2027届高三生物人教版一轮复习课件13 捕获光能的色素和结构及光合作用原理

该高中生物学高考复习课件聚焦“捕获光能的色素和结构”及“光合作用原理”核心考点，依据课标要求说明叶绿体能量转换及光合作用过程。通过2022-2025年山东、江苏等多考区考情分析，对接高考评价体系，明确色素提取实验、光合作用过程等高频考点权重，归纳实验异常分析、物质变化判断等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“实验探究+真题精析+动态模型”的备考策略，如结合2023全国乙题解析色素吸收光谱特性，用“过程法”“模型法”突破光照/CO₂变化时C₃、C₅含量动态分析，培养科学思维与探究实践素养。特设易错点警示（如滤液颜色过浅原因）和答题模板，助力学生掌握解题技巧，教师可据此精准教学，提升高考冲刺效率。

学案13 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 课标要求 考情分析 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 2.活动：提取和分离叶绿体色素。 1.捕获光能的色素和结构 2025：山东、江苏、河北、北京、甘肃、四川； 2024：江苏、广东、甘肃、贵州、河北、北京； 2023：全国甲、全国乙、湖北、广东、江苏、海南、辽宁 2.光合作用的原理 2025：河北、黑吉辽蒙、安徽、重庆、四川、江苏、山东、陕晋宁青； 2024：贵州、广东、河北、山东、黑吉辽、福建；2023：全国甲、天津、湖北、河北、江苏、湖南 目标一 捕获光能的色素和结构 知识点一、绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理： 有机溶剂 无水乙醇 溶解度 高 层析液 若实验室只有95%乙醇，你怎么做? 。 答:加适量Na2CO3 吸水 2.实验步骤： 扩散 防止色素被破坏 色素 3.实验结果： 胡萝卜素(橙黄色) 叶黄素(黄色) 叶绿素a(蓝绿色) 叶绿素b(黄绿色) 类胡萝卜素 (占1/4) 叶绿素 (占3/4) 结果分析： (1)色素带的条数与色素种类有关，说明有四种色素 (2)色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽，说明此种色素含量越多（ab黄胡） (③)色素扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快，说明溶解度越高（胡黄ab） 拓展：实验出现异常现象的原因分析 1.滤液颜色过浅 ①未加二氧化硅，研磨不充分； ②菠菜叶片放置时间过长，导致色素被分解； ③一次加入大量的无水乙醇，溶解色素，色素浓度太低 ④未加碳酸钙或加入过少，色素被破坏 2.滤纸条无色素带 ①忘记画滤液细线； ②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素溶解到层析液中； 3.滤纸条色素带重叠 ①滤液细线不直； ②滤液细线过粗； 滤液在滤纸条上的扩散不同步，导致色素带重叠 4.滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带 ①未加碳酸钙导致叶绿素被破坏； ②所用叶片为“黄叶”； 圆形滤纸片分离色素的方法： 提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量滤液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆。 低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量相对增加，导致叶片变黄。 叶绿体中色素的吸收光谱 叶绿素b 叶绿素a 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光； 类胡萝卜素主要蓝紫光。 一般只吸收可见光（波长：400—760nm） 对其他波段的光并非不吸收， 只是吸收量很少。 藻类和植物的颜色是“反射”的光的颜色。海洋中的藻类有绿藻、褐藻和红藻，这与其吸收的光的波长有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光。 1.(23·全国乙)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 2.(23·江苏)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验，合理的是( ) A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 D B 3．(2025·山东卷)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是(　　) A.应使用干燥的定性滤纸 B.绿叶需烘干后再提取色素 C.重复画线前需等待滤液细线干燥 D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 B 知识点二、叶绿体的结构和功能 1．