠葉中色素的提取和分別(1)提取綠葉中的色素①原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。②步驟取材：稱取5g簇新綠葉↓研磨：剪碎葉片，放入研缽中，加少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10mL無水乙醇，快速、充分研磨↓過濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液快速倒入玻璃漏斗中進行過濾↓收集：用小試管收集色素濾液，剛好將試管口用棉塞塞嚴(2)分別綠葉中的色素①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步驟制備濾紙條eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(剪濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成長與寬略小于試管長與直徑的,濾紙條，并在一端剪去兩角,↓,鉛筆畫線：在距濾紙條去角的一端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(取濾液：用毛細吸管吸取少量濾液,↓,畫線：沿鉛筆線勻稱地畫出一條細線,↓,重復畫線：待濾液干后，重復畫細線1～2次))↓分別綠葉中的色素：將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條(有濾液細線的一端朝下)輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口↓視察并記錄結果：濾紙條上出現4條色素帶2.色素的種類及汲取光譜類胡蘿卜素eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(胡蘿卜素橙黃色,葉黃素黃色))主要汲取藍紫光葉綠素eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(葉綠素b黃綠色,葉綠素a藍綠色))主要汲取藍紫光和紅光歸納總結試驗中的材料試劑及操作目的過程操作內容操作目的提取色素材料葉片要簇新、深綠使濾液中色素含量高試劑二氧化硅利于綠葉的充分研磨碳酸鈣防止研磨過程中色素被破壞無水乙醇溶解色素關鍵步驟研磨要快速、充分提取較多色素、防止溶劑揮發盛濾液的試管口加棉塞防止溶劑揮發用單層尼龍紗布過濾而不用濾紙防止色素吸附在濾紙上分離色素試劑層析液分別色素關鍵步驟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重復畫若干次，且要求細、直、齊使分別的色素帶清楚濾液細線不能觸及層析液防止色素溶解到層析液中(1)分別色素時，在層析液中溶解度越高的，則在濾紙條上擴散的速度越慢()(2)研磨綠葉時，要加入二氧化硅、碳酸鈣和無水乙醇()(3)色素分別后，在濾紙條上的從上而下的四條色素帶分別是葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b()(4)葉綠素和類胡蘿卜素都主要汲取藍紫光和紅光()答案(1)×(2)√(3)×(4)×1.許多植物的葉片到秋天會變紅，是什么緣由造成的？提示紅葉不是葉綠體中的色素造成的，而是由液泡中的花色素造成的。2.溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜？提示應選擇無色透亮的玻璃、塑料薄膜更有利于植物光合作用。二、葉綠體的結構和功能1.葉綠體的結構(1)(2)由[3]類囊體堆疊而成的[4]基粒，增大了膜面積。(3)[3]類囊體的薄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)與光合作用有關的酶分布在類囊體的薄膜上和葉綠體基質中。2.葉綠體的功能(1)功能：葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。(2)葉綠體功能的試驗驗證①試驗者：德國科學家恩格爾曼。②試驗過程及現象eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(水綿和好,氧細菌))eq\o(→,\s\up7(黑暗),\s\do5(無空氣))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(極細光束照耀水綿→\a\vs4\al\co1(好氧細菌只集中分布在葉綠體被光束照耀到,的部位),完全曝光→\a\vs4\al\co1(好氧細菌分布在葉綠體全部受光的部位)))③試驗結論：O2是由葉綠體在光照條件下釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。歸納總結恩格爾曼試驗的奇妙之處(1)試驗材料選擇奇妙：試驗材料選擇水綿，水綿不但具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體在細胞中呈螺旋式分布，便于視察試驗結果和設置比照。(2)解除干擾的方法奇妙：沒有空氣的黑暗環境解除了環境中氧氣和光的干擾。(3)(4)試驗比照設計奇妙：用極細的光束點狀投射，使葉綠體上可分為獲得光照和無光照的部位，相當于一組比照試驗；進行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的比照試驗。明確試驗結果完全是由光照引起的。(1)葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同()(2)葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內()(3)光合作用的酶分布于葉綠體內膜、外膜、類囊體薄膜和葉綠體基質中()(4)植物細胞肯定能進行光合作用()(5)沒有葉綠體的細胞肯定不能進行光合作用()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×三、光合作用的探究歷程時間及科學家試驗過程、方法和現象試驗結論試驗特點1771年普利斯特利(英國)密閉玻璃罩＋綠色植物＋點燃蠟燭→蠟燭不熄滅；密閉玻璃罩＋綠色植物＋小鼠→小鼠不易窒息死亡植物可以更新空氣缺少空白比照1779年英格豪斯(荷蘭)做了500多次植物更新空氣試驗→只有在光照下，且只有綠葉才能更新空氣植物更新空氣須要綠葉和陽光缺少空白比照1845年梅耶(德國)依據能量轉化與守恒定律推想植物進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來理論推理1864年薩克斯(德國)綠葉eq\o(→,\s\up7(在暗處放),\s\do5(置幾小時))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一半曝光\o(→,\s\up7(碘蒸氣))深藍色,一半遮光\o(→,\s\up7(碘蒸氣))無顏色變更))因變量：葉片顏色變更1941年魯賓、卡門(美國)向植物供應eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H218O、CO2→釋放18O2,H2O、C18O2→釋放O2))光合作用釋放的O2來自水相互比照。自變量：標記物；因變量：釋放的O2是否含18O20世紀40年頭卡爾文(美國)用14C標記的14CO2，供小球藻進行光合作用，而后追蹤檢測其放射性探明白CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑同位素標記法(1)普利斯特利發覺植物可以更新空氣，他還發覺植物只有在光下才能更新空氣()(2)證明光合作用產生淀粉和氧氣的科學家是荷蘭科學家英格豪斯()答案(1)×(2)×1.薩克斯的試驗中先把綠葉在暗處放置的目的是什么？如何形成比照？提示消耗掉葉片中原有的淀粉，防止干擾試驗結果。綠葉一半遮光，一半曝光，形成了比照。2.如圖是利用小球藻進行光合作用試驗的示意圖，圖中A物質和B物質的相對分子質量之比是多少？提示圖中A、B物質是氧氣，均來自反應物中的水。A、B分別為O2、18O2，二者的相對分子質量之比為32∶36＝8∶9。1.(2024·沈陽高一檢測)如圖是對菠菜葉片葉綠體色素分別的結果示意圖。下列相關分析正確的是()A.a的操作目的是便利層析液的吸附B.b選用鉛筆細線能夠促進色素的層析C.假如c、d帶寬減小肯定是遺忘添加碳酸鈣D.色素f在層析液中的溶解度最大答案D解析圖中a的操作即剪去濾紙條的兩角，其目的是防止層析液在濾紙條兩邊擴散過快，導致得到的色素帶不整齊，A錯誤；b選用鉛筆細線能夠使得濾液細線畫得細而直，得到的色素帶比較整齊，便于視察，B錯誤；c、d帶對應的色素分別為葉綠素b、葉綠素a，二者帶寬減小說明濾液中葉綠素含量削減，緣由可能是遺忘添加碳酸鈣，也可能是材料不簇新，葉綠素含量少，C錯誤；色素f是胡蘿卜素，在層析液中的溶解度最大，擴散最快，位于濾紙條的最上方，D正確。