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第二节　光合作用——光能的捕获和转换
第1课时　光合作用的认识过程与光合色素
[学习目标]　1.说出光合作用的发现及研究历史。2.阐述叶绿体中光合色素的种类和作用。3.学会提取和分离叶绿体中的光合色素的方法。
一、解开光合作用之谜
1．海尔蒙特的“柳树实验”
(1)实验方法：________研究。只用收集到的________给柳树浇水。
(2)实验结果：柳树苗长成大树，__________减少很少。
(3)实验结论：树木只要有______，就能生长发育。
2．英格豪斯实验
(1)实验方法：把________的枝条放入水里。
(2)实验结果：绿叶只在________产生气体，在________不产生气体。
3．萨克斯实验
(1)实验过程：将暗处理过的叶片做部分__________后放在光下，采用____________处理叶片。
(2)实验结论：叶片在光下能产生________。
4．鲁宾和卡门实验
(1)探究方法：________________。
(2)实验过程及结论
5．卡尔文实验
(1)研究方法：同位素标记法，用14C标记CO2。
(2)研究结果：发现CO2被用于合成糖类等有机物的途径——__________循环。
6．恩格尔曼实验
(1)实验过程
(2)实验结论：叶绿体中含有能有效地吸收利用______________的物质，这些物质吸收的光与绿叶在光下产生________有关。
7．希尔实验
(1)实验方法：______________中加入草酸铁，并给予光照。
(2)实验结果：离体叶绿体释放出了氧气。
(3)实验结论：一定程度上证明光合作用在________中进行。
判断正误
(1)英格豪斯证明了植物在阳光下产生O2(　　)
(2)光合作用释放的O2都来自水(　　)
(3)卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环(　　)
(4)恩格尔曼利用水绵和好氧细菌进行实验，证明光合作用的放氧部位是叶绿体(　　)
(5)萨克斯通过实验证明光照是光合作用的必要条件(　　)
任务一：光合作用相关实验分析
1．如图是萨克斯的实验，请分析回答下列问题：
(1)把绿叶先在暗处放置24小时的目的是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)该实验是如何形成对照的？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)为什么要用酒精脱色后再用碘蒸气处理？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)本实验的结论是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．分析恩格尔曼的实验，回答下列问题：
资料　1881年，科学家恩格尔曼做了这样的实验：把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和好氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
(1)恩格尔曼实验的结论是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)实验选择水绵和好氧细菌作为实验材料的优点是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)为何要除去小室中原有的空气？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(5)为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
　恩格尔曼实验的巧妙之处
3．分析鲁宾和卡门的实验，回答下列问题：
资料　1941年，科学家鲁宾和卡门用同位素标记的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成HO和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2；第二组给同种植物提供HO和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。
(1)鲁宾和卡门的研究运用了什么技术方法？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)分析实验结果，你能得出什么结论？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)在该实验中，用18O同时标记H2O和CO2可行吗？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．下列有关光合作用发现史的叙述，错误的是(　　)
A．萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
B．海尔蒙特的柳树实验证明植物生长的养料主要来自土壤
C．鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水
D．恩格尔曼选用水绵做实验证明叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
2．(多选)(2023·盐城高一期末)恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和好氧细菌的临时装片①，将临时装片②暴露在光下，结果如图所示。下列关于该实验的叙述正确的是(　　)
A．实验开始前，临时装片都要先进行通气处理
B．该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作用的场所
C．临时装片中的好氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气
D．用透过三棱镜的光束照射临时装片①，会得到与该图示不同的结果
二、提取和分离叶绿体中的光合色素
1．实验原理
无水乙醇等有机溶剂能________绿叶中的各种光合色素；色素在________中的溶解度不同，因而在滤纸上的__________有差异。
2．实验步骤
(1)提取色素：称取5 g新鲜的菠菜叶(或其他植物绿叶)，剪碎后放入研钵中，加入少许____________、______________和5 mL______________，迅速而充分地研磨。将研磨液过滤到试管中，及时用棉塞塞紧试管口。
(2)制备滤纸条：将与烧杯高度相等、宽1 cm的干燥滤纸条，剪去一端的两个角，在距离该端大约________处用铅笔画一条细线。
(3)画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的细线画一条________的滤液细线，吹干后在同一位置重复画滤液细线。