叶绿体的结构适于进行光合作用 外膜→将叶绿体内部与细胞质基质分隔开， 保证光合作用高效有序地进行； 基粒→由一系列囊状结构（类囊体）堆叠 而成，扩大了膜面积，有利于光合 色素与光反应相关的酶的附着； 基质→分布着大量与暗反应相关的酶。 光反应场所： 暗反应场所： 类囊体薄膜 基质 ①实验者：德国科学家恩格尔曼。 ②实验结论：叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 2．叶绿体功能的实验验证 1.现象: 好氧菌集中在 的区域 有叶绿体和有光照 2.结论: . 叶绿体是光合作用的场所，光合作用需要光照。 叶绿体 暗 光 暗室 无氧 1.现象: 好氧菌集中在 的区域 2.结论: . 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光来进行光合作用 红光和蓝紫光 在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子 ，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 恩格尔曼实验设计的4点巧妙之处 1.实验材料选得妙： 实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；利用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。 2.排除干扰的方法妙： 没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。 3.观测指标设计得妙： 用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和获得光照少的部位，相当于一组对照实验。 4.实验对照设计得妙： 进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。 4．(2026·黑龙江大庆模拟)叶绿体结构适于进行光合作用，下列有关叶绿体的叙述，错误的是(　　) A.叶绿体基质中含有暗反应过程所需的多种酶 B.叶绿体内膜折叠形成嵴，增大了光反应面积 C.叶绿体中的色素可以吸收、传递和转化光能 D.叶片呈绿色的原因之一是叶片中光合色素几乎不吸收绿光 B 目标二 光合作用的原理 知识点一.探索光合作用的部分实验 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。 希尔 鲁宾和卡门 阿尔农 卡尔文 希尔（英国） 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 因为叶绿体中还有“其他含氧化合物”，仅说明产生氧气的氧元素不是来自CO2。不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水。 鲁宾和卡门（美国） 用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H218O＋CO2―→　18O2，H2O＋C18O2―→O2，得出光合作用释放的氧全部来自______。 植物 植物 水 （对比实验） 阿尔农（美国） 在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与____________相伴随。 水的光解 H2O O2 + e— + H+ 光照 类囊体 ADP+Pi ATP H+ 协助扩散运动产生电势能 卡尔文（美国） 用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了__________中的碳是如何转化为有机物中的碳。 同位素标记法(同位素示踪法) 14CO2 14C3 （ 14CH2O） 知识点二 .光合作用的过程 1.光合作用的概念: 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程。 2.总反应式： CO2＋H2O （CH2O）＋O2 光能 叶绿体 场所： 条件： 3.光合作用过程模型 光反应阶段： 类囊体薄膜 光、色素、酶（H2O、ADP、Pi、NADP+） 物质变化： ①水的光解: 2H2O O2 + 4H+ +4e- 光 色素 ②ATP的合成: ADP+Pi+能量 ATP 光、酶 色素 ③NADPH合成: NADP+ + H+ +2e- NADPH 酶 可作还原剂，又能为暗反应提供能量 能量变化： 光能转化为ATP、NADPH中活跃的化学能 场所： 条件： 暗反应阶段： 叶绿体基质 酶（CO2、ATP、NADPH、C5） 物质变化： ①CO2的固定: CO2 +C5 2C3 酶 ②C3的还原: 2C3 （CH2O）+ C5 ATP、NADPH 酶 能量变化： ATP、NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 有光、无光均可进行 光反应和暗反应之间的联系： ①光反应为暗反应提供NADPH、ATP; 暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。 ②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也会受到抑制。 