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高考一轮复习
第09讲 光合作用
第一课时
人教版
4
2
1
3
绿叶中色素的提取和分离
光合作用的过程及探索
影响细胞呼吸的因素及其应用
考点梳理
影响光合作用的因素及应用
5
探究光照强度对光合作用强度的影响
6
光合作用和呼吸作用
绿叶中色素的提取和分离
考点1
1. 实验原理
提取
分离
色
素
原理：叶绿体中的色素不溶于水，溶于有机溶剂
方法：用无水乙醇或丙酮提取
相似相溶原理
可用95%的乙醇+适量的无水碳酸钠
原理：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。
方法：纸层析法
知识梳理
（1）色素的提取
取材：
↓
研磨：
↓
过滤：
↓
收集：
研磨迅速充分，防止溶剂挥发
2. 实验过程
叶片要绿、要新鲜：色素含量多
研磨充分
防止色素被破坏
可用丙酮或92#汽油代替
防止溶剂挥发
称取5 g绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中
漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤
用试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞紧
知识梳理
（2）色素的分离
制备滤纸条：
↓
画滤液细线 ——
↓
纸层析法：
↓
观察结果：滤纸条上有四条色素带
2. 实验过程
防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快
防止色素溶解到层析液中
① 取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液
② 画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线
③ 重复画线：待滤液干后，再重画一到两次
将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，
随后用棉塞塞紧试管口，
注意滤纸条上的滤液细线不能触及层析液
知识梳理
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素 橙黄色 _____ _____ _____
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 _____ 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 _____ _____
最少
最高
最快
最多
最低
最慢
3. 实验结果与分析
① 色素在层析液中溶解度的高低为：胡萝卜素 > 叶黄素 > 叶绿素a > 叶绿素b
② 各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a > 叶绿素b > 叶黄素 > 胡萝卜素
类胡萝卜素
（1/4）
叶绿素
（3/4）
知识梳理
① 未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。
② 使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。
③ 一次加入大量的无水乙醇，导致提取液中的色素浓度太低。
④ 没经过干燥处理。 ⑤ 碳酸钙加入的量过少，叶绿素分子部分被破坏。
⑥ 忘记画滤液细线。 ⑦ 忘记加碳酸钙导致叶绿素完全被破坏。
⑧ 滤液细线不能达到细、直、齐的要求，使色素扩散不一致。
⑨ 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。
⑩ 所用叶片为“黄叶”
（1）收集到的滤液绿色过浅：
（2）滤纸条上色素带重叠：
（3）滤纸条上看不到色素带：
（4）滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：
①
⑧
⑨
⑩
4.“绿叶中色素的提取和分离”实验异常现象分析
③
⑤
②
④
⑥
⑦
知识梳理
1. （2019·江苏卷） 下图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，
样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。
下列叙述正确的是(　　)
A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
D
精题精练
2. 水绵属于双星藻科水绵属水生藻类植物，又叫水青苔。某同学利用水绵进行
以下生物学实践活动，无法达成目的的是(　　)
选项 实验目的 所用试剂
A 观察叶绿体 蒸馏水
B 观察细胞质流动 健那绿染液
C 观察质壁分离及复原 0.3 g/mL蔗糖溶液、清水
D 提取叶绿体中的色素 无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅
B
精题精练
5. 叶绿体的结构及其中的色素
外膜
内膜
基粒
基质
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
叶绿体是进行光合作用的场所
：由一系列囊状结构堆叠而成，扩大了膜面积，
有利于光合色素和与光反应相关的酶的附着
（1）光合作用的结构——叶绿体
并非光合作用的唯一场所，蓝细菌
也能进行光合作用，但没有叶绿体。
：分布着大量与暗反应相关的酶
叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。
知识梳理
阳光穿过三棱镜时形成的不同颜色的光带
① 色素的功能：叶绿素主要吸收 ______________；类胡萝卜素主要吸收 ________。
② 色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光
（可见光的波长范围大约是400～760 nm），对红外光和紫外光不吸收。
红光和蓝紫光
蓝紫光
5. 叶绿体的结构及其中的色素
（2）色素的吸收光谱
