第3单元 第3课时 叶绿体与光能的捕获-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

细胞中能量的转换和利用 第三单元 第3课时　叶绿体与光能的捕获 [课标要求]　活动：提取和分离叶绿体中的光合色素。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 提取和分离绿叶中的色素 叶绿体的结构适于光合作用 考点二 考点一 课时作业 巩固训练 高考演练 素能提升 课堂落实——10分钟自纠自查 提取和分离绿叶中的色素 考点一 归纳 梳理必备知识 1．提取和分离叶绿体中的光合色素 (1)实验原理 有机溶剂(如无水乙醇) 溶解度 (2)实验步骤 二氧化硅 碳酸钙　 扩散均匀 (3)实验结果 最少 最低 最慢 2．色素提取与分离的3点提醒 (1)迅速研磨是为了防止乙醇挥发过多，充分研磨是为了充分破坏叶绿体，使色素充分释放。 (2)无水乙醇只能用于提取色素，而不能用于色素的分离。 (3)可以选择溶解性较好的有机溶剂如汽油或丙酮代替提取液或层析液。 3．绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 突破 强化关键能力 1．某中学学生用红苋菜和某种层析液做“叶片中色素的提取和分离”实验，相关叙述正确的是(　　) A．色素提取时要及时加入CaCO3，以保护类胡萝卜素 B．为了排除层析液可能带来的颜色影响，可设置空白对照组 C．纸层析法分离色素的原理是不同色素在无水乙醇(或丙酮)中溶解度不同 D．滤纸条上层析法分离最终会得到两种色素，且分离时间不宜过长 B 提取光合色素加入CaCO3的目的是保护叶绿素，A错误；可设置空白对照组排除层析液本身的颜色对实验结果的影响，B正确；纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，C错误；滤纸条上层析法分离最终会得到四种色素，叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，D错误。 2．为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是(　　) A．色素1、2、3、4难溶于水， 易溶于有机溶剂，色素5易溶于水 B．色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中，色素5可能存在于液泡中 C.色素1和2主要吸收蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光和红光 D．色素1在层析液中的溶解度最小，色素4在层析液中溶解度最大 D 色素1、2、3、4在层析液中具有不同 的溶解度，推测是光合色素，光合色 素易溶于有机溶剂，分布在叶绿体中； 根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素，色素5易溶于水，A、B正确；色素1、2、3、4是光合色素，依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，C正确；根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明色素1在层析液中的溶解度最大，而色素4距离起点最近，说明色素4在层析液中的溶解度最小，D错误。 叶绿体的结构适于光合作用 考点二 归纳 梳理必备知识 1．叶绿体中色素的吸收光谱分析 由图可以看出： 可见光 红光和蓝紫光　 蓝紫光 2．叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构模式图 光反应 暗反应 (2)叶绿体的功能 外膜　 叶绿体基质 暗反应 类囊体 光合作用 光束照射 所有受光 1．(必修1 P87图3－2－8、“跨学科视角”)(1)从叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱图可知，叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a________(填“宽”或“窄”)。 宽 拓展 深挖教材细节 (2)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？ 提示：(2)这种波长的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用合成有机物。 (3)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。 材料　藻类中色素种类及光在海水中的分布 藻类 色素种类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层存在红光和蓝紫光 褐藻 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层存在绿光和蓝紫光 红藻 叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素 藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光 深水层存在蓝紫光 提示：(3)这种现象与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。 2．(必修1 P85“积极思维”)恩格尔曼实验分析 (1)恩格尔曼在选材上有什么巧妙之处？ 提示：(1)选择水绵和能运动的好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋排列的带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。 (2)恩格尔曼在实验设计上有什么巧妙之处？ 提示：(2)没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。 突破 强化关键能力 1．图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列叙述错误的是(　　) A．图乙所示结构取自图甲中的③，叶绿体以此形式扩大膜的面积 B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上 C．图乙光合色素中，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光 D．图甲中④是消耗NADPH和ATP的场所 B 图甲中的③是类囊体，图乙所示结 构含有光合色素，光合色素分布在 类囊体膜上，所以图乙表示类囊体 膜，类囊体堆叠成基粒，叶绿体以 此形式扩大膜的面积，A正确；光合作用分为光反应和暗反应阶段，光反应场所是类囊体膜，类囊体膜上含有光反应所需的酶，暗反应场所是叶绿体基质，与暗反应有关的酶分布在叶绿体基质中，B错误；图乙光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，C正确；图甲中④是叶绿体基质，是暗反应的场所，消耗NADPH和ATP，D正确。 2．在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料，测定不同生育期叶片中叶绿素含量，结果如表所示。由数据可知，下列推测或叙述错误的是(　　) 氮含量 /(kg·hm-2) 叶绿素含量/(mg·g-1) 苗期 开花坐果期 盛果期 末果期 100 3.38 7.30 9.52 7.12 180 3.38 7.53 11.37 7.88 360 3.48 8.06 12.31 8.34 540 3.54 7.23 11.48 9.62 A.叶片中叶绿素含量常用来表征作物的生长状况 B．叶绿素含量随着生育期的推进呈现先增加后下降的趋势 C．肥料中氮含量越高，越有利于黄瓜叶片中叶绿素的形成 D．盛果期叶绿素含量较高可能与有机物在果实中积累有关 答案：C 由表格数据可知，在一定范围内，随着肥料中氮含量的增加，叶片中叶绿素的含量增加，但氮含量超过一定浓度后，叶绿素的含量反而下降，C错误。 影响叶绿素合成因素的分析 高考演练 素能提升 2 3 1 1．(2020·江苏卷，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　) A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂 B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏 C．研磨时添加石英砂有助于色素提取 D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散 B 2 3 1 无水乙醇可作为提取叶绿体色素的溶剂，A正确；研磨时要加入碳酸钙(CaCO3)，防止叶绿素被破坏，B错误；研磨时添加石英砂，能够使研磨充分，有助于色素的提取，C正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D正确。 2 3 1 2．(2023·全国乙卷，2)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　) A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 D 2 3 1 叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；叶绿素和类胡萝卜素属于光合色素，均存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，D错误。 2 3 1 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(　　) 植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1 235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.35 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 答案：D 2 3 1 2 3 1 两种突变体之间并无生殖隔离，仍属同一物种，只能体现遗传多样性，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量差异，可能是同一个基因突变方向不同导致的，C错误；野生型的叶绿素与类胡萝卜素的比值为4.19，叶绿素含量较高，叶片呈绿色，突变体叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，此时叶片呈黄色，D正确。 课堂落实——10分钟自纠自查 一、易错易混诊断 1．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素，都只吸收红光和蓝紫光。( ) 2．植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。 ( ) 3．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。 ( ) × × × 二、情境长句设问 恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。他发现好氧细菌只向被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在所有受光的部位。请回答下列问题。 (1)恩格尔曼的实验设计非常巧妙，试从实验材料的角度进行分析 ①水绵的___________________________，便于观察。 ②可通过观察____________________准确判定光合作用进行的部位。 叶绿体呈螺旋排列的带状 好氧细菌的集中分布 (1)①用水绵作为实验材料是因为水绵的叶绿体呈螺旋排列的带状，便于观察；②水绵进行光合作用产生氧气，好氧细菌因需氧而集中在水绵产生氧气部位，故可通过观察好氧细菌的集中分布判断水绵光合作用的部位。 (2)在研究不同光质与光合作用的关系时，恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在M________________光区域(填光的类型)。某同学对好氧细菌聚集在M光区域有如下两种解释：①好氧细菌趋氧引起的；②好氧细菌趋M光区域引起的。请你补充实验排除解释②，要求简要写出实验思路和预期结果。  实验思路：____________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________。 预期结果：___________________________________。 红光和蓝紫 把载有死水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，之后用透过三棱镜的光(M光/红光和蓝紫光)照射临时装片，一段时间后观察装片中好氧细菌分布情况 好氧细菌均匀地分布在死水绵周围 (2)叶绿体主要吸收红光与蓝紫光进行光合作用，故好氧细菌会聚集在红光和蓝紫光区域；该实验要排除好氧菌趋M光区域的可能性，实验设计中要排除氧气对实验结果的干扰，故设置以下实验。实验思路：把载有死水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，之后用透过三棱镜的光(M光/红光和蓝紫光)照射临时装片，一段时间后观察装片中好氧细菌分布情况。预期结果：好氧细菌均匀地分布在死水绵周围。 课时作业 巩固训练 47 2 3 5 6 7 8 9 1 4 一、选择题 1．(2024·江苏盐城模拟)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　) A．使用未剪去叶柄的叶片将会导致提取液颜色变浅 B．提取的色素溶液中要及时加入CaCO3，以保护叶绿素 C．画滤液细线时应连续多次画线，以使色素分离现象更清晰 D．使用层析液分离红苋菜叶片的色素，红色将散布于四条色素带边缘 A 2 3 5 6 7 8 9 1 4 2．采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述正确的是(　　) A．应在研磨叶片后添加适量CaCO3防止叶绿素被破坏 B．添加石英砂、加快研磨速度和延长研磨时间均有助于充分提取色素 C．分离色素时需沿铅笔细线在滤纸条上画一条细而直的滤液细线 D．滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带，黄绿色的条带最粗 C 2 3 5 6 7 8 9 1 4 3．下列关于植物色素的叙述正确的是(　　) A．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光 B．花青素存在于植物的细胞内液中，在不同的温度条件下显色各异 C．植物光敏色素是色素—蛋白复合体，能够吸收、传递、转化光能 D．用艾叶和糯米粉做青团时，添加果醋可以使青团颜色更加翠绿 A 2 3 5 6 7 8 9 1 4 叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A正确；花青素存在于植物的液泡(细胞液)中，在不同的pH条件下显色各异，B错误；植物光敏色素作为接受光信号的蛋白质类受体，不能吸收、传递和转化光能，C错误；用艾叶和糯米粉做青团时，添加果醋可以使青团颜色褪色，即使青团颜色变浅，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 4．(2024·江苏泰州模拟)光是绿色植物正常生命活动的必需条件，植物吸收不同颜色(波长)的光可产生不同的效果。下列相关说法错误的是(　　) A．分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色 B．暗中萌发生长的玉米幼苗含有叶绿素，不含类胡萝卜素 C．离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会发生放氧反应 D．蓝光能参与光合作用，也可作为信号调节植物生长发育 B 2 3 5 6 7 8 9 1 4 分布在叶肉细胞叶绿体和液泡的色素可影响叶片颜色，A正确；暗中萌发生长的玉米幼苗含有类胡萝卜素，几乎不含叶绿素，B错误；叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素可以吸收红光和蓝紫光，因此离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会进行光合作用释放氧气，C正确；叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，因此蓝光能参与光合作用；光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 5．(2024·江苏扬州模拟)某科研团队获得了水稻的叶黄素缺失突变体。对其叶片进行了红光照射、光吸收测定和色素层析条带分析(从下至上)，与正常叶片相比，实验结果是(　　) A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条 D 2 3 5 6 7 8 9 1 4 6．如图是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)。下列相关叙述不正确的是(　　) A.实验研磨中若加入的二氧化硅过少， 可能会导致色素条带颜色变浅 B．若植物缺Mg或N，都会导致 Ⅲ、Ⅳ色素条带变窄 C．Ⅰ、Ⅱ色素带的色素能吸收红光，并用于光反应中ATP的合成 D．与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄 C 2 3 5 6 7 8 9 1 4 7．(多选)提取光合色素，进行纸层析分离。对该实验现象或操作的解释，错误的是( 　　) A．未见分离后的色素带，可能是分离时层析液没过了滤液细线 B．研磨时加入二氧化硅，可以防止研磨过程中叶绿素被破坏 C．提取液呈绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 D．胡萝卜素在滤纸上扩散最快，是因为其在提取液中的溶解度最高 BCD 2 3 5 6 7 8 9 1 4 层析后未见色素带，可能是分离时层析液没过了滤液细线，致使光合色素溶于层析液，A正确；研磨时加入CaCO3是为了保护叶绿素，加入二氧化硅是为了研磨更充分，B错误；提取液呈绿色是由于叶绿素几乎不吸收绿光而被反射出来，C错误；根据色素分离的原理可知，胡萝卜素在滤纸上扩散最快，是因为其在层析液中的溶解度最高，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 8．(多选)科研人员以中华蚊母树为试验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如表。下列相关叙述正确的是(　　) 提取方法 叶绿素a/mg·g-1 叶绿素b/mg·g-1 总叶绿素/mg·g-1 方法1 (液氮法) 0.55 0.17 0.72 方法2 (研磨法) 0.49 0.16 0.65 方法3 (浸提法) 0.16 0.13 0.29 2 3 5 6 7 8 9 1 4 A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C．方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D．三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素 答案：ABD 2 3 5 6 7 8 9 1 4 液氮可以使叶片迅速冰冻，可以使细胞破碎充分；操作时间短，提高提取率，A正确；通过研磨法提取色素，会损失一定量的色素，B正确；通过浸提法提取色素，主要是浸提液的种类和浸提时间影响色素的提取量，C错误；色素可以溶解于有机溶剂中，所以可以用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 二、非选择题 9．研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%。图1表示在最适温度、不同光照强度下该突变体和普通莲藕的净光合速率。气孔可以根据环境的变化来调节开度的大小，使植物在损失水分较少的条件下获取最多的CO2。图2中A、B表示某光照强度下该突变体与普通莲藕的气孔导度和胞间CO2浓度。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 (1)提取分离叶绿体色素时层析液的作用是________________，突变体与普通莲藕相比，色素提取液经纸层析后发现有2条色素带变窄，则这两条色素带颜色是_________________________。 分离色素 蓝绿色和黄绿色 (1)提取分离叶绿体色素时层析液的作用是分离色素；分析题意，突变体叶绿素含量仅为普通莲藕的56%，即突变体的叶绿素减少，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，表现为蓝绿色和黄绿色。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 (2)图1中光照强度小于a时，突变体的净光合速率低于普通莲藕，据题意推测引起这种差异的主要原因是______________________________。 突变体的叶绿素含量较低 (2)由于该突变体叶绿素含量较低仅为普通莲藕的56%，其叶绿素含量较低，导致光反应强度较低，因而在光照强度低于a时，突变体的净光合速率低于普通莲藕。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 (3)图2是在图1中________(填“>a”“＝a”或“<a”)光照强度下测的结果。气孔张开原因是保卫细胞光合产物增加及其对K＋、Cl－吸收量增加，从而导致保卫细胞______________________。据图2可知，该光照强度下，气孔导度________(填“是”或“不是”)限制普通莲藕光合作用的主要因素。 >a 渗透压升高，吸水膨胀 不是 2 3 5 6 7 8 9 1 4 (3)图2突变体的气孔导度大于普通莲藕，而胞间二氧化碳浓度相同，此时突变体在单位时间内固定的CO2更多，即光合作用更旺盛，结合图1可知，应是>a光照强度下测的结果；气孔张开原因是保卫细胞光合产物增加及其对K＋、Cl－吸收量增加，从而导致保卫细胞渗透压升高，吸水膨胀；据图2可知，突变体的气孔导度大于普通莲藕，而胞间二氧化碳浓度相同，说明该光照强度下，气孔导度不是限制普通莲藕光合作用的主要因素。 2 3 5 6 7 8 9 1 4 (4)莲藕叶肉细胞中固定CO2的场所是_______________。本研究中的净光合速率是以_____________________________________为观测指标，图1条件下，光照强度大于a时，限制突变体光合作用的外因是______________________。 叶绿体基质 单位叶面积、单位时间CO2的吸收量 光照强度、CO2浓度 2 3 5 6 7 8 9 1 4 (4)莲藕叶肉细胞中暗反应阶段固定CO2的场所是叶绿体基质；该研究中的净光合速率可以用单位叶面积、单位时间CO2的吸收量为观测指标，图1条件下，光照强度大于a时，限制突变体光合作用的外因是光照强度、CO2浓度。 $$