(4)分离色素：将画好滤液细线的滤纸条轻轻地插入盛有3 mL层析液的烧杯中，斜靠在烧杯壁上，用培养皿覆盖烧杯。滤液细线不能触及__________。
(5)观察结果：几分钟后取出滤纸条，观察滤纸条上色素的分布情况。
色素种类 色素颜色
① 类胡萝卜素 橙黄色
② 黄色
③ 叶绿素a 叶绿素
④ 叶绿素b
3.叶绿体中光合色素分布及功能
(1)分布：______________上。
(2)功能：叶绿素主要吸收____________光，类胡萝卜素主要吸收________光。叶绿素是光合作用过程中的主要色素，类胡萝卜素还有保护________免遭强光伤害的作用。
判断正误
(1)提取色素时，要缓慢充分地研磨叶片，以保证色素充分地释放出来(　　)
(2)研磨绿叶时，要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇(　　)
(3)分离色素时，在无水乙醇中溶解度越高的在滤纸条上的扩散速度越快(　　)
(4)色素分离后，滤纸条上从上而下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b(　　)
任务二：实验操作注意事项及结果分析
1．如图是提取和分离叶绿体中的光合色素的实验步骤，请分析回答下列问题：
(1)提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，B、C分别是什么？A、B、C各起什么作用？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？画滤液细线有什么要求？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)色素分离时，关键应注意层析液不要触及滤液细线，为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．如图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况，请分析回答下列问题：
(1)含量最多和最少的色素分别是哪两种？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3．分析叶绿体中色素的吸收光谱，回答下列问题：
(1)叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱有什么不同？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)从叶绿体中色素的吸收光谱分析大多数叶片看起来呈绿色的原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．实验结果分析
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 最少 最高 最快
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢
2.实验效果不理想的原因分析
(1)收集到的滤液颜色过浅
①未加二氧化硅，研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤过滤时未使用尼龙布，而是使用滤纸，导致色素吸附在滤纸上。
(2)滤纸条上色素带重叠：滤液细线画得过粗。
(3)滤纸条上色素带不直
①滤纸条未剪去两角，滤液沿两侧扩散过快。
②滤液细线画得不直。
(4)滤纸条上看不见色素带：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。
3．(2023·盐城射阳中学高一期末)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，正确的是(　　)
A．未见分离后的色素带，可能分离时层析液没过了滤液细线
B．用无水乙醇提取色素，加入CaCO3是为了使研磨更充分
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
4．(2023·扬州高一期中)如图表示“提取和分离叶绿体中光合色素”实验的部分材料和用具。请据图回答下列问题：
(1)步骤①中若A为无水乙醇，其作用是____________，C的作用是保护叶绿素，则C为________。
(2)步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有单层______________。
(3)步骤③剪去两角的作用是________________。
(4)步骤④中插入滤纸条时应注意________________，最后得到的色素带中最宽的是________。
答案精析
一、
梳理教材新知
1．(1)定量　雨水　(2)土壤质量　(3)水
2．(1)带叶　(2)阳光下　黑暗处
3．(1)遮光　碘蒸气　(2)淀粉
4．(1)同位素标记法　(2)水
5．(2)卡尔文
6．(1)光束照射　所有受光部位　红光　蓝光　(2)红光和蓝光　氧气
7．(1)叶绿体悬液　(3)叶绿体
判断正误
(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√
探究核心知识
1．(1)消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。
(2)树叶部分遮光，另一部分曝光，形成了对照。
(3)避免叶片颜色对实验结果的干扰。
(4)叶片在光下能产生淀粉。
2．(1)恩格尔曼实验的结论：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。
(2)水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(3)选用没有空气的环境，可排除空气中氧气的干扰。
(4)用极细光束照射，使叶绿体形成有光和无光部位，相当于一组对比实验。
(5)和黑暗条件下用极细光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。
3．(1)同位素标记法。
(2)光合作用释放的O2全部来源于H2O，而不来源于CO2。
(3)不可行，若同时标记H2O和CO2，则不能区分产物O2中的氧元素是来自H2O还是CO2。
落实思维方法
1．B　[海尔蒙特的柳树实验中，土壤质量减少量远小于柳树干物质增加量，证明植物生长的养料不是主要来自土壤，B错误。]
2．BCD　[实验开始前，临时装片都要先进行隔绝空气处理，A错误。]
二、
梳理教材新知
1．溶解　层析液　扩散速度　
2．(1)二氧化硅　碳酸钙　无水乙醇　(2)1 cm　(3)细而直　(4)层析液　(5)胡萝卜素　叶黄素　蓝绿色　黄绿色
3．(1)类囊体膜　(2)红光和蓝紫　蓝紫　叶绿素
判断正误
