2018-2019版高中生物 第三章 細胞的代謝 第五節(jié) 光合作用 第1課時學案 浙科版必修1.doc

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第1課時光合作用概述葉綠素和其他色素知識內容學考要求選考要求光合作用的概念、階段、場所和產(chǎn)物bb色素的種類、顏色和吸收光譜aa活動：光合色素的提取和分離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離”，說出葉綠體中色素的提取和分離方法及其性質。方式一玉米中有時會出現(xiàn)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，待種子中的營養(yǎng)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”，太陽光是地球上所有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，最終形成有機物供給其他生物利用，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(yǎng)生物和異養(yǎng)生物(1)自養(yǎng)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(fā)育和繁殖提供物質和能量的一類生物。如植物、藻類和某些細菌。(2)異養(yǎng)生物：直接或間接依靠自養(yǎng)生物的光合產(chǎn)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(2)光合作用的場所葉綠體的結構和功能外膜，內膜，基粒(由類囊體構成)，基質。(3)光合作用的總方程式：6CO212H2OC6H12O66H2O6O2。(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)外膜和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)由類囊體堆疊而成基粒，增大了受光面積。(3)類囊體的光合膜上分布著能夠吸收、傳遞和轉化光能的色素。(4)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)生物；光合作用是多個反應的總和，不是細胞呼吸的逆反應；不是所有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(shù)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，都是分許多步驟進行的，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()A1具有選擇透性B吸收光能的色素分布在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；吸收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2色素顏色與光的關系：其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，幾乎不吸收綠光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。3色素的功能：吸收、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，原因是氣候變冷，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吸收光譜(1)葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。(2)葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光吸收量大，對其他可見光并非不吸收，只是吸收量較少。例3如圖為用分光光度計測定葉片中兩類色素吸收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解析葉綠素能吸收短波的藍紫光和長波的紅光，類胡蘿卜素主要吸收短波的藍紫光。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吸收C通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用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吸收，進而參與葉綠素的合成，B正確；一般情況下，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；葉綠素的合成需要光，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(xiàn)出來，因而葉片呈黃色，D正確。三、光合色素的提取與分離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)分離原理：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實驗流程提取色素：新鮮葉片烘干粉碎后，取2 g放入研缽中加入少量SiO2、CaCO3和23 mL 95%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畫濾液細線色素分離觀察結果：濾紙條上色素帶有四條實驗點撥1實驗中的注意事項及操作目的項目操作過程操作目的提取色素選取新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高將新鮮的菠菜葉烘干、粉碎成干粉，研磨時加入23 mL 95%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保護葉綠素迅速充分研磨防止溶劑揮發(fā)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離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、直使分離的色素帶平齊，不重疊濾液細線干燥后重復畫34次使分離的色素帶清晰便于觀察濾液細線不能觸及層析液防止色素直接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吸收例5(2018浙江學軍中學模擬)為研究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(、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，C錯誤；色素分離過程中如果濾液線觸及石油醚，色素會溶解在層析液中，D錯誤。例6(2018紹興模擬)如圖是利用新鮮菠菜葉進行“光合色素的提取和分離”活動時得到的結果，出現(xiàn)該實驗結果的原因可能是()A用70%乙醇作為提取液B研磨時未加SiO2C研磨時未加CaCO3D分離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，如果70%乙醇作為提取液，則各種色素的含量都會減少，可是圖示胡蘿卜素和葉黃素含量都不低，A錯誤；如果研磨時未加SiO2，那么各種色素的含量都會減少，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(chǎn)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；若分離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離實驗的異?，F(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低。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忘記畫濾液細線。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(yǎng)生物都是真核生物B異養(yǎng)生物都是動物C能進行細胞呼吸的生物是異養(yǎng)生物D能進行光合作用的生物是自養(yǎng)生物答案D解析自養(yǎng)生物不都是真核生物，如藍細菌；異養(yǎng)生物不都是動物，如酵母菌；自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物都能進行細胞呼吸；能進行光合作用的生物是自養(yǎng)生物。2下列關于葉綠體基粒的說法中，正確的一組是()每個葉綠體基粒含有幾個到幾十個類囊體基粒的膜上有進行光合作用的色素基粒附著在內膜的突起嵴上光合作用有關的酶全都分布在基粒上A B C D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能避免葉綠素被破壞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避免葉綠素被破壞。