第3章 周末练11 光合作用——光能的捕获和转换（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（苏教版）

**基本信息** 聚焦光合作用实验操作与过程原理，以实验试剂作用分析和光暗反应对比为核心方法，构建从实验到理论的系统性知识逻辑链。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |提取和分离叶绿体中的光合色素|4选择（含1多选）|提取分离原理（溶解度差异）、试剂作用分析（SiO₂研磨/CaCO₃护叶绿素）、实验结果预测（色素带位置/颜色）|从实验原理→材料步骤→结果分析，形成操作-现象-本质的推导链| |绿色植物光合作用的过程|3选择+1填空|光暗反应对比（场所/物质/能量变化）、碳转移途径分析（¹⁴C标记）、源库关系应用（产物运输对光合影响）|从叶绿体结构→光暗反应联系→拓展（C4植物/化能合成），体现结构与功能观|

周末练11　光合作用——光能的捕获和转换 [分值：50分] 一、提取和分离叶绿体中的光合色素 1．实验原理 (1)提取原理：绿叶中的光合色素能够溶解在有机溶剂中。 (2)分离原理：绿叶中的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条上扩散得快；溶解度低的随层析液在滤纸条上扩散得慢。 2．实验材料用具、实验方法步骤 (1)实验材料用具：新鲜绿叶(含有丰富色素)，无水乙醇，二氧化硅(SiO2)，碳酸钙(CaCO3)，层析液。 无水乙醇作为有机溶剂，可以溶解色素；层析液用于分离色素；二氧化硅破坏细胞结构，有助于充分研磨；碳酸钙防止研磨过程中叶绿素分子被破坏。 (2)实验方法步骤 ①叶绿体中色素的提取(过滤法)：研磨(研钵中加入剪碎的新鲜绿叶、无水乙醇、SiO2、CaCO3，迅速充分研磨)→过滤(单层尼龙布)→保存(收集到的色素滤液要加棉塞，以防止无水乙醇挥发)。 ②色素的分离(纸层析法)：制备滤纸条→画滤液细线→纸层析法分离色素→观察和记录。 ③实验结果 色素种类 色素颜色 A 胡萝卜素 类胡萝卜素 橙黄色 B 叶黄素 黄色 C 叶绿素a 叶绿素 蓝绿色 D 叶绿素b 黄绿色 (选择题，每题5分) 1．(2025·镇江高一期末)下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，正确的是(　　) A．色素分离的原理是无水乙醇能溶解色素 B．研磨时要加入适量SiO2、CaCO3和层析液 C．滤液细线过粗可能会导致滤纸条上色素带重叠 D．分离色素时，距离滤液细线处最近的色素带呈蓝绿色 答案　C 解析　色素分离的原理是不同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条上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸条上扩散得慢，从而使各种色素相互分离，而无水乙醇能溶解色素是色素提取的原理，A错误；研磨时加入适量SiO2，有助于充分研磨，加入CaCO3是为了防止叶绿素分子被破坏，层析液是用于分离色素的，研磨时应加入无水乙醇用于提取色素，B错误；如果滤液细线画得过粗，色素分离后形成的色素带就会相互重叠，导致效果不明显，C正确；分离色素时，距离滤液细线处最近的色素带是叶绿素b，D错误。 2．(2025·盐城高一期末)高等植物的光合作用依赖光合色素。图甲是绿叶中色素的吸收光谱图，图乙是绿叶中色素分离的结果。下列叙述错误的是(　　) A．图甲400 nm到500 nm之间是蓝紫光区域，因为①②③均在此区域出现吸收高峰 B．图甲②和③曲线指的是叶黄素和胡萝卜素，有两个吸收高峰，吸收蓝紫光和红光 C．图乙条带1指的是胡萝卜素，溶解度最大，在层析液中的扩散速度最快 D．图乙条带3指的是叶绿素a，色素含量最多 答案　B 解析　分析图甲可知，①表示类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，②表示叶绿素b，③表示叶绿素a，②③统称为叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光，400 nm到500 nm之间是蓝紫光区域，因为①②③均在此区域出现吸收高峰，A正确，B错误；溶解度大的色素随层析液在滤纸条上扩散得快，图乙条带1指的是胡萝卜素，溶解度最大，在层析液中的扩散速度最快，C正确；色素含量最多，在滤纸条上条带越宽，故图乙条带3指的是叶绿素a，色素含量最多，D正确。 3．(2025·扬州高一阶段检测)在做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常。