(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
探究核心知识
1．(1)A是二氧化硅，作用是有助于充分研磨；B是碳酸钙，作用是防止研磨中叶绿素分子被破坏；C是无水乙醇，作用是溶解色素。
(2)可能的原因有：①研磨不充分，色素未能充分提取出来；②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度低；③未加碳酸钙或加入过少，叶绿素分子部分被破坏。
(3)剪去两角的作用是防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直。待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。
(4)滤液细线中的色素会被层析液溶解，滤纸条上分离不到色素带。
2．(1)叶绿素a和胡萝卜素。
(2)胡萝卜素和叶绿素b。
3．(1)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。
(2)叶绿体中的色素很少吸收绿光，绿光被反射，所以大多数叶片看起来呈绿色。
落实思维方法
3．A
4．(1)溶解色素　CaCO3(或碳酸钙)　(2)尼龙布　(3)防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快　(4)层析液的液面不要触及或超过滤液细线　叶绿素a(共76张PPT)
光合作用的认识过程与光合色素
第三章 细胞中能量的转换和利用
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第1课时
学习目标
1.说出光合作用的发现及研究历史。
2.阐述叶绿体中光合色素的种类和作用。
3.学会提取和分离叶绿体中的光合色素的方法。
内容索引
一、解开光合作用之谜
二、提取和分离叶绿体中的光合色素
课时对点练
解开光合作用之谜
一
1.海尔蒙特的“柳树实验”
(1)实验方法：　　　研究。只用收集到的　　　给柳树浇水。
(2)实验结果：柳树苗长成大树，　　　　　减少很少。
(3)实验结论：树木只要有　　，就能生长发育。
2.英格豪斯实验
(1)实验方法：把　　　的枝条放入水里。
(2)实验结果：绿叶只在　　　　产生气体，在　　　　不产生气体。
梳理　教材新知
定量
雨水
土壤质量
水
带叶
阳光下
黑暗处
3.萨克斯实验
(1)实验过程：将暗处理过的叶片做部分　　　后放在光下，采用______
处理叶片。
(2)实验结论：叶片在光下能产生　　　。
4.鲁宾和卡门实验
(1)探究方法：　　　　　　　。
(2)实验过程及结论
遮光
碘蒸气
淀粉
同位素标记法
水
5.卡尔文实验
(1)研究方法：同位素标记法，用14C标记CO2。
(2)研究结果：发现CO2被用于合成糖类等有机物的途径——　　　 循环。
6.恩格尔曼实验
(1)实验过程
卡尔文
水绵
好氧细菌
极细光束照射水绵→好氧细菌聚集在被_________
　到的叶绿体部位
将玻片标本置于光下→好氧细菌分布于叶绿体___
　___________
透过三棱镜的不同光照射带状叶绿体→好氧细菌
　聚集在　　　区和　　　区的叶绿体部位
光束照射
所
有受光部位
红光
蓝光
(2)实验结论：叶绿体中含有能有效地吸收利用　　　　　　的物质，这些物质吸收的光与绿叶在光下产生　　　有关。
红光和蓝光
氧气
7.希尔实验
(1)实验方法：　　　　　　中加入草酸铁，并给予光照。
(2)实验结果：离体叶绿体释放出了氧气。
(3)实验结论：一定程度上证明光合作用在　　　　中进行。
叶绿体悬液
叶绿体
(1)英格豪斯证明了植物在阳光下产生O2(　　)
(2)光合作用释放的O2都来自水(　　)
(3)卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环(　　)
(4)恩格尔曼利用水绵和好氧细菌进行实验，证明光合作用的放氧部位是叶绿体(　　)
(5)萨克斯通过实验证明光照是光合作用的必要条件(　　)
×
√
√
√
√
任务一：光合作用相关实验分析
1.如图是萨克斯的实验，请分析回答下列问题：
探究　核心知识
(1)把绿叶先在暗处放置24小时的目的是什么？
提示　消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。
(3)为什么要用酒精脱色后再用碘蒸气处理？
提示　避免叶片颜色对实验结果的干扰。
(2)该实验是如何形成对照的？
提示　树叶部分遮光，另一部分曝光，形成了对照。
(4)本实验的结论是什么？
提示　叶片在光下能产生淀粉。
2.分析恩格尔曼的实验，回答下列问题：
资料　1881年，科学家恩格尔曼做了这样的实验：把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和好氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
(1)恩格尔曼实验的结论是什么？
提示　恩格尔曼实验的结论：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。
(2)实验选择水绵和好氧细菌作为实验材料的优点是什么？
提示　水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(3)为何要除去小室中原有的空气？
提示　选用没有空气的环境，可排除空气中氧气的干扰。
(4)在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？
提示　用极细光束照射，使叶绿体形成有光和无光部位，相当于一组对比实验。
(5)为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？
提示　和黑暗条件下用极细光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。
恩格尔曼实验的巧妙之处
核心归纳
3.分析鲁宾和卡门的实验，回答下列问题：
资料　1941年，科学家鲁宾和卡门用同位素标记的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2；第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。
(1)鲁宾和卡门的研究运用了什么技术方法？
提示　同位素标记法。
(2)分析实验结果，你能得出什么结论？
提示　光合作用释放的O2全部来源于H2O，而不来源于CO2。
(3)在该实验中，用18O同时标记H2O和CO2可行吗？为什么？
提示　不可行，若同时标记H2O和CO2，则不能区分产物O2中的氧元素是来自H2O还是CO2。
1.下列有关光合作用发现史的叙述，错误的是
A.萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
B.海尔蒙特的柳树实验证明植物生长的养料主要来自土壤