4在“光合色素的提取與分離”實驗中，正確的操作順序應該是()A進行紙層析制取濾液在濾紙條上畫線將實驗材料研磨B制取濾液進行紙層析在濾紙條上畫線取濾液再畫線C將實驗材料剪碎、研磨在濾紙條上畫線制取濾液進行紙層析D將實驗材料剪碎、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，排除A項；制備濾液時，需要先將實驗材料剪碎、研磨，故答案為D。5下面是“綠葉中色素的提取和分離”實驗的部分材料和用具。據(jù)圖回答：(1)圖中步驟加入研缽內的物質為：A 10 mL，作用是 ；B 少許，作用是使研磨充分；C 少許，作用是 。(2)圖中步驟將研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有 。(3)圖中步驟剪去兩角的作用是 ，畫濾液細線的要求是 。(4)圖中步驟中加蓋的目的是 ；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(fā)葉綠素a胡蘿卜素解析(1)研磨時需要加入3種物質：10 mL 95%的乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使細胞和葉綠體破碎以便充分研磨；細胞研磨破碎后，會溢出有機酸，為防止葉綠素被破壞，研磨時需要加入少許碳酸鈣來中和有機酸。(2)過濾研磨液時，漏斗基部通常使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，從而達到分離色素的目的。由于層析液有毒，且可以揮發(fā)，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吸收紅光、藍紫光，胡蘿卜素、葉黃素主要吸收藍紫光，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離實驗的操作，正確的是()A使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23次D研磨葉片時，用體積分數(shù)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(shù)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離”的實驗時，不讓層析液沒及濾液細線的原因是()A濾紙上幾種色素會擴散不均勻而影響實驗結果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實驗失敗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?；ㄔ诤诎抵蟹胖靡粫円?，然后利用下圖裝置進行實驗。該實驗不能用于驗證()A光合作用需要CO2 B光合作用能產(chǎn)生O2C光合作用需要光 D光合作用需要葉綠體答案B解析分析題圖可知，鋁箔可遮光，NaOH可吸收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需要CO2、是否需光、是否需葉綠體，但不能用于驗證是否能產(chǎn)生O2。5.如圖是紙層析法分離葉綠體中色素的裝置圖，層析后會得到不同的色素帶，在暗室內用紅光照射四條色素帶，可以看到較暗的是()A BC D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吸收藍紫光，葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍紫光，用紅光照射，葉綠素a和葉綠素b吸收紅光較多，因此、呈暗色。6某同學從楊樹葉片中提取并分離得到4種色素樣品，經(jīng)測定得到下列吸收光譜圖，其中屬于葉綠素b的吸收光譜的是(注：縱坐標為吸收光能的百分比)()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，其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，400500 nm為藍紫光區(qū)，600700 nm為紅光區(qū)，所以答案為A。能力提升7(2018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CMg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(chǎn)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(chǎn)生的CO2被同一細胞的葉綠體利用時穿過的膜層數(shù)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(xiàn)有四個實驗裝置，若要驗證綠色開花植物產(chǎn)生O2需要光和驗證O2是否由綠色植物釋放，則應選用的實驗組合分別是()A和 B和 C和 D和答案B解析要驗證綠色開花植物產(chǎn)生O2需要光，那么在該實驗中的自變量是有無光照，實驗組和對照組的其他無關變量都應該控制相同且適宜，如植物的種類、數(shù)量等，所以選擇做對照。在驗證O2是否由綠色植物釋放的實驗中，自變量是綠色植物，因此應該選擇做對照。10關于光合色素提取和分離實驗的敘述，正確的是()A菠菜綠葉可被用作色素提取的材料，在使用前用清水浸泡清洗提取效果會更好B加入少許CaCO3能避免類胡蘿卜素被破壞C色素分離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實驗，分離色素時(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能避免葉綠素被破壞，B錯誤；色素分離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實驗，分離色素時(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離”實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學對相關試劑的使用情況如下表所示(“”表示使用，“”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實驗結果依次應為()甲乙丙丁95%的乙醇水CaCO3SiO2A BC D答案B解析色素提取中，SiO2可使研磨充分，CaCO3可保護葉綠素免受破壞，95%的乙醇用于溶解色素，色素不溶于蒸餾水。因此，甲同學不能提取出色素；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減少，色素帶變窄，而類胡蘿卜素受影響較小，色素帶幾乎無變化；丁同學因未加入SiO2而導致提取不充分，分離時各色素帶都變窄。12如圖是20世紀40年代美國科學家魯賓和卡門采用同位素標記法研究光合作用的示意圖。他們用氧的同位素(18O)分別標記H2O和CO2，使它們分別成為HO和C18O2，然后按示意圖做實驗。請對實驗作出必要說明。(1)在小球藻進行光合作用過程中，向第一組提供的物質是 和 ；向第二組提供的物質是 和 ；向兩組共同提供的是 。(2)圖中a和b分別代表 和 。(3)這個實驗說明了 。答案(1)H2OC18O2HOCO2光能和小球藻(2)O218O2(3)光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧全部來自水解析提供給第一組的物質是H2O和C18O2，提供給第二組的是HO和CO2。向兩組共同提供的是光能、小球藻。雖然向每組提供的水和二氧化碳都含有氧，但通過同位素的不同標記，使光合作用釋放出的氧氣為a和b兩種。兩位科學家的實驗結果是a為O2，而b為18O2。13實驗測得小麥在不同波長的光照下光合速率的變化和小麥植株中葉綠素a對不同波長光線的相對吸收量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)制成如圖所示的曲線圖。請據(jù)圖完成下列問題：(1)從圖中可看出葉綠素a主要吸收 光和 光。(2)在波長為450 nm光照下的產(chǎn)糖速率比在波長為700 nm光照下的速率 ；在波長為425 nm光照下的氧氣釋放速率比在波長為650 nm光照下的速率 。(3)在波長為750 nm到800 nm光照下的光合速率為零，其最可能的原因是 。答案(1)紅藍紫(2)高低(3)葉綠素a不吸收該波段的有色光解析(1)由圖可知，葉綠素a主要吸收藍紫光和紅光。(2)從圖中的光合速率曲線可知，在波長為450 nm光照下的光合速率比在波長為700 nm光照下的高，故前者的產(chǎn)糖速率比后者高。又因為在波長為425 nm光照下的光合速率比在波長為650 nm光照下的低，故前者氧氣的釋放速率比后者低。(3)在波長為750 nm到800 nm光照下，葉綠素a對光吸收量為零，導致光合速率也為零，說明葉綠素a不吸收該波段的有色光。