高中生物高考必修一 第三单元 第9讲

这是一份高中生物高考必修一 第三单元 第9讲，共33页。试卷主要包含了色素提取与分离，叶绿体的结构与功能，叶绿体中色素的种类与吸收光谱等内容，欢迎下载使用。

1.色素提取与分离
(1)实验原理
(2)实验流程
2.叶绿体的结构与功能
(1)结构模式图
3.叶绿体中色素的种类与吸收光谱
(1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。
(2)功能：吸收、传递(四种色素均吸收)、转化(只有极少数叶绿素a分子可转化)光能。
(3)吸光状况
①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
1.进行色素提取时滤纸条上的滤液细线为何不能被层析液没及？
提示 层析液为脂溶性有机溶剂，倘若层析液没及滤液细线，则会使滤纸条上色素溶解于层析液中，从而导致滤纸条上无色素带。
2.提取叶绿体中的色素，也可用右图所示的方法：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，则①～④依次对应哪种色素及颜色？
提示 ①——胡萝卜素(橙黄色) ②——叶黄素(黄色) ③——叶绿素a(蓝绿色) ④——叶绿素b(黄绿色)。
结合色素的提取与分离，考查科学思维和科学探究能力
1.(2013·海南卷，8)关于叶绿素提取的叙述，错误的是( )
A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B.加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏
C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素
D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
解析 菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D正确。
答案 C
2.(2019·焦作市新高三入学检测)迁移率(Rf)是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果(部分数据)。相关叙述正确的是( )
叶绿体中色素层析结果(部分数据)
A.可用无水乙醇、丙酮、石油醚等的混合试剂对色素进行分离
B.色素3的迁移率为0.2，若植物体缺Mg2＋，其含量会减少
C.在层析液中的溶解度最大的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4
D.可用根尖细胞作为该实验的材料
解析 无水乙醇和丙酮是提取色素使用的试剂，应用层析液分离色素，A错误；根据色素3的实验组1、2、3三组数据可求出平均移动距离为1.6，即Rf为0.2。根据Rf的大小可知，色素1是胡萝卜素，色素2是叶黄素，色素3是叶绿素a，色素4是叶绿素b，镁是合成叶绿素的原料，缺镁时叶绿素的含量会减少，B正确；溶解度越高，随层析液在滤纸条上扩散速度越快，即胡萝卜素的溶解度最高，扩散速度最快，C错误；根尖细胞没有叶绿体，因此不含有进行光合作用的色素，不能用来作为提取和分离叶绿体中色素的实验材料，D错误。
答案 B
叶绿体中色素的提取与分离四个常见异常现象原因分析
1.滤液绿色过浅的原因
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏
2.滤纸条色素带重叠的原因
①滤液细线不直；②滤液细线过粗。
3.滤纸条无色素带的原因
①忘记画滤液细线；
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
4.滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因
①忘记加CaCO3，导致叶绿素被破坏；
②所用叶片为黄叶。
围绕捕获光能的色素和结构，考查科学思维能力
3.(2017·全国卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
答案 A
4.(2016·全国卷Ⅱ，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
解析 叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。
答案 C
影响叶绿素合成的三大因素