光合作用元素的去向： H: C: O: H2O→ NADPH→ (CH2O) CO2→ C3→ (CH2O) H2O→ O2 CO2→ C3→ (CH2O) 例题：下图1为莱茵衣藻(一种真核生物，简称衣藻)在低CO2浓度下碳浓缩机制，图2为衣藻类囊体薄膜上的PSⅠ(光系统Ⅰ)和PSⅡ(光系统Ⅱ)。 (1)衣藻光合作用所需的CO2的来源途径有 。PSⅠ和PSⅡ由蛋白质和光合色素组成，光合色素的作用_______________________。 、环境中的CO2、呼吸产生的CO2 捕获光能(吸收、传递、转化光能) (2)在衣藻细胞内，CA酶可催化CO2与的可逆转化。与CO2形式相比，在叶绿体基质中以形式富集的优点是______________________ CO2容易以自由扩散方式逃逸，不能以自由扩散方式运输，易于富集 (3)类囊体腔内产生的H＋可穿过ATP合成酶，运输方式是________，H＋参与形成的物质是__________，该物质在暗反应中的作用是____________________。 协助扩散 NADPH 作为还原剂和提供能量 思考1：光照停止后，短时间内暗反应仍然能够持续，原因是？ 光反应产生的ATP和NADPH未被完全消耗完 思考2：在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下:“连续光照”比 ”间隔光照下”有机物积累量要？ 少 制造有机物100% 制造有机物52% 制造有机物70% 制造有机物98% 充分利用光反应产生的NADPH和ATP , 用来进行暗反应。 5.化能合成作用与光合作用的对比 项目 条件 原料 产物 能量来源 生物种类 光合作用 光、色素、酶 CO2和H2O等无机物 等有机物 _____ 绿色植物、蓝细菌等 化能合成作用 酶 CO2和H2O等无机物 等有机物 ___________________________ 、硫细菌等 糖类 光能 某些无机物氧化时释放的能量 硝化细菌 4.光合作用的意义 太阳光能的输入、捕获和转化，是生物圈得以维持运转的基础。光合作用 是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。 知识点三：环境改变时光合作用各物质含量的变化 1.“过程法”分析各物质变化 Ⅰ表示光反应 Ⅱ表示CO2的固定 Ⅲ表示C3的还原 环境变化：光照、CO2 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等物质含量变化 例：下图是炎热夏季白天，某植物叶片光合作用强度曲线图: 白天时间(h) 光合作用强度 6 12 18 A B C D E ①7~10时光合作用强度不断增强的原因是 . 此时C3、C5、ATP、NADPH含量如何变化？ . ②10~12时光合强度明显减弱的原因是 . 此时C3、C5、ATP、NADPH含量如何变化？ . ③14~17时光合强度作用不断下降的原因是 . 此时C3、C5、ATP、NADPH含量如何变化？ . 气温高，气孔关闭， 植物吸收CO2减少 光照强度减弱 光照强度逐渐增加 增加、 减少、 增加、 增加 增加、 减少、 增加、 增加 增加、 减少、 减少、 减少 ④从图看出，限制光合作用的因素有 . ⑤依据本题信息，提高绿植光合作用强度的措施有 ; . 光照强度、温度 (1)控制光照强度(补光) (2)调节温度(高温遮荫降温、高温喷淋降温、低温生炉火升温) 5.(2024·河北沧州模拟)图3­-17是绿色植物光合作用光反应的过程示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　)。 图3­-17 A．据图可知，光反应产生的O2 用于有氧呼吸至少需要通过5层磷 脂双分子层 B．ATP和NADPH中的化学能可用 于暗反应中CO2的固定 C.光能在该膜上最终以化学能的形 式储存在ATP和NADPH中 D．合成ATP所需的能量直接来源于H＋顺浓度梯度转运释放的能量 B 6．(2026·河北沧州模拟)如图为光合作用过程示意图，其中甲、乙表示不同反应阶段，A～J代表不同的物质。下列有关叙述正确的是(　　) A.图示过程均发生在叶绿体中 B.图中A的分解反应属于吸能反应 C.图中能还原C3的物质是C或E D.若H供应减少，则短时间内I含量减少 B 7.(2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： 选择透过性 (1)图1中H＋从类囊体薄膜内侧到外侧只能通过ATP合成酶，而O2能自由通过类囊体薄膜，说明类囊体薄膜具有的特性是__________。暗反应中C3在______________________的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的__________中。 ATP、NADPH和酶 细胞质基质 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是__(填“甲”或“乙”)；据图判断，总光合速率最高时对应的温度是____ (填“20 ℃”“25 ℃”或“30 ℃”)，理由为_______________________________。 乙 30℃ 30℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸速率之和最高