C.鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水
D.恩格尔曼选用水绵做实验证明叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
落实　思维方法
√
海尔蒙特的柳树实验中，土壤质量减少量远小于柳树干物质增加量，证明植物生长的养料不是主要来自土壤，B错误。
2.(多选)(2023·盐城高一期末)恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和好氧细菌的临时装片①，将临时装片②暴露在光下，结果如图所示。下列关于该实验的叙述正确的是
A.实验开始前，临时装片都要先进行通气
　处理
B.该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作
　用的场所
C.临时装片中的好氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气
D.用透过三棱镜的光束照射临时装片①，会得到与该图示不同的结果
√
√
√
实验开始前，临时装片都要先进行隔绝空气处理，A错误。
提取和分离叶绿体中的光合色素
二
1.实验原理
无水乙醇等有机溶剂能　　　绿叶中的各种光合色素；色素在　　　 中的溶解度不同，因而在滤纸上的　　　　　有差异。
2.实验步骤
(1)提取色素：称取5 g新鲜的菠菜叶(或其他植物绿叶)，剪碎后放入研钵中，加入少许　　　　　、　　　　和5 ml　　　　　，迅速而充分地研磨。将研磨液过滤到试管中，及时用棉塞塞紧试管口。
梳理　教材新知
溶解
层析液
扩散速度
二氧化硅
碳酸钙
无水乙醇
(2)制备滤纸条：将与烧杯高度相等、宽1 cm的干燥滤纸条，剪去一端的两个角，在距离该端大约 处用铅笔画一条细线。
(3)画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的细线画一条______
的滤液细线，吹干后在同一位置重复画滤液细线。
(4)分离色素：将画好滤液细线的滤纸条轻轻地插入盛有3 mL层析液的烧杯中，斜靠在烧杯壁上，用培养皿覆盖烧杯。滤液细线不能触及　　　 。
1 cm
细而
直
层析液
(5)观察结果：几分钟后取出滤纸条，观察滤纸条上色素的分布情况。
色素种类 色素颜色
① _________ 类胡萝卜素 橙黄色
② _______ 黄色
③ 叶绿素a 叶绿素 _______
④ 叶绿素b _______
胡萝卜素
叶黄素
蓝绿色
黄绿色
3.叶绿体中光合色素分布及功能
(1)分布：　　　　　上。
(2)功能：叶绿素主要吸收　　　　　 光，类胡萝卜素主要吸收　　 光。叶绿素是光合作用过程中的主要色素，类胡萝卜素还有保护 免遭强光伤害的作用。
类囊体膜
红光和蓝紫
蓝紫
叶绿素
(1)提取色素时，要缓慢充分地研磨叶片，以保证色素充分地释放出来
(　　)
(2)研磨绿叶时，要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇(　　)
(3)分离色素时，在无水乙醇中溶解度越高的在滤纸条上的扩散速度越快(　　)
(4)色素分离后，滤纸条上从上而下的四条色素带分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b(　　)
×
√
×
×
探究　核心知识
任务二：实验操作注意事项及结果分析
1.如图是提取和分离叶绿体中的光合色素的实验步骤，请分析回答下列问题：
(1)提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，B、C分别是什么？A、B、C各起什么作用？
提示　A是二氧化硅，作用是有助于充分研磨；B是碳酸钙，作用是防止研磨中叶绿素分子被破坏；C是无水乙醇，作用是溶解色素。
(2)某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
提示　可能的原因有：①研磨不充分，色素未能充分提取出来；②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度低；③未加碳酸钙或加入过少，叶绿素分子部分被破坏。
(3)制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？画滤液细线有什么要求？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？
提示　剪去两角的作用是防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直。待滤液干后，再重画一到两次可以增加滤液细线中色素的含量。
(4)色素分离时，关键应注意层析液不要触及滤液细线，为什么？
提示　滤液细线中的色素会被层析液溶解，滤纸条上分离不到色素带。
2.如图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况，请分析回答下列问题：
(1)含量最多和最少的色素分别是哪两种？
(2)在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种？
提示　叶绿素a和胡萝卜素。
提示　胡萝卜素和叶绿素b。
3.分析叶绿体中色素的吸收光谱，回答下列问题：
(1)叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱有什么不同？
(2)从叶绿体中色素的吸收光谱分析大多数叶片看起来呈绿色的原因。
提示　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。
提示　叶绿体中的色素很少吸收绿光，绿光被反射，所以大多数叶片看起来呈绿色。
核心归纳
1.实验结果分析
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 最少 最高 最快
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢
核心归纳
2.实验效果不理想的原因分析
(1)收集到的滤液颜色过浅
①未加二氧化硅，研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤过滤时未使用尼龙布，而是使用滤纸，导致色素吸附在滤纸上。
核心归纳
(2)滤纸条上色素带重叠：滤液细线画得过粗。
(3)滤纸条上色素带不直
①滤纸条未剪去两角，滤液沿两侧扩散过快。
②滤液细线画得不直。
(4)滤纸条上看不见色素带：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。
落实　思维方法
3.(2023·盐城射阳中学高一期末)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，正确的是