2.如圖表示葉綠體中色素的汲取光譜(顏色深、淺分別表示汲取量多、少)，則甲、乙兩圖分別是()A.類胡蘿卜素、葉綠素的汲取光譜 B.葉綠素、類胡蘿卜素的汲取光譜C.葉黃素、葉綠素的汲取光譜 D.葉黃素、胡蘿卜素的汲取光譜答案B解析由圖可知，甲圖的汲取光譜主要在藍紫光區和紅光區，應為葉綠素的汲取光譜；乙圖的汲取光譜主要在藍紫光區，應為類胡蘿卜素的汲取光譜。3.(2024·龍巖高一檢測)如圖甲是葉綠體結構模式圖，圖乙是從圖甲中取出的部分結構放大圖。下列相關敘述正確的是()A.圖甲生物膜的面積主要靠內膜向內折疊成嵴而增大B.圖乙所示的結構來自圖甲中的③C.③中的葉綠素在液泡中也有D.ATP的合成場所只有葉綠體答案B解析圖甲是葉綠體，主要通過大量的類囊體堆疊成基粒來增大膜面積，A錯誤；圖甲中的③是類囊體，圖乙含有光合色素，光合色素分布在類囊體薄膜上，所以圖乙所示結構來自圖甲中的③，B正確；③中的色素是葉綠素和類胡蘿卜素，與光合作用有關，液泡中的色素是花青素等，和光合作用沒有關系，C錯誤；ATP的合成場所是葉綠體、線粒體和細胞質基質，D錯誤。4.美國科學家魯賓和卡門用18O分別標記H2O和CO2中的氧，證明白光合作用()A.制造了有機物B.利用了根系汲取的水分C.釋放的氧氣全部來自H2OD.釋放的氧氣全部來自CO2答案C解析美國科學家魯賓和卡門通過同位素18O分別標記H2O和CO2，發覺只有標記H2O的一組產生了18O2，兩組比照說明光合作用釋放的氧氣全部來自水。5.(2024·荊州中學檢測)下圖表示葉綠體中色素的提取和分別試驗的部分材料和用具，據圖回答下列問題：(1)圖中步驟①加入研缽內的物質：A__________10mL，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濾紙條剪去兩角的目的是____________________________________________，畫濾液細線的要求是__________。(4)圖中步驟④中關鍵應留意______________________________________________________；加蓋的目的是_________；色素帶最寬的是_________，擴散速度最快的是__________。止兩側色素擴散過快使色素帶不整齊細、齊、直(4)層析液不要觸及濾液細線防止層析液揮發葉綠素a胡蘿卜素解析(2)過濾研磨液時，漏斗基部不能用濾紙，因為色素可吸附在濾紙上。一般用單層尼龍布過濾。(3)濾紙條剪去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)層析時的關鍵是不能讓層析液觸及濾液細線，否則濾液細線會被層析液溶解而不能被分別。四種色素溶于層析液中，因溶解度的差異，造成在濾紙條上擴散速度不同，從而達到分別的目的。由于層析液有毒，而且簡單揮發，所以要加蓋。色素帶的寬度是由各種色素含量不同造成的，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。擴散速度最快的是胡蘿卜素。題組一葉綠體中的色素1.(2024·四川成都七中高一上月考)下列關于綠葉中色素的提取和分別試驗的敘述，正確的是()A.濾紙條上未見色素帶，可能的緣由是濾液細線觸及層析液B.依據色素可以溶于有機溶劑中，可以分別色素C.研磨過程中須要加入碳酸鈣，目的是研磨充分D.濾紙條上出現的四條色素帶中最窄的一條呈藍綠色答案A解析若濾液細線觸及層析液，則色素會溶解到層析液中，導致濾紙條上無色素帶，A正確；分別色素的原理是色素在層析液中的溶解度不同，B錯誤；研磨過程中須要加入碳酸鈣，目的是防止色素被破壞，C錯誤；四條色素帶中最窄的是胡蘿卜素，呈橙黃色，D錯誤。2.(2024·江蘇宿州期末考試)在“綠葉中色素的提取和分別”試驗中，研磨綠葉時要加入無水乙醇，其目的是()A.防止葉綠素被破壞B.使葉片充分研磨C.使各種色素充分溶解在無水乙醇中D.使葉綠素溶解在無水乙醇中答案C解析加入碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞，A錯誤；加入二氧化硅的作用是使葉片充分研磨，B錯誤；無水乙醇能溶解綠葉中的色素(包括葉綠素和類胡蘿卜素)，進而提取色素，C正確、D錯誤。3.(2024·甘肅蘭州一中期末考試)葉綠體色素的紙層析結果顯示，葉綠素b位于層析濾紙的最下端，主要緣由是()A.