他们所得的实验结果依次应为(　　) 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A.①②③④ B．④②③① C．②④①③ D．③②①④ 答案　C 解析　乙同学操作完全正确，其他同学与该同学进行对比，分析缺少的试剂并根据该试剂的作用分析可能出现的实验结果。无水乙醇为提取剂，SiO2有助于充分研磨；CaCO3防止叶绿素分子被破坏。甲同学没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应①；丁同学未加SiO2，导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应③，因此甲、乙、丙、丁四位同学所得的实验结果依次应为②④①③，C符合题意。 4.(多选)(2024·镇江高一期末)植物学家将植物色素提取液装入含有碳酸钙粉末的层析柱中，并用层析液自上而下淋洗，出现如图所示的实验结果。下列叙述错误的是(　　) A．层析柱中CaCO3可固定并保护色素 B．条带1中的色素主要吸收蓝紫光 C．条带2和条带3中色素的颜色是黄色和蓝绿色 D．条带4中的色素在层析液中溶解度最大 答案　BC 解析　碳酸钙的作用是防止研磨中叶绿素分子被破坏，A正确；各色素随层析液扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，4条色素条带自上而下分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，B错误；条带2是叶绿素a，条带3是叶黄素，颜色分别是蓝绿色、黄色，C错误；条带4是胡萝卜素，溶解度最大，扩散速度快，D正确。 二、绿色植物光合作用的过程 1．叶绿体 (1)结构 (2)功能：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 2．光合作用的过程 (1)光合作用的过程图解 (2)光合作用的过程：光反应、暗反应的区别与联系 项目 光反应 暗反应(卡尔文循环) 区别 场所 叶绿体的类囊体膜上 叶绿体的基质中 物质变化 2H2O4[H]＋O2↑ ADP＋PiATP CO2固定：C5＋CO22C3 C3的还原：2C3＋NADPH([H]) (CH2O)＋C5 能量变化 光能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→糖分子中的化学能 实质 把二氧化碳(或CO2)和水(或H2O)转变成有机物，同时把光能转变为化学能储存在有机物中 联系：光反应为暗反应提供NADPH([H])和ATP，暗反应为光反应提供ADP、NADP＋和Pi，没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。 3．化能合成作用 (1)概念：通过氧化外界环境中无机物获得的化学能来合成有机物的方式。 (2)实例：硝化细菌能将NH3氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸。 (选择题，每题4分) 1．下列关于光合作用的叙述，正确的是(　　) A．光反应和暗反应中都有ATP的合成 B．暗反应需要在无光条件下才能进行 C．产物氧气中的氧元素来自CO2 D．将光能转变成化学能储存在有机物中 答案　D 解析　光反应过程中产生ATP，暗反应过程中消耗ATP，A错误；只要条件适宜，暗反应有光、无光均可进行，B错误；光合作用的产物氧气中的氧元素来自H2O，C错误。 2．(2025·无锡高一期末)科学家用14C标记二氧化碳，探明了碳在光合作用中的转移途径是(　　) A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖 B．二氧化碳→ATP→葡萄糖 C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖 D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖 答案　D 解析　二氧化碳用于光合作用的暗反应，首先二氧化碳和五碳化合物固定成两分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原成葡萄糖等有机物，D符合题意。 3．(多选)(2025·镇江高一阶段测试)研究发现，玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一样具有卡尔文循环(固定CO2的初产物为C3，简称C3途径)外，还有另一条固定CO2的途径，固定的初产物为C4，简称C4途径，这种植物为C4植物，其固定CO2的途径如图所示。