A.未见分离后的色素带，可能分离时层析液没过了滤液细线
B.用无水乙醇提取色素，加入CaCO3是为了使研磨更充分
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
√
层析时未见色素带，说明分离时层析液可能没过了滤液细线，致使光合色素溶解在层析液中，A正确；
加入CaCO3是为了保护色素，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；
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。
4.(2023·扬州高一期中)如图表示“提取和分离叶绿体中光合色素”实验的部分材料和用具。请据图回答下列问题：
(1)步骤①中若A为无水乙醇，其作用是__________，C的作用是保护叶绿素，则C为__________________。
(2)步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有单层________。
溶解色素
CaCO3(或碳酸钙)
尼龙布
(3)步骤③剪去两角的作用是__________________________________。
(4)步骤④中插入滤纸条时应注意__________________________________，最后得到的色素带中最宽的是_________。
防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快
层析液的液面不要触及或超过滤液细线
叶绿素a
网络构建
课时对点练
三
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题组一　光合作用的发现历程
1.1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光，经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明了
A.光合作用的产物有淀粉
B.光合作用的产物是水
C.光合作用的场所在叶绿体
D.光合作用产物中的氧气来自反应物中的水
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2.在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量守恒和转化定律，曾提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。能证明这一假说的实验是
A.英格豪斯证明绿叶在光照条件下可以产生气体
B.卡尔文追踪了CO2中碳元素的行踪
C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用能产生淀粉
D.鲁宾和卡门证明光合作用产生的O2来自水
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3.如表为鲁宾和卡门利用同位素标记法研究光合作用的实验记录，据表判断甲、乙分别是
A.18O2、18O2 B.O2、O2
C.18O2、O2 D.O2、18O2
√
组号 提供的物质 结果产生的气体 备注
Ⅰ H2O和C18O2 甲 其他条件相同
Ⅱ H218O和CO2 乙 其他条件相同
光合作用中产生的O2来自水，组号Ⅰ中的水未被18O标记，产物为O2，组号Ⅱ中的水被18O标记，则产物为18O2，D正确。
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组号 提供的物质 结果产生的气体 备注
Ⅰ H2O和C18O2 甲 其他条件相同
Ⅱ H218O和CO2 乙 其他条件相同
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4.科学家恩格尔曼在证明光合作用放氧部位是叶绿体后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域。从这一实验你能得出的结论是
A.红光和蓝光对好氧细菌有吸引作用
B.好氧细菌喜欢聚集在氧气含量少的光区
C.叶绿体主要吸收绿光用于光合作用，放出氧气
D.叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气
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该实验中恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌聚集在红光和蓝光区域，说明红光和蓝光部位有氧气产生，所以该实验说明叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，并释放出氧气，故C错误，D正确。
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题组二　提取和分离叶绿体中的光合色素
5.利用纸层析法可分离光合色素。下列分离装置示意图中正确的是
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层析液具有一定的毒性，容易挥发，要用橡皮塞塞住试管口，且不能让滤液细线触到层析液，C正确。
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6.(2023·盐城高一检测)如图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果示意图，则如图②所示结果最有可能来自
A.清水培养的水仙叶片
B.盆栽的天竺葵的叶片
C.大蒜发芽长出的绿叶
D.秋冬季节的银杏落叶
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据图①分析，由下而上的色素依次为叶绿素b(黄绿色)、
叶绿素a(蓝绿色)、叶黄素(黄色)、胡萝卜素(橙黄色)，图
②中无叶绿素，只有叶黄素和胡萝卜素。清水培养的水
仙叶片、盆栽的天竺葵的叶片和大蒜发芽长出的绿叶中
均有四种色素，而秋冬季节的银杏落叶中叶黄素、胡萝卜素含量高，在低温条件下叶绿素已分解。
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7.(2023·江苏镇江高一期末)实验操作不规范可能导致实验失败。下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，错误的是
A.无水乙醇加入量太多可能导致所有色素带颜色变浅
B.未加CaCO3可能导致滤纸上黄色和橙黄色两条色素带的颜色变浅
C.滤液细线浸没到层析液中导致滤纸条上无色素带
D.滤液细线过粗可能导致色素带之间无法分离
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无水乙醇加入量太多导致滤液中色素浓度过低，可能导致所有色素带颜色变浅，A正确；
未加CaCO3可能导致叶绿素 a和叶绿素b被破坏，进而导致滤纸条上蓝绿色和黄绿色两条色素带的颜色变浅，B错误；
滤液细线浸没到层析液中，色素将溶解在层析液中，导致滤纸条上无色素带，C正确；
滤液细线过粗可能导致色素带之间的边界相连接，无法分离，D正确。
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8.(2023·全国乙，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
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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快，D错误。
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9.下列关于光合作用的发现史的叙述，错误的是
A.英格豪斯的实验证明了植物需要阳光制造气体
B.萨克斯的实验证明光是光合作用的必要条件
C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来
　自H2O
√
恩格尔曼的实验证明光合作用场所在叶绿体，但没有做定量分析，C错误。
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10.对菠菜叶中提取的色素进行纸层析，以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制图示(如图)。下列叙述正确的是
A.色素带最宽的是乙，丁色素的溶解度最大
B.四种色素中，丙和丁主要吸收红光和蓝紫光
C.实验结果表明，不同色素带的宽度是相同的
D.提取色素时，加入少许二氧化硅可防止研磨中色素被破坏
√
分析图示可知，色素含量最多的是乙，所以色
素带最宽的是乙，丁扩散距离最远，所以丁色
素的溶解度最大，A正确；
丙表示叶黄素，丁表示胡萝卜素，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，B错误；
不同色素含量是不同的，所以不同色素带的宽度是不相同的，C错误；
提取色素时，加入二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中叶绿素分子被破坏，D错误。
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11.(多选)如图所示，图1和图2分别表示光合作用探索
历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图。下列有关叙
述错误的是
A.两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有
　的淀粉
B.两实验均需要光的照射
C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
√
√
√
两实验均需进行“黑暗”处理，萨克斯的实验是为了消耗细胞中原有的淀粉，但恩格尔曼的实验并非为了消耗原有淀粉，而是为了用极细的光束照射，A错误；
恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用的产物，所以两实验均需要光的照射，B正确；
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恩格尔曼的实验中，照光与不照光、黑暗与完全曝光形成对照。萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。两实验中均设置了对照实验，C错误；
恩格尔曼的实验可证明光合作用的产物有氧气，萨克斯的实验证明光合作用的产物有淀粉，D错误。
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12.(多选)(2023·南通高一检测)在进行光合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)。下列说法正确的是
A.①②两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光
B.若提取的是缺镁叶片中的色素，则①②两圈色素环
　颜色较淡
C.①色素溶解度最高，③色素含量最多
D.②色素环呈现黄色，③色素环呈现蓝绿色
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镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素
含量少，会使最内侧的两圈色素环③(叶绿素a)、
④(叶绿素b)的颜色较淡，B错误；
①色素环在最外层，溶解度高，扩散最快，为胡
萝卜素；③色素环条带最宽，含量最多，为叶绿素a，C正确；
②(叶黄素)呈现黄色，③(叶绿素a)呈现蓝绿色，D正确。
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13.(多选)为了测定叶片叶绿体色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如图所示。下列相关叙述正确的是
A.方法①中的“？”代表的
　是SiO2，加入该成分以便
　研磨更充分
B.方法①②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素，提高色素的提取量
C.方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放
D.方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分
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方法①中的“？”代表的是SiO2，
它能破坏细胞结构，加入该成分
以便研磨更充分，A正确；
方法①②中加入CaCO3的作用是
保护叶绿素分子在研磨时不被破坏，提高色素的提取量，B正确；
方法②中沸水浴可破坏膜上蛋白质结构，从而破坏膜结构，使色素充分释放，C正确；
方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素可能被分解，色素提取量变少，D错误。
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14.(2024·徐州高一期末)某同学用菠菜叶做色素的提取和分离实验过程中，用纸层析法分离色素，在滤纸条上分离出5条色素带，计算出每条色素带的迁移率如图1所示。可以确定最下面的两条色素带分别为叶绿素a和叶绿素b，但上方还有三条色素带。为了弄清这些色素带的成分，该同学做了β－胡萝卜素和叶黄素的标准品迁移率的对比，结果如图2所示，请回答下列问题：
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(1)菠菜叶中的光合色素主要分布在叶绿体中的__________，功能是_______________
_______。
(2)实验中可以用_________提取菠菜叶中的色素。色素带的迁移率与_____________
_________有关。
(3)叶绿素a的颜色是________，叶绿素主要吸收____________光。
类囊体膜
吸收、传递、转
化光能
无水乙醇
其在层析液中
的溶解度
蓝绿色
蓝紫光和红
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(4)根据图2实验结果可以推测β－胡萝卜素和叶黄素分别对应图1中色素带______和______。
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由图可知，色素带1和色素带2分别与β－胡萝卜素和叶黄素的迁移率对应，说明色素带1为β－胡萝卜素，色素带2为叶黄素。
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15.(2023·南通高一期末)香菜是一种耐盐碱的经济作物。为探究不同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响，某中学生物兴趣小组利用两种方法提取色素并测定叶绿素含量，过程如图1。请回答下列问题：
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(1)方法A中，加石英砂的目的是________________，同时还应添加一定量的_______________以防止叶绿素被破坏。
有助于研磨充分
碳酸钙(CaCO3)
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方法A中，加石英砂的目的是使研磨更充分，同时还应添加一定量的碳酸钙以防止研磨过程中叶绿素被破坏。
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(2)方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因是____________________
_______________________，获得的滤液和上清液应用________(试剂)定容后测定并计算叶绿素含量。
使色素充分溶解在提取
液中，便于充分提取色素
提取剂
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方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因是使色素充分溶解在提取液中，以便于充分提取色素。另外，获得的滤液和上清液应用提取剂定容后测定并计算叶绿素含量。
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(3)经分光光度计测定，不同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响如图2。
①实验中盐浓度范围设置的依据是_________________。
盐碱地的盐浓度
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由柱形图及题意分析可知，实验中盐浓度范围应是盐碱地的盐浓度，以便使结果更加真实可靠。
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②结果表明，提取色素较好的方法是________，结合实验过程分析，可能的原因有__________________________________、_________________
_______________________________________________________________。
方法B
液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素
温度低能降低叶绿
素的降解(或时间短能降低叶绿素的降解，或离心能减少叶绿素的损失)
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结果表明方法B得到的叶绿素含量始终高于方法A，因此提取色素较好的方法是方法B；分析其原因可能与以下因素有关：a.液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素；b.温度低能降低叶
绿素的分解；c.时间短能降低叶绿素的分解；d.离心能减少叶绿素的损失等。第2课时　绿色植物光合作用的过程
[学习目标]　1.阐明光合作用的过程和实质。2.明确光合作用的物质变化和能量转换。3.了解化能合成作用。
1．叶绿体
(1)结构
(2)功能：__________进行光合作用的场所。
(3)分布：一般分布在细胞质膜与________之间的细胞质中。在光照较弱时，汇集到细胞________，最大限度吸收光能；在光照强度很高时，移动到细胞________，以避免强光的伤害。
2．光合作用的过程
(1)光反应阶段
①场所：叶绿体的____________上。
②条件：必须有______、叶绿体中的____________和酶。
③过程
a．水的裂解：H2O2H＋＋2e－＋________。
b．NADP＋的还原：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH。
c．ATP的生成：ADP＋Pi＋能量________。
④能量转化
(2)暗反应阶段
①场所：__________________。
②条件：有光无光均可，需要多种________参与。
③过程
a．CO2的固定：CO2＋________2C3。
b．C3的还原：2C3＋[H](CH2O)＋C5。
④能量转化
ATP和________中的化学能→__________中的化学能。
(3)光合作用的概念：绿色植物细胞中的________从太阳光中捕获________，并将这些能量在CO2和H2O转变为__________和O2的过程中，转换并储存为糖分子中__________的过程。
(4)光合作用的总反应式：
CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
3．化能合成作用
(1)概念：通过氧化外界环境中的________获得的__________来合成________的方式。
(2)①实例：硝化细菌能将________氧化成________，进而将亚硝酸氧化成________。
