第13讲 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理-备战2025年高考生物大一轮复习课件（新高考通用）

这是一份第13讲 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理-备战2025年高考生物大一轮复习课件（新高考通用），共48页。PPT课件主要包含了实验原理，提取原理，分离原理，纸层析法，实验步骤，✍用什么过滤为何，✍滤液细线有何要求，✍为何要剪去两角，实验结果，类胡萝卜素等内容，欢迎下载使用。

探究•实践 绿叶中色素的提取和分离
光合色素能够溶解于有机溶剂(如无水乙醇)
不同光合色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。
(1)无水乙醇:溶解色素;(2)二氧化硅:使研磨充分;(3)碳酸钙:防止叶绿素被破坏
✍滤液细线不能触及层析液？
“条数”—种类；“宽窄”—含量；“位置”—扩散速度 （溶解度）
1.分离叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法，即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，请写出①～④依次对应的色素及颜色。
①_____________________，②_____________________，③_____________________，④_____________________。
叶绿素主要吸收_____________， 类胡萝卜素主要吸收_______。
▶色素吸收光谱: 叶绿体中的色素只吸收_______，不吸收红外光和紫外光等。
可见光：400～760nm
2.生产上，用何种颜色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高？阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？___________________________________________________________________________________________________________________________________。
无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。阴天时，应选择补红光和蓝紫光的照明灯
3.下图是验证叶绿体功能实验中恩格 尔曼所做的实验示意图，请分析：
恩 格尔曼的 恩格尔曼第二 实验示意图 个实验的示意图(1) 恩格尔曼实验在实验材料的选取上的巧妙之处是 ___ ____ _。
选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 ；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位
3.下图是验证叶绿体功能实验中恩格尔曼所做的实验示意图，请分析：
　恩格尔曼的实验示意图　恩格尔曼第二个实验的示意图(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因____________________________________________________________________。
排除氧气和极细光束外的其他光的干扰
　恩格尔曼的实验示意图　恩格尔曼第二个实验的示意图(3)在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布
4.研究表明，光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请利用色素的提取和分离技术，以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计实验以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。实验思路：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。预期结果：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
将部分韭菜幼苗置于光照条件下培养(甲组)，部分置于黑暗条件下培养(乙组)。一段时间后，提取并用纸层析法分离两组韭菜中的色素，比较滤纸条上的色素带
甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有蓝绿色和黄绿色的色素带
考向1　结合色素的提取与分离实验，考查科学探究能力1.(2023·江苏卷，12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　)A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
2.(2024·华师一附中期中)如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述正确的是(　　)
A.实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深B.实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好C.色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离D.与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄
考向2　围绕叶绿体的结构及捕获光能的色素，考查结构与功能观3.(2024·安阳市调研)叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是(　　)A.叶绿体中的色素的合成都需要Mg2＋和光照B.H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D.光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的
4.(2024·山东临沂联考)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　)
A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上B.利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端C.植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光D.弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
光合作用是指_________通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的________，并释放出______的过程。
2.探索光合作用原理的实验
光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能
暗反应阶段：（碳反应）
ATP和NADPH中活跃的的化学能转化为有机物中稳定的化学能
2.光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；CO2不足暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。
暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行
光反应需要暗反应提供的ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行
光合作用与化能合成作用的比较
H：3H2O NADP3H (C 3H2O)
C：14CO2 14C3 (14CH2O)
4.光合作用中元素的 转移路径
3.给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是______________________________________________________________________________________________________________________________。
4.光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是____________________________________________________________________________________________________________________________________。
不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物
有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H2(18)O，有氧呼吸第二阶段利用H2(18)O生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物
5.光合作用中各物质含量的变化
起始值C3高于C5(约为其2倍)
考向1　围绕光合作用的过程，考查科学思维1.(2021·重庆卷，6)下图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPHC.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
2.(2024·广州市综合测试)羟基乙酸可作为合成多种有机物的原料。研究人员构建了一种非天然的酶催化CO2固定新途径(CETCH循环)，高效地将CO2转化为羟基乙酸，并利用该途径研制出能合成羟基乙酸的人造叶绿体(如图)。下列分析错误的是(　　)
A.人造叶绿体内的水既作为多种物质的溶剂，还参与相关代谢B.为了使人造叶绿体持续地运作，需要源源不断地输入光能C.图中的CETCH循环需要NADP＋、ADP和Pi作为直接原料D.若人造叶绿体得到广泛应用，一定程度上可抵消碳排放的影响
考向2　围绕光合作用过程中物质含量的变化分析，考查科学思维3.(2024·湖南长郡中学调研)如图为某植物叶肉细胞光合作用示意图，图中①②③④表示相关物质。现有甲、乙两植株，甲叶色正常，乙为叶色黄化的突变植株，叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置于正常光照、温度、CO2浓度等条件相同的环境中，下列相关分析正确的是(　　)
A.被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB.只有接受ATP释放的能量，C3才可被NADPH还原C.如果突然增加光照强度，则短时间内②含量减少，③的含量增加D.如果突然增加光照强度，甲的叶肉细胞C3减少，乙的叶肉细胞④含量减少
4.(2024·安徽名校联考)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，图中PSBS是一种类囊体膜蛋白，它能感应类囊体腔内的高H＋浓度而被激活，激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转变成热能释放，从而防止强光对植物细胞造成损伤。
(1)绿叶中色素分离的原理是______________________________________________________________________________________________________________，叶绿素a主要吸收______________光。
不同的色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同
(2)图中的A是________，C是________。(3)若反应Ⅱ中G的浓度突然降低一半，短时间内C5的含量将________。如果追踪反应Ⅱ中相关元素的去向，常用_____________________________法。
同位素示踪(或“同位素标记”)
(4)过度光照会激活PSBS，直接抑制________过程，导致电子不能传递给________(填图中字母)，所以过量的光能将不能转变为化学能。
1.(2021·广东卷，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisc，下列叙述正确的是(　　)A.Rubisc存在于细胞质基质中B.激活Rubisc需要黑暗条件C.Rubisc催化CO2固定需要ATPD.Rubisc催化C5和CO2结合
2.(2020·天津卷，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　)A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
3.(2022·湖北卷，12)某植物的2种黄叶突变体表现型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量(单位：μg·g－1)，结果如表。下列有关叙述正确的是(　　)
A.两种突变体的出现增加了物种多样性B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强C.两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
4.(2022·重庆卷，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图 Ⅰ )。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
　　　　图Ⅰ　　　　　　　　　图Ⅱ
(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。
保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂
(2)在图 Ⅰ 实验基础上进行图 Ⅱ 实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验 Ⅱ 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图 Ⅲ 所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是___________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。
类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高