考点二 光合作用的探究历程与光合作用的过程
1.光合作用的探究历程(连线)
答案 ①—A—b ②—C—a ③—E—f ④—D—c ⑤—F—e ⑥—B—d ⑦—G—g
如图1、2、3所示为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)请思考：
(1)图1中a～e可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？进行图1所示实验应事先对叶片作何处理，目的是什么？
(2)图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？
(3)图3所示实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？该实验对环境有何特殊要求？其目的是什么？实验结果怎样？可得出何种结论？
提示 (1)图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体；进行图1所示实验应事先将植株置于暗处作饥饿处理，以排除原有淀粉对实验结果的干扰。
(2)图2所示实验运用了同位素标记技术，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2。
(3)图3实验选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。该实验要在没有空气的黑暗环境中进行，其目的是排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰，实验结果是好氧细菌分布于叶绿体被光束照射的部位，由此证明叶绿体是光合作用的场所。
2.光反应与暗反应关系
图中显示光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供NADP＋和ADP、Pi。由此可得出没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也将受抑制。
■助学巧记
光合作用过程的“一、二、三、四”
3.光合作用和化能合成作用的比较
[重点·串讲整合]
1.光合作用C、H、O的转移途径
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化
■助学巧记
结合光合作用的探究历程，考查科学探究能力
1.下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是( )
A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2
解析 恩格尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的氧气量，C错误。
答案 C
2.下列有关光合作用的几个实验，哪一项实验结果是不可能出现的( )
解析 淀粉中的C来自参与光合作用的CO2；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；只含色素的提取液在光下不能合成淀粉，故加碘液检验时溶液不呈蓝色；由于实验前没有对绿叶进行饥饿处理，绿叶中可能仍留有淀粉，故用碘蒸气检验遮光处时遮光处可能呈蓝色。
答案 D
围绕光合作用过程及相关物质变化，考查科学思维能力
3.(2018·北京卷，3)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( )
A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化
C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气
解析 光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成[H]，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D项符合题意，A、C项不符合题意。结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被[H]还原，B项不符合题意。
答案 D
4.(2019·广东省中山市调研)如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是( )
A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中
B.①上产生的B物质移动到②参与C3的还原
C.②中产生的NADP＋移动到①上参与水的光解
D.①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原
解析 光合作用的场所是叶绿体，叶绿体通过光合作用将光能转变为化学能储存在有机物中，A正确；①类囊体膜上产生的B物质[H]移动到②叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B正确；②叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体膜上参与水的光解，C正确；①类囊体膜上产生的A物质ATP可用于C3的还原，而CO2的固定不需要消耗能量，D错误。
答案 D
考点三 光合作用的影响因素及应用
1.内部因素
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(补偿点：A′＜A,饱和点：B′＜B,应用：间作套种))
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分和矿质元素
(2)多因子变量对光合速率的影响
曲线分析
结合曲线模型考查单因素或多因素对光合速率的影响
1.(2014·全国卷Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题。
(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在A～B之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑__________这一因素的影响，并采取相应措施。
[慧眼识图 获取信息]
答案 (1)0 a、b和c (2)光强 (3)大于 (4)光强
2.(2018·全国卷Ⅰ，30)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_____________________________________
____________________________________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
解析 (1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。
答案 (1)甲 (2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
(3)乙 (4)CO2
巧借光合速率的影响因素及其应用考查科学探究能力
3.(2019·四川南充诊断)大棚果蔬种植是一种比较常见的技术，它因有较好的保温性能、利于提高作物产量等优点而深受人们喜爱，具有较好的市场前景。请分析回答：
(1)大棚种植蔬菜水果时，最好应选择________颜色(白色、红色、蓝色)的玻璃或塑料薄膜作棚顶。
(2)有些果蔬大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在阴雨天的白天也会开灯，这样做的好处是________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)为达到增产的目的，晴天对大棚内温度控制的方法是__________________，这样操作白天可尽量提高光合作用强度，夜晚可尽量降低呼吸作用强度。
(4)有机食品是国标上对无污染天然食品比较统一的提法。大棚有机蔬菜种植时，菜农广施农家肥(有机肥)，这样既减少污染，又可以通过________达到增产的目的。(5)合理密植有利于获得高产。如下图所示，要想获得果蔬高产，叶面积指数(单位土地面积上叶面积的数量，指数越大表示植物交错程度越大)应控制在________左右。
答案 (1)白色
(2)叶绿素吸收最多的是光谱中的红光和蓝紫光，这样有助于光的吸收，提高光合作用强度(答到提高光合作用强度即可)
(3)适当提高昼夜温差(或白天适当提高温度，夜晚适当降低温度)(答到增大昼夜温差即可)
(4)适当提高二氧化碳浓度，增大光合作用(答到补充二氧化碳浓度即可)
(5)4
4.(2019·山西太原模拟)某生物兴趣小组为探究绿色植物的光合作用和呼吸作用，设计了如图实验装置，请分析作答：
(1)甲和乙构成对照试验，自变量是________，探究的是________；甲和丙可构成一组对照试验，实验的变量是________，可以证明________。
(2)氧气有________的特性，甲装置试管中收集的气体可以使________，说明绿色植物的光合作用释放出氧气。
(3)有同学利用甲装置进行了进一步探究，实验结果如表：
据实验结果分析，得出的结论是________________。据此结论，若要提高大棚作物的产量，可以采取的措施是________________。
(4)利用丁装置探究绿色植物的呼吸作用时，应对装置进行________处理。一段时间后，玻璃管中的红墨水滴向________(填“左”或“右”)移动。原因是____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)光照 光照对金鱼藻光合作用的影响 植物 在有光条件下氧气是由绿色植物释放出来的
(2)助燃 带火星卫生香复燃
(3)光照越强，光合作用越强 适当增加光照强度
(4)遮光 向右(或右方) 在遮光时，叶片细胞呼吸作用消耗一定量的O2，同时产生的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了
澄清易混易错·强化科学思维
[易错易混]
易错点1 混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择
点拨 为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光。然而，为避免白炽灯光中黄、绿光利用率较低，阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。
易错点2 同一植物光照时间相等光合产量不一定相等
点拨 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用。甲：一直光照10分钟(暗反应时间为10分钟)；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲或