第14讲　捕获光能的色素和结构2025.6.4

第14讲　捕获光能的色素和结构 高中总复习·生物学 1 1. 活动：绿叶中色素的提取和分离。 2. 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量。 课程标准 考情分析 捕获光能的色素 2024·广东·T3　2024·贵州·T3　2024·江苏·T20　2024·河北·T19 2023·江苏·T12　2023·全国乙·T2　2023·海南·T16　2023·全国甲·T29 3 1. 分布：叶绿体的类囊体薄膜上。 2. 功能：吸收、传递和转化光能。 注意：这里的色素是指参与光合作用的色素，不包括液泡中的色素；并非所有的植物细胞都用含有光合色素；能转化光能的色素是少数处于特殊状态的叶绿素a 捕获光能的色素 1.绿叶中色素提取的原理是什么；色素分离的原理是什么（重点记忆） 2.为何选用新鲜的绿叶，否则会导致什么结果？ 3.研磨时加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇的作用是什么？ 4.使用单层尼龙布目的；及时用棉塞将试管口封严的目的；过滤时为什么将一块尼龙布改成纱布可以吗？ 5.滤纸条剪角的目的？ 6.画滤液细线的要求（3个字）；待滤液干后，重复1-2次的目的？ 7.层析时层析液为何不能没过滤液细线？ 8.滤纸条上有几条色素带，它们是按照什么次序分布的？ 9.绿叶中的色素在层析液中溶解度大小排序如何？ 10.绿叶中的哪一种色素含量最多？那个色素扩散速度最快？ 11.如果滤纸条上没有色素带，可能的原因是什么？ 12.如果滤纸条上色素带颜色偏浅，可能的原因是什么？ 13.滤纸条色素带重叠的原因；滤纸条看不到色素带的原因； 滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因？ 绿叶中色素的提取与分离 1. 破考点·抓必备 2. 研真题·扣教材 3. 验收效·提能力 目录 Contents 01 破考点·抓必备 梳理归纳， 巩固基本知识 目 录 考点一　捕获光能的色素 1. 绿叶中色素的提取和分离 c c 实验原理 提取 分离 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。 不同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，溶解度低的色素随层析液在滤纸上扩散得慢。 目 录 高中总复习·生物学 1）提取绿叶中的色素 a. 称取绿叶5g，剪碎，放在研钵中。 2. 实验步骤 b. 加入少许SiO2 、CaCO3，再加入5~10毫升无水乙醇， 进行迅速、充分的研磨。 少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇 迅速、充分的研磨 注意：实验中加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇的目的各是什么？ SiO2—有助于研磨得充分 CaCO3 —防止研磨中色素被破坏 无水乙醇—溶解色素 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。 收集滤液,封口。 c. 过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布），获取绿色滤液，及时用棉塞将试管口封严。 注意： （1）使用单层尼龙布目的：过滤叶脉及二氧化硅等，得到含有 色素的滤液。 （2）及时用棉塞将试管口封严的目的：防止乙醇挥发，叶绿素 氧化分解。 （3）过滤时将一块尼龙布改成纱布可以吗？ 不可以改用纱布，因为纱布吸水性较好，并且色素留在了 纱布上。 2）制备滤纸条 画铅笔细线 将干燥的定性滤纸剪成稍小于试管长与直径的滤纸条，将一端减去两角，并在距这一端1厘米处用铅笔画一条细线。 铅笔线 1cm处 剪角的目的：防止两侧色素扩散快，色素带不整齐 3）画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线（也可以将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，重复1-2次 滤液细线 要求：细、直、齐。 待滤液干后，重复1-2次的目的：积累更多色素，使色素分离效果更明显。 将适量层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。（注意：滤液细线不能触及层析液，以防止色素溶解于层析液中而无法分离；用培养皿盖住的目的是防止层析液挥发）。 插滤纸条 层析液 培养皿 4）分离绿叶中的色素 5）观察与记录 实验结果 实验步骤（读一读） c c 目 录 高中总复习·生物学 提醒 ①提取与分离是两个不同过程，原理不同，操作不同。 ②研磨时加CaCO3是为了保护叶绿素。 ③过滤时漏斗基部的单层尼龙布不能用滤纸代替，因为滤纸的吸附性强， 会导致滤液中色素的浓度过低。 目 录 高中总复习·生物学 3. 实验结果及分析 c 目 录 高中总复习·生物学 (1) 收集到的滤液绿色过浅的原因分析: ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分; ②使用放置数天的绿叶，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提取色素); ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 (2) 滤纸条色素带重叠原因分析：滤液细线未干就重复划线，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。 (3)滤纸条看不到色素带原因分析: 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) 滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带原因分析：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 归纳：绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析（大本73） 4. 叶绿体中色素的吸收光谱分析 c c 目 录 高中总复习·生物学 由图可以看出： c c 注意：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，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 色素种类 吸收光 元素组成 叶绿素 (约占3/4) 叶绿素a(蓝绿色) 吸收红光和蓝紫色 C、H、O、N、Mg 叶绿素b(黄绿色) 吸收红光和蓝紫光 C、H、O、N、Mg 类胡萝卜素(约占1/4) 胡萝卜素(橙黄色) 吸收蓝紫光 C、H 叶黄素(黄色) 吸收蓝紫光 C、H、O 目 录 高中总复习·生物学 ①光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中生长的叶呈黄色。 ②温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 ③必需元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶 绿素无法合成，叶片变黄。 ④水：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解。 影响叶绿素合成的因素（大本73） 叶绿素被破坏后，较稳定的类胡萝卜素的颜色显现出来，因此秋天气温降低，叶片会变黄。 拓展 1. （必修1 P97正文）植物叶片呈现绿色是因为含有绿色的色素，白化叶 片不含叶绿素。 （　√　） 2. （必修1 P98～99探究·实践）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙 醇中，所以用无水乙醇分离绿叶中的色素。 （　×　） 提示：因色素易溶于有机溶剂，所以无水乙醇在色素的提取和分离实验中 起到提取色素的作用。 √ × 目 录 高中总复习·生物学 3. （必修1 P98～99探究·实践）未加入CaCO3，叶绿素会被破坏。 （　√　） 4. （必修1 P99学科交叉）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。 （　×　） 提示：波长大于760 nm的光是红外光，一般情况下，光合作用所利用的光 都是可见光。 5. （必修1 P99正文）叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。 （　√　） 6. （必修1 P99正文）叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。 （　×　） 提示：叶片黄化，叶绿素减少，叶绿体对红光的吸收减少。 √ × √ × 目 录 高中总复习·生物学 1. 〔多选〕（2025·辽宁抚顺模拟）叶黄素是一种存在于人眼视网膜上的 类胡萝卜素，具有抗氧化活性和减少可见光损伤视网膜的功能。下列相关 叙述错误的是（　　） A. 叶黄素可减少光损伤视网膜与其主要吸收红光有关 B. 绿色植物叶肉细胞中的叶黄素主要分布在类囊体膜上 C. 在层析液中，叶黄素的溶解度大于叶绿素的 D. 秋季叶片变黄主要与叶片不能合成叶绿素有关 √ √ 目 录 高中总复习·生物学 解析： 　叶黄素是一种类胡萝卜素，主要吸收的可见光为蓝紫光， A错误；叶绿体中的光合色素是脂溶性的，主要分布在类囊体膜上，B 正确；叶黄素在滤纸条上的扩散速度比叶绿素快，说明叶黄素在层析 液中的溶解度大于叶绿素，C正确；秋季叶片变黄主要与叶绿素的分解 增多有关，D错误。 目 录 高中总复习·生物学 题后归纳 影响叶绿素合成的三大因素 目 录 高中总复习·生物学 2. 以新鲜菠菜叶为材料进行绿叶中色素的提取和分离实验，某小组得到如 图所示结果。下列关于该结果的分析，正确的是　 （　　） A. 是正确操作后得到的理想结果 B. 可能是研磨时未加入CaCO3导致 C. 可能是研磨时未加入SiO2导致 D. 可能是提取时加入过量的无水乙醇 √ 目 录 高中总复习·生物学 解析： 　根据各色素的溶解度，从点样处自左到右分别为叶绿素b、叶绿 素a、叶黄素、胡萝卜素，正常情况下叶绿素的含量多于类胡萝卜素，而图 中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，A错误；图中叶绿素含量比类胡萝卜 素含量低，可能是因为研磨时未加入CaCO3，导致部分叶绿素被破坏，B 正确；研磨时未加入SiO2，导致研磨不充分，各种色素含量均下降，但叶 绿素含量应高于类胡萝卜素，C错误；提取时加入过量无水乙醇使色素浓 度下降，但叶绿素含量应高于类胡萝卜素，D错误。 目 录 高中总复习·生物学 题后归纳 绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 目 录 高中总复习·生物学 3. 〔多选〕（2025·山东青岛月考）如图为叶绿体中色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识分析，以下说法正确的是（　　） A. 土壤中缺镁时，420～470 nm波长的光的利用量显著减少 B. 由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体光合作用强度增强 C. 用450 nm左右波长的光比白光更有利于提高光合作用强度 D. 可利用无水乙醇提取绿叶中的色素，且若将提取的色素滤液置于不同 波长的光下产生的O2量不同 √ √ 目 录 高中总复习·生物学 解析： 　叶绿素吸收420～470 nm波长的光较多，当缺镁时，叶绿素的 合成受到影响，叶绿素吸收420～470 nm波长的光变少，则植物对420～ 470 nm波长的光的利用量显著减少，A正确；由图可知，由550 nm波长的 光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能增多，叶绿体光合作用 强度增强，B正确；450 nm左右波长的光只是植物进行光合作用所吸收光 中的一部分，所以只用该波长的光，光合作用强度并没有白光好，C错 误；在色素滤液中不能进行光合作用产生O2，D错误。 目 录 高中总复习·生物学 考点二　叶绿体的结构和功能及探索光合作用的经典实验 1. 叶绿体的结构适于进行光合作用 （1）叶绿体的结构模式图 c c 目 录 高中总复习·生物学 （2）叶绿体的功能 c c c c c c c 目 录 高中总复习·生物学 隔绝空气 黑暗，用极细光束照射 完全暴露在光下 水绵和好氧细菌的装片 资料1 恩格尔曼实验一 好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。 好氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位。 思考与讨论： 1.结论： 氧气由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所。 2. 探索光合作用原理的部分实验 将光通过三棱镜再照射到水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域。 资料2 恩格尔曼实验二 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。 资料3：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。 37 讨论1：希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？ 能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。氧气产生和糖类合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。 讨论2：希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 不能说明，反应体系中可以还存在其他氧元素供体，该实验没有排除叶绿体滤液中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 资料4：1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2),在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 38 C18O2 CO2 H2O H218O 光照下的球藻悬液 A B O2 18O2 分析鲁宾和卡门做的实验，可以得出什么结论？ 光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2 资料5：鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源 C18O2+H2O→O2 CO2+H218O→18O2 39 资料6：1954年，美国科学家阿尔农(D. Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 尝试用示意图表示出水的光解过程中物质变化 ADP＋Pi＋能量→ATP NADP＋＋H+＋2e-→NADPH H2O→1/2O2 ＋2H+＋2e- 光 NADP+： 氧化型辅酶Ⅱ NADPH：还原型辅酶Ⅱ 课本相关信息P103：水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个电子，电子经过传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH 40 卡尔文用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C是如何转化为有机物中的碳。 14CO2 C3 (CH2O)或C5 资料7：卡尔文实验 结论：光合产物中的C来自CO2 41 小结：探索光合作用 原理的部分实验 c c c c c c 提醒 14C是放射性同位素，18O是稳定同位素，两者均可追踪物质转化规律，但检测方法不同。 目 录 高中总复习·生物学 1. （必修1 P100正文）光合作用需要的色素分布在叶绿体基粒和基质中。 （　×　） 提示：叶绿体基质中不含色素，只含有光合作用需要的酶。 × 2. （必修1 P100思考·讨论）水绵叶绿体呈螺旋带状分布。 （　√　） 3. （必修1 P102思考·讨论）希尔实验证明了水的光解和糖的合成不是同一 个化学反应。 （　√　） √ √ 目 录 高中总复习·生物学 4. （必修1 P102思考·讨论）希尔实验说明植物光合作用产生的氧气中的氧 元素全部来自水。 （　×　） 提示：希尔的实验只能说明水的光解产生氧气，不能说明植物光合作用产 生的氧气中的氧元素全部来自水，还可能来自其他物质。 5. （必修1 P104思考·讨论）卡尔文等探究CO2中碳在光合作用中的转化途 径采用了同位素示踪法。 （　√　） × √ 目 录 高中总复习·生物学 1. （2025·四川广安模拟）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。下列相关叙述正确的是（　　） A. 图乙所示结构取自图甲中的①或③ B. 与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上 C. 图乙所示的结构可吸收全部的太阳光 D. 叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面积 √ 目 录 高中总复习·生物学 解析：　图乙所示结构含有光合色素，光合色素只分布在叶绿体的类囊 体薄膜上，对应图甲中的③，A错误；在叶绿体的基质（图甲④）中，也 分布有与光合作用有关的酶，B错误；光合色素只吸收太阳光中的可见 光，C错误；③是叶绿体的类囊体，叶绿体以图甲③的形式扩大膜的面 积，D正确。 目 录 高中总复习·生物学 2. （2025·广东广州模拟）希尔发现在没有CO2时，给予离体叶绿体光照， 就能放出O2，同时使电子受体NADP＋还原。在希尔反应的基础上，阿尔农 又发现在光下的离体叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP； 撤去光照，供给CO2时，NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列叙述 正确的是（　　） A. 希尔反应能证明光合作用释放的O2中的O全部来自H2O B. 阿尔农实验能证明NADPH和ATP的形成与叶绿体的基粒有关系 C. 阿尔农实验能证明光合作用不需要光也可为有机物的合成提供还原剂 D. 阿尔农实验能证明即使没有CO2，光反应阶段也可以进行一段时间 √ 目 录 高中总复习·生物学 解析：　希尔反应体系中存在其他氧化物质，故不清楚植物光合作用产 生的氧气中的氧元素是否来自H2O；阿尔农发现在光下的离体叶绿体，不 供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP，但不能说明NADPH和ATP的形成 与叶绿体的基粒有关系；光反应为暗反应提供ATP和NADPH，但合成ATP 和NADPH必须要有光照，因此光合作用在光下才能为有机物的合成提供 ATP和NADPH；光照下的离体叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积 累ATP，说明即使没有CO2，光反应阶段也可以进行一段时间。 目 录 高中总复习·生物学 3. 光合作用的原理是很多科学家通过实验发现的，光合作用探索历程中的部分经典实验的分析及拓展如图1、2所示。下列相关叙述正确的是（　　） A. 图1所示实验的目的是探究光合产物中O2的来源，其中乙组为对照组 B. 卡尔文探究暗反应的过程与图1所示的实验均采用了同位素示踪法 C. 图2所示实验中需氧细菌主要分布于接受光照的水绵细胞各个部位 D. 图2所示实验需要把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在含有空气的黑 暗环境中 √ 目 录 高中总复习·生物学 解析：　图1所示的两组实验均为实验组，对照方法为相互对照，为对比 实验，A错误；图2所示实验中需氧细菌主要分布于水绵细胞接受光照的叶 绿体部分，C错误；图2所示实验需要把载有水绵和需氧细菌的临时装片放 在没有空气的黑暗环境中，这样才能显示需氧细菌的移动情况，D错误。 目 录 高中总复习·生物学 题后归纳 恩格尔曼实验设计的巧妙之处 （1）实验材料为水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于 观察，用需氧细菌可确定释放氧气的部位。 （2）没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。 （3）用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当 于一组对比实验。 （4）临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 目 录 高中总复习·生物学 02 研真题·扣教材 探究分析， 培养核心技能 目 录 1. （2024·广东高考3题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具 观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验 操作正确的是（　　） A. 选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B. 研磨时用水补充损失的提取液 C. 将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D. 用过的层析液直接倒入下水道 √ 目 录 高中总复习·生物学 解析：　本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，选 择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误；色素溶于有机溶剂，提取液为 无水乙醇，光合色素不溶于水，B错误；由于滤纸条不会相互影响，两组 滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液含有石油醚、 丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。 目 录 高中总复习·生物学 2. （2024·贵州高考3题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草 在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各 组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光 度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述 错误的是（　　） A. 叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B. 分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C. 光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D. 测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 √ 目 录 高中总复习·生物学 解析：　提取光合色素时加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；由于 不同色素在层析液中的溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而 达到分离的效果，这是纸层析法，B正确；不同光合色素颜色不同，因此 光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，叶绿素多使叶片呈现绿色，而 秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以 吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 目 录 高中总复习·生物学 3. （2023·全国乙卷2题）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 √ 目 录 高中总复习·生物学 解析：　叶绿素由C、H、O、N、Mg组成，A正确；叶绿体中吸收光能 的色素（叶绿素和类胡萝卜素）分布在类囊体薄膜上，B正确；类胡萝卜 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， 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，D错误。 目 录 高中总复习·生物学 溯源教材 （1）Mg是构成叶绿素的元素。　（见必修1 P22正文） （2）叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸 收蓝紫光。　（见必修1 P99正文） （3）溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。　（见必 修1 P98探究·实践） （4）吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。　（见必修1 P100正文） 目 录 高中总复习·生物学 4. （2024·甘肃高考17题）类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物 激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分 为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴 定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400 μmol·m－2·s－ 1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突 变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光（1 μmol·m－2·s－1）下培养 一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下 列问题。 目 录 高中总复习·生物学 （1）提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ，加 入少许碳酸钙可以 ⁠。 解析：叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取。加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。 无水乙醇 防止研磨中色素被破坏 目 录 高中总复习·生物学 （2）野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是 ⁠ ⁠。 解析：叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。 叶 绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 目 录 高中总复习·生物学 （3）正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为 ⁠ ⁠ ⁠。 解析：在正常光照下（400 μmol·m－2·s－1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。 纯合突变 体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法 满足植株生长对有机物的需求 目 录 高中总复习·生物学 （4）现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证 据有：①纯合体种子为白色；② ⁠ ⁠。 解析：由图可知：与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零），说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。 与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡 萝卜素含量极低（几乎为零） 目 录 高中总复习·生物学 （5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能 是 。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素 X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成 下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在 ⁠ 条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、 B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干 旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各 组的 ⁠。 脱落酸 弱光及 其他条件适宜且相同 气孔开度或气孔大小 目 录 高中总复习·生物学 ③预期结果： ⁠ ⁠。 解析：纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷。白色种子未完全成熟即可在母体萌发，脱落酸具有抑制种子萌发的作用，据此可推知，X最可能是脱落酸。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，并结合题意“在正常光照下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失”可知，该实验的自变量是植株的种类和培养条件，因变量是气孔开度或气孔大小，而在实验过程中对植株的生长有影响的无关变量应控制相同且适宜。 B组气孔开度小于A组，CD组气孔开度基本相同，且大于 AB组 目 录 高中总复习·生物学 据此，依据实验设计遵循的对照原则和单一变量原则以及题干中给出的不 完善的实验设计，补充完善的实验设计如下：①植物培养和处理：取野生 型和纯合突变体种子，萌发后弱光及其他条件适宜且相同条件下培养一周， 然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、 C组为对照，B、D组干旱处理4小时。②测量指标：每组取3～5株植物的 叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔开度或气孔大小，取其平 均值。③预期结果：本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量，所以预期的结果是：B组气孔开度小于A组，CD组气孔开度基本相同，且大于AB组。 目 录 高中总复习·生物学 5. （2024·河北高考19题）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施 辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检 测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含 量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量/（mg/g） 类胡萝卜素含量/（mg/g） 白膜 蓝膜 绿膜 1.67 2.20 1.74 0.71 0.90 0.65 目 录 高中总复习·生物学 回答下列问题： （1）如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差 异，其中 光可被位于叶绿体 ⁠上的光合色素高效吸收 后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为 ⁠ 和 。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的 较少， 可更好地减弱幼苗受到的辐射。 蓝 类囊体薄膜 （CH2O）（或糖 类） C5 紫外光　 解析：位于叶绿体类囊体薄膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应的C3还原过程，使C3转化为（CH2O）和C5。分析图形，蓝膜与绿膜对紫外光的透过率低于白膜，减弱了紫外光对幼苗的辐射。 目 录 高中总复习·生物学 （2）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对 色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用 作为溶剂。测 定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是 ⁠ ⁠。 解析：无水乙醇可作为提取光合色素的试剂。类胡萝卜素和叶绿素都能吸收蓝紫光，而叶绿素还能吸收红光，因此测定叶绿素含量时应选择红光，以避免类胡萝卜素对实验的干扰。 无水乙醇 叶绿素和类胡 萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰 目 录 高中总复习·生物学 （3）研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据 上述检测结果，其原因为 ⁠ ⁠ ⁠ （答出两点即可）。 蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利 于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素含量均 高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较强；蓝膜覆盖下紫外光的透过率 低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害 目 录 高中总复习·生物学 解析：分析表格，蓝膜覆盖下藏川杨幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均高于白膜和绿膜，光合色素含量高，吸收的光能较多，藏川杨幼苗的光合速率较强。分析柱形图，蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于植物进行光合作用；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对藏川杨幼苗的伤害，有利于幼苗生长。故覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。 目 录 高中总复习·生物学 （1）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。　（2022·湖北高考） （　√　） （2）纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析 液。 　（2021·河北高考） （　√　） （3）依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。　（2021·北京高 考） （　×　） 提示：依据在层析液中的溶解度不同。 √ √ × 目 录 高中总复习·生物学 （4）探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液。 　 （2020·山东高考） （　√　） √ （5）若连续多次重复画滤液细线可以累积更多色素，但易出现色素带重 叠。　（2023·江苏高考） （　√　） √ 目 录 高中总复习·生物学 03 验收效·提能力 跟踪训练，检验学习效果 目 录 一、单项选择题 1. （2025·海南三亚高三质检）下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实 验的叙述，正确的是（　　） A. 提取色素时加入二氧化硅的目的是加速研磨并保护叶绿素不被破坏 B. 画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线 C. 对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一层滤纸 D. 分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素带变浅 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析：　提取色素时加入二氧化硅的目的是使研磨充分，加入碳酸钙可 防止研磨过程中色素被破坏，A错误；画滤液细线时要等上一次滤液线干 燥后再进行画线，这样保证画出的滤液细线较细，分离出来的色素带不会 重叠，B正确；对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一块单层尼龙布 进行过滤，C错误；分离色素时，滤液细线浸入层析液中，色素会溶解于 层析液中，滤纸条上得不到色素带，会导致色素分离失败，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 2. （2025·重庆南开中学）下列关于叶绿体的叙述，正确的是（　　） A. 叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积 B. 叶绿体基质中NADP＋能形成NADPH C. 类囊体薄膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光 D. 类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原 解析：　叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜，而是类囊体薄膜，A错 误；NADP＋形成NADPH的场所是类囊体薄膜，B错误；类囊体薄膜上的 叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，C正确；催化CO2的固定和还原的酶 存在于叶绿体的基质中，D错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 3. （2025·陕西宝鸡高三联考）如图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中 色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤，有关叙述错误的是（　　） A. 实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙 B. 步骤甲为增加滤纸上色素的量需连续画3至4次滤液细线 C. 步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏 D. 步骤丙中的滤纸条上最上面的一条色素带的颜色是橙黄色 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析：　据图分析，步骤甲表示画滤液细线，步骤乙表示提取色素，步 骤丙表示分离色素，步骤丁表示过滤，则实验操作步骤的先后顺序是乙→ 丁→甲→丙，A正确；为了增加滤纸上色素的量，需要画3至4次滤液细 线，但是需要等到上次画线干了之后进行，不能连续操作，B错误；步骤 乙表示提取色素，应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏，C 正确；步骤丙中的滤纸条上最上面一条色素带是胡萝卜素，其颜色是橙黄 色，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 4. （2025·河北唐山模拟）分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中加2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按如表所示添加试剂，经研磨、过滤得到3种不同颜色的溶液（深绿色、黄绿色、几乎无色），则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中的溶液颜色分别是（　　） 处理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ SiO2（少量） ＋ ＋ ＋ CaCO3（少量） － ＋ ＋ 无水乙醇（10 mL） ＋ － ＋ 蒸馏水（10 mL） － ＋ － 注：“＋”表示添加；“－”表示不添加。 A. 几乎无色、黄绿色、深绿色 B. 深绿色、几乎无色、黄绿色 C. 黄绿色、深绿色、几乎无色 D. 黄绿色、几乎无色、深绿色 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析：　由表格可知，研钵Ⅰ中未加入CaCO3，从而导致研磨过程中部分 叶绿素被破坏，因而提取液呈黄绿色；研钵Ⅱ中未加入无水乙醇，色素不 溶于蒸馏水，因此研钵Ⅱ中的溶液几乎无色；研钵Ⅲ中加入了CaCO3、SiO2 和无水乙醇，未加入蒸馏水，可得到正常的提取液，故溶液呈深绿色。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 5. （2025·辽宁鞍山高三模拟）某兴趣小组为了探究光照对绿叶中色素合 成的影响，将韭菜根分别置于光照和黑暗条件下培养，分别发育成韭菜和 韭黄，然后提取和分离二者叶片中的色素，结果如图所示。下列相关叙述 错误的是（　　） A. 类胡萝卜素和叶绿素都主要吸收红光 B. 实验结果说明无光照或弱光照不会影响类胡萝卜素的合成 C. 若研磨时未加SiO2，则滤纸条的色素带中叶绿素的宽度可能 会变窄 D. 海带通常呈现褐色与其光合色素对光能的捕获有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析：　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误；两个实验条件下类胡萝卜 素的含量相同，说明无光照或弱光照不会影响类胡萝卜素的合成，B正 确；SiO2可使研磨更充分，若研磨时未加SiO2，则滤纸条的色素带中叶绿 素的宽度可能会变窄，C正确；海带通常呈现褐色与其光合色素对光能的 捕获有关，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 6. （2025·河北保定调研）科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱 镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如图所 示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是（　　） A. ①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B. ②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C. 纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D. 种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析：　由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类 胡萝卜素不吸收红光，A错误；叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二 者均含有Mg＋，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤 纸条上扩散的速度最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是 叶绿素b，C正确；蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太 阳光中的可见光的利用率，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 7. （2025·江苏南通调研）科学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液（有 水，没有二氧化碳）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧 气，该反应被称为希尔反应。下列相关叙述错误的是（　　） A. 希尔反应模拟的是植物光合作用的光反应阶段 B. 希尔证明光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水 C. 该反应证明了氧气的产生与糖的合成不是同一反应 D. 希尔反应在没有CO2的情况下仍可以进行一段时间 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析：　希尔反应是在离体叶绿体的悬浮液（有水，没有二氧化碳）中 加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气，其模拟的是光合作用 的光反应阶段，铁盐或其他氧化剂相当于光合作用光反应中的NADP＋，A 正确；希尔反应说明氧气的产生是因为水的光解，并没有研究氧元素的转 移途径，鲁宾和卡门利用同位素示踪法证明光合作用产生的氧气中的氧元 素全部来自水，B错误；由题意可知，希尔反应产生氧气的过程并没有CO2 的参与，而糖的合成需要原料CO2，所以希尔反应能证明氧气的产生和糖 的合成不是同一反应，C正确；CO2参与暗反应，暗反应为光反应中 NADPH和ATP的合成提供原料，在没有CO2的情况下希尔反应可以利用叶 绿体自身储存的少量原料进行一段时间，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 8. （2025·河北张家口模拟）1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示 踪的方法，研究了光合作用中产生的氧气的来源，实验部分过程及结果如 图所示。下列叙述正确的是（　　） A. 18O不具有放射性，是稳定的同位素，可用于示踪物质 运行和变化规律 B. 另一组实验及结果图应为：将 O换成H2O，CO2换 成C18O2，其余不变 C. 该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧部分来自水 D. 实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素，没有完整的叶绿体 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 二、不定项选择题 目 录 高中总复习·生物学 解析：　另一组实验及结果图应为：将 O换成H2O、CO2换成C18O2、18O2换成O2，其余不变，B错误；该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧全部来自水，C错误；小球藻是真核生物，具有完整的叶绿体，含有叶绿素和类胡萝卜素，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 9. （2025·山东学情联考）在进行绿叶中色素的提取和分离实验时，取一 圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近 似同心的四个色素环，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡 萝卜素的高 B. 分离色素时应在通风好的条件下进行 C. 若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环的 颜色较淡 D. 最外侧两圈色素环的色素主要吸收红光和蓝紫光 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析： 　绿叶所含色素中叶绿素含量多，约占3/4，所以提取液通常 呈现绿色，A正确；为减少吸入层析液中有毒性的挥发性物质，分离色 素时应在通风好的条件下进行，B正确；镁是合成叶绿素的原料，若叶 片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧两圈色素环的颜色较淡，C错 误；最外侧两圈色素环由外到内依次是胡萝卜素和叶黄素，主要吸收 蓝紫光，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 10. （2025·湖南湘东九校联考）根据科学家对光合作用的探索历程部分实 验的分析，下列有关叙述错误的是（　　） A. 卡尔文运用同位素标记法探究碳循环 B. 鲁宾和卡门通过两组对比实验证明了光合作用释放的氧气来自H2O而不 来源于CO2，并检测到了具有放射性的18O2 C. 阿尔农的实验说明ATP的合成总是与水的光解相伴随 D. 希尔反应中氧化态电子受体变为还原态电子受体，其实质是NADP＋与 H＋结合形成NADH √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 解析： 　卡尔文用14C标记CO2，探明了碳元素在暗反应中的转移路径， A正确；18O是一种稳定同位素，不具有放射性，B错误；阿尔农发现光合 作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随，C正确；希尔反应中氧化态 电子受体变为还原态电子受体，其实质是NADP＋与H＋结合形成NADPH， D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 三、非选择题 11. （2025·辽宁葫芦岛模拟）德国科学家恩格尔曼利用一种水绵（这种水 绵具有呈螺旋带状的叶绿体）研究光对光合作用的效应。他将该种水绵放 在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移往氧浓度高的区域。观察 细菌在不同光照下的分布情况，结果如图所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 （1）描述B情况下细菌的分布情况： ；如此分 布是因为光合作用释放的什么物质？ ⁠。 解析： 根据题图分析可知，B情况是在白光下，叶绿体受光均匀，进行光合作用释放了O2，且各部分产氧量相等，需氧细菌集中在螺旋带状叶绿体周围。 细菌集中在叶绿体周围 O2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 （2）该实验证实了光合作用的场所是 ，吸收光能的色素和催 化反应的酶分别分布在 、 ⁠ ⁠。 解析： 根据题图分析可知，通过螺旋带状的叶绿体与需氧细菌的关 系，该实验证实了光合作用的场所是叶绿体。光合作用的光反应阶段在叶 绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应阶段在叶绿体的基质中进行，因此吸收 光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而酶有的分布在类囊体膜上， 有的分布在叶绿体的基质中。 叶绿体 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体的类囊体膜 上和叶绿体的基质中 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 （3）恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是 ⁠ ⁠。 解析：根据题图分析可知，在C实验中的自变量是光质，其目的是探究不同颜色的光对光合作用的影响。 （4）在 光区的细菌特别多。 解析：吸收光能的色素中，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此红光和蓝紫光区产生O2较多，聚集的细菌也特别多。 探究不同颜色的光对光合作 用的影响 红光和蓝紫 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目 录 高中总复习·生物学 谢谢观看！ $$