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。下列叙述正确的是(　　) A．图中CO2进入叶肉细胞被固定的最初产物是草酰乙酸 B．高温条件下，C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭 C．低浓度CO2条件下，C4植物可能比C3植物生长得好 D．苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞 答案　ACD 解析　据题图可知，CO2进入叶肉细胞后，与磷酸烯醇式丙酮酸(C3)在PEP羧化酶的催化下生成草酰乙酸(C4)，A正确；根据题意可知，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco酶，因此高温条件下，即便气孔关闭，C4植物也能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，B错误；结合B项分析可得，低浓度CO2条件下，C4植物能够利用低浓度的CO2进行光合作用，C3植物则不能，因此C4植物可能比C3植物生长得好，C正确；由题图可知，苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中固定的CO2转入维管束鞘细胞，D正确。 4．(18分)在光合作用的研究中，植物光合产物的产生器官被称作“源”，光合产物消耗和储存的部位被称作“库”。研究发现，叶绿体中淀粉积累会导致类囊体膜结构被破坏，保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔开放程度。如图为光合产物合成及向“库”运输的过程示意图。请回答下列问题： (1)叶绿体在类囊体膜上将光能转变成______能，参与这一过程的两类色素是____________。 (2)图中A包括的物质有____________________；叶肉细胞中，产生丙糖磷酸的场所是__________。 (3)从“源”向“库”运输的光合产物主要是____________，每运出一分子该物质相当于固定了__________个CO2分子。若此运输过程受阻，则对叶绿体结构的影响是________________________________________________________________________。 (4)科研人员通过去除部分桃树枝条上的果实，探究“库”的大小对叶片净光合速率等的影响，结果如表所示。 组别 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶片蔗糖含量/(mg·g－1FW) 叶片淀粉含量/(mg·g－1FW) 气孔开放程度/(mmol·m－2·s－1) 对照组(留果) 5.39 30.14 60.61 51.41 实验组(去果) 2.48 34.20 69.32 29.70 据表中数据推测：去果处理降低了______(填“库”或“源”)的大小，使叶片中_______________________________________________________积累，进而抑制了光合速率。 答案　(1)化学　叶绿素和类胡萝卜素　(2)ATP、NADPH　叶绿体基质　(3)蔗糖　12　类囊体膜结构被破坏　(4)库　蔗糖和淀粉 解析　(1)光合作用过程中，在叶绿体的类囊体膜上完成光反应阶段，该阶段能将光能转化成化学能，参与这一阶段的两类色素是叶绿素和类胡萝卜素。(2)图中物质A是光反应产生的作用于暗反应的物质，因此表示ATP和NADPH。由题图可知，丙糖磷酸是暗反应的产物，暗反应的场所是叶绿体基质。(3)叶肉细胞是光合产物合成的部位，则叶肉细胞为“源”，从图中可以看出，光合产物从“源”向“库”运输的物质形式主要是蔗糖；蔗糖是二糖(C12H22O11)，因此每运出一分子该物质相当于固定了12个CO2分子。若此运输过程受阻，则蔗糖不能运输到库，在叶肉细胞中增多，导致叶绿体中丙糖磷酸积累，淀粉积累，进而会导致类囊体膜结构被破坏。(4)果实是储藏器官，属于“库”，结合表格数据分析，去果处理降低了“库”的大小，导致叶肉细胞中的蔗糖和淀粉积累，进而抑制了光合速率。表格数据显示，实验组的气孔开放程度减小，根据“保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔开放程度”推知，应该是保卫细胞中淀粉积累导致的气孔开放程度下降，使CO2供应减少，抑制暗反应的进行，进而导致光合速率降低。 学科网（北京）股份有限公司 $