分子量最小B.分子量最大C.在層析液中的溶解度最低D.在層析液中的溶解度最高答案C解析葉綠素b在層析液中溶解度最低，所以在濾紙條上隨層析擴散得最慢，位于最下端，C正確。4.(2024·全國卷Ⅲ，3改編)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是()A.類胡蘿卜素在紅光區汲取的光能可用于光合作用B.葉綠素的汲取光譜可通過測量其對不同波長光的汲取值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的汲取速率隨光波長的變更來表示D.葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參加光合作用引起的答案A解析類胡蘿卜素只汲取藍紫光，不汲取紅光，A錯誤；葉綠素主要汲取紅光和藍紫光，其汲取光譜可通過測量其對不同波長光的汲取值來繪制，B正確；CO2的汲取速率和O2的釋放速率隨光波長的變更均可表示光合作用的作用光譜，C正確；依據葉綠素和類胡蘿卜素的汲取光譜可知，葉片在640～660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參加光合作用引起的，D正確。題組二葉綠體的結構和功能5.(2024·葫蘆島高一檢測)如圖為葉綠體結構示意圖，下列敘述不正確的是()A.1具有選擇透過性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.它具有雙層膜答案C解析圖中結構1為葉綠體的外膜，主要由磷脂和蛋白質構成，在功能上具有選擇透過性，A正確；結構2為類囊體堆疊而成的基粒，葉綠體色素分布于類囊體薄膜上，具有汲取、傳遞和轉化光能的作用，B正確；光合作用有關的酶分布在類囊體薄膜(結構2)和葉綠體基質(結構3)中，C錯誤；由圖可知，葉綠體具有雙層膜，D正確。6.(2024·鄭州高一檢測)下列關于葉綠體中的類囊體的正確敘述是()A.葉綠體中的一個個基粒就是一個個類囊體B.全部光合色素都分布在類囊體的雙層薄膜上C.組成各基粒的類囊體之間沒有結構上的聯系D.基粒和類囊體極大地擴大了光合作用的反應面積答案D解析基粒由類囊體堆疊而成，多個類囊體堆疊成一個基粒，A錯誤；類囊體是單層膜圍成的，葉綠體中的色素分布在類囊體薄膜上，B錯誤；組成各基粒的類囊體之間在結構上是相互聯系的，C錯誤；光反應發生在類囊體薄膜上，基粒和類囊體極大地擴大了光合作用的反應面積，D正確。7.德國科學家恩格爾曼設計了一個試驗探討光合作用的光譜。他將棱鏡產生的光譜投射到絲狀水綿體上，并在水綿懸液中放入好氧型細菌，視察細菌的聚集狀況(如圖所示)。他由試驗結果得出光合作用在紅光區和藍光區最強。這個試驗的思路是()A.細菌對不同的光反應不一，細菌聚集多的地方，細菌光合作用強B.好氧型細菌聚集多的地方，O2濃度高，水綿光合作用強C.好氧型細菌聚集多的地方，產生的有機物多，水綿光合作用強D.好氧型細菌大量消耗O2，使水綿的光合速率大幅度加快答案B解析細菌不能進行光合作用，該試驗中進行光合作用的是水綿，A錯誤；該試驗的設計思路是好氧型細菌須要O2，水綿光合作用強的部位，產生的O2多，在O2含量多的地方好氧型細菌的數量多，B正確；好氧型細菌聚集多，說明光合作用產生的O2多，C錯誤；水綿光合速率的快慢與好氧型細菌呼吸速率無明顯關系，D錯誤。題組三光合作用的探究歷程8.(2024·聊城高一檢測)薩克斯在試驗中將綠色葉片放在暗處幾小時的目的是()A.將葉片中的水分消耗盡 B.將葉片中原有的淀粉消耗盡C.增加葉片的呼吸強度 D.提高葉片對光的敏感度答案B9.(2024·湖南長沙一中月考)在甲、乙兩試管中培育小球藻，給甲試管中供應C18O2和H2O，給乙試管供應CO2和H218O，在相宜的光照條件下，兩試管最初釋放的氧氣分別應當是()A.甲為18O2，乙為O2 B.甲、乙均為18O2C.甲為O2，乙為18O2 D.甲、乙均為O2答案C解析光合作用釋放的氧氣來自水的光解，所以甲、乙兩試管最初釋放的氧氣分別為O2和18O2。10.(2024·山東青島二中高一上期末考試)捕獲光能的色素存在于葉綠體中，下列相關說法中不正確的是()A.色素種類有4種，分別是葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素B.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C.