知识梳理
1. （2019·海南卷）下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是(　　)
A．光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B．红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C．光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D．红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
B
精题精练
① 德国科学家恩格尔曼
② 实验过程及现象
需氧细菌只集中分布
在叶绿体被光束照射
水绵到的部位
需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位
在黑暗中用极细
光束照射水绵
完全曝光
无空气
水绵+
需氧细菌
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
5. 叶绿体的结构及其中的色素
（3）叶绿体功能的实验验证
排除环境中
氧气的干扰
排除环境中光的干扰
光照部位和无光照部位的对照实验
局部光照和完全暴露在光下的对照实验
知识梳理
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，
发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
白光
水绵细胞叶绿体上的光合色素
主要吸收红光和蓝紫光。
5. 叶绿体的结构及其中的色素
知识梳理
① 植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，
绿光被反射出来。
② 植物的液泡中含有的色素（花青素）不参与光合作用。
③ 植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。
5. 叶绿体的结构及其中的色素
注意事项：
知识梳理
正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的比例为3：1，
且对绿光吸收最少，反射较多，所以正常叶片总是呈现绿色
5. 叶绿体的结构及其中的色素
（4）色素与叶片的颜色
正常绿色
叶片变黄
叶色变红
寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，
叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄
秋天时，低温和植物体内积累的可溶性糖有利于花青素的形成花青素在酸性的细胞液中变成红
知识梳理
5. 叶绿体的结构及其中的色素
（5）影响叶绿素合成的三大因素
① 光照： 影响叶绿素合成的主要条件，
一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄
② 温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，
进而影响叶绿素的合成
③ 必需元素：叶绿素中含必需元素，
缺乏 N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶片变黄
知识梳理
光合作用的过程及探索
考点2
1. 光合作用原理的实验探索
19世纪末
在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，
C和H2O结合称甲醛，然后甲醛分子缩合成糖
1928
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。
1937 希尔
发现离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、释放氧气。
1941
鲁宾和卡门
H20+C18O2→植物→O2
H2180+CO2→植物→18O2
希尔
反应
用同位素示踪的方法，是对比实验
结论：光合作用中O2来源于水
光照下，叶绿体可合成ATP。并总是与水的光解相伴随。
用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，
追踪检测其放射性：14CO2→14C3→（14CH2O）
光合作用中
的碳来自CO2
1954—1957阿尔农
20世纪40年代卡尔文
卡尔文循环
知识梳理
（1）概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成
储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
（2）反应式
CO2+ H2O (CH2O) + O2
光能
叶绿体
2. 光合作用的原理
知识梳理
2. 光合作用的原理
（3）过程
光
反
应
暗
反
应
知识梳理
2. 光合作用的原理
（3）过程
暗
反
应
场所
物质
变化
能量
变化
：在叶绿体的类囊体薄膜上
① 水的光解：
② NADPH的合成：
③ ATP的合成：
：光能 → ATP和NADPH中活跃的化学能
光
反
应
知识梳理
2. 光合作用的原理
（3）过程
暗
反
应
场所
物质
变化
能量
变化
：叶绿体基质
① CO2的固定：
② C3的还原：
：ATP和NADPH中活跃的化学能
→ 有机物中稳定的化学能
光
反
应
知识梳理
项目 光反应 暗反应
条件
场所
物质变化
能量变化
联系 类囊体薄膜
叶绿体基质
水的光解、ATP的合成
CO2的固定、C3的还原
（4）光反应和暗反应的比较
光、色素、酶
ATP、NADPH、CO2、多种酶
光能转化为活跃的化学能
活跃的化学能转化为稳定的化学能
光反应为暗反应提供 NADPH和ATP，
暗反应为光反应提供NADP＋、ADP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
知识梳理

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