綠葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量不同D.葉綠素對綠光汲取最多，所以葉子一般呈現綠色答案D解析葉綠體中色素有兩大類，分別是葉綠素和類胡蘿卜素，前者又分為葉綠素a、葉綠素b，后者又分為葉黃素、胡蘿卜素，A正確；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，B正確；綠葉的色素中葉綠素含量約占3/4，類胡蘿卜素含量約占1/4，C正確；葉綠素對綠光汲取最少，綠光被反射回來，所以葉子一般呈現綠色，D錯誤。11.(2024·泉州高一檢測)如圖分別是薩克斯、魯賓和卡門、恩格爾曼所做的關于光合作用的三個經典試驗。下列相關敘述中正確的是()A.圖1中A與C部分比照說明光合作用須要光B.圖2所示試驗運用的試驗方法是熒光標記法C.圖3所示試驗中，好氧細菌分布于光束照耀的部位D.薩克斯的試驗證明葉綠體利用光照將CO2轉變成了淀粉答案C解析圖1中B與C部分比照說明光合作用須要光，A錯誤；圖2所示試驗運用的試驗方法是同位素標記法，B錯誤；圖3所示試驗中，光束照耀的部位通過光合作用產生了氧氣，所以好氧細菌分布于光束照耀的部位，C正確；薩克斯的試驗只能證明有淀粉生成，但不能證明葉綠體利用光照將CO2轉變成了淀粉，D錯誤。12.科學是在試驗和爭辯中前進的，光合作用的探究歷程就是如此。在下面幾個關于光合作用的試驗中，相關敘述正確的是()A.恩格爾曼的試驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量B.薩克斯的試驗證明白光合作用的產物除氧氣外還有淀粉C.普利斯特利的試驗證明白植物可以更新CO2并產生O2D.魯賓和卡門的試驗中，用18O分別標記H2O和CO2，證明白光合作用產生的氧氣來自CO2而不是H2O答案B解析恩格爾曼的試驗證明白水綿光合作用生成氧氣，沒有定量分析生成的氧氣量，A錯誤；薩克斯的試驗勝利證明白光合作用產生了淀粉，B正確；普利斯特利的試驗證明白植物可以更新空氣，C錯誤；魯賓和卡門的試驗中，用18O分別標記H2O和CO2，證明白光合作用產生的氧氣來自H2O而不是CO2，D錯誤。13.葉綠素是植物細胞內參加光合作用的重要色素，請回答下列相關問題：(1)葉綠素等光合色素分布在葉綠體的____________上，與糖類相比，葉綠素分子中特有的元素是____________。(2)將綠葉中提取的色素溶液放在光源和分光鏡之間，在光譜中可以看到明顯變暗的是____________區域。分別色素所依據的原理是_______________________________________，運用的方法是____________。(3)植物種子在黑暗中萌發形成的幼苗，節間特殊長，葉子很小，呈黃色或黃白色，即“黃化現象”。從光合色素形成所須要的環境條件方面進行分析，“黃化現象”說明白______。答案(1)類囊體薄膜氮(N)、鎂(Mg)(2)紅光和藍紫光不同的色素在層析液中的溶解度不同紙層析法(3)葉綠素的形成須要光，類胡蘿卜素的形成可以不須要光解析(1)與光合作用有關的色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，葉綠素與糖類相比含有氮元素和鎂元素。(2)葉綠體色素主要汲取紅光和藍紫光，所以將綠葉中提取的色素溶液放在光源和分光鏡之間，在光譜中紅光和藍紫光區域明顯變暗；葉綠體色素分別的原理是不同的色素在層析液中的溶解度不同，運用的方法是紙層析法。(3)由題意可知，葉綠素的形成須要光，類胡蘿卜素的形成可以不須要光。14.(2024·四川成都七中月考)(1)甲同學利用簇新的玉米綠色葉片進行“葉綠體色素的提取和分別”試驗，在濾紙上出現了四條清楚的色素帶，其中呈黃綠色的色素帶為________。(2)該同學變更層析液組成后接著進行試驗，濾紙條上只出現了黃、綠兩條色素帶。他用刀片裁出帶有色素帶的濾紙條，用乙醚分別溶解條帶上的色素，濃縮后用一分析儀器檢測，通過分析色素溶液的________________________________________可推斷條帶的色素種類。(3)試驗結束幾天后，乙、丙兩同學發覺部分預留葉片已變黃。乙同學認為這是葉片中某些色素降解所致，丙同學則認為這是某些色素含量增加所致。依據所學學問，你將如何設計試驗來推斷兩個同學的觀點是否正確？將試驗步驟補充完整。第一步：從預留的葉片中選擇出足量的、份量相等、大小相近的__________葉片和__________