②过程
a．2NH3＋3O2―→2HNO2＋2H2O＋能量。
b．2HNO2＋O2―→2HNO3＋能量。
(3)意义：利用上述过程中释放的________，将CO2和H2O合成糖，以维持自身的生命活动。
判断正误
(1)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行(　　)
(2)叶绿体内色素主要分布在类囊体膜上，叶绿体基质中含有少量色素(　　)
(3)与光合作用有关的酶只分布在叶绿体类囊体膜上(　　)
(4)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应(　　)
(5)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体膜(　　)
(6)光合作用中ADP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体膜(　　)
(7)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量(　　)
(8)14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(　　)
(9)硫细菌、铁细菌和蓝细菌一样都能进行光合作用(　　)
(10)化能合成作用区别于光合作用的关键是能量来源不同，化能合成作用能量来源于有机物中的化学能(　　)
任务一：分析光反应的过程
如图表示光反应过程的简化示意图。回答下列问题：
(1)图中所示生物膜的名称？
________________________________________________________________________
(2)光反应过程将水分解成哪些物质？
________________________________________________________________________
(3)e－最终的去向？
________________________________________________________________________
(4)光反应过程中能量转换的具体过程？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(5)图中ATP合酶的作用有哪些？
________________________________________________________________________
任务二：分析暗反应的过程
如图所示，在卡尔文循环中，CO2转变为磷酸丙糖(G3P)的过程分为CO2的固定、氧化还原反应和C5即二磷酸核酮糖(RuBP)的再生三个阶段。回答下列问题：
(1)CO2固定的实质？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)在氧化还原反应阶段，需要来自光反应的物质有哪些？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)卡尔文循环输出的物质是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)列表比较光反应与暗反应之间的区别和联系
比较项目 光反应阶段 暗反应阶段
区 别 反应 场所
反应 速度
与光的 关系　 必须在______下进行 不需要叶绿素和光，需要多种酶
物质 变化 ①水的光解： H2O2H＋＋O2＋2e－； ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH； ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O)； ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量； ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－
能量 变化 ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
联系 ①两个反应阶段相辅相成，密切联系：光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供________________；暗反应推动光反应，暗反应为光反应提供________和NADP＋。②没有光反应，暗反应会因缺乏NADPH和ATP而无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约
任务三：分析环境改变时光合作用相关物质含量的变化
适宜光照下的绿色植物，突然使光照强度减弱，短时间内叶绿体中NADPH、ATP、C5、C3的含量将如何变化？
________________________________________________________________________
1．光合作用过程中元素的去向分析
2．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)来源—去路法分析物质含量的变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，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的含量变化，起始值C3高于C5(约是其2倍)
(3)光合作用过程中相关物质的变化规律
1．(2023·南京高一期末)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是(　　)
A．O2的产生停止
B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降
D．NADPH/NADP＋比值下降
2．如图表示某农作物叶肉细胞内光合作用的过程，已知在叶绿体类囊体膜上存在两个不同的光系统：光系统Ⅰ(PS Ⅰ)和光系统Ⅱ(PS Ⅱ)，是以串联的方式协同作用的。请回答下列问题：
(1)类囊体上的光合色素的作用是______________________________；在“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中，用到CaCO3，其作用是________。
(2)结合图示分析，光系统Ⅰ与________________有关(填写光反应中的相关物质变化过程)。
(3)写出图中编号或字母所代表的过程或物质：②________________，F是具有催化作用的________。
答案精析
梳理教材新知
1．(1)外膜　内膜　类囊体　基粒　基质　(2)绿色植物　(3)液泡　顶面　侧面
2．(1)①类囊体膜　②光　光合色素　③a.O2　c．ATP　(2)①叶绿体基质　②酶　③a.C5　④[H]　糖分子　(3)叶绿体　能量　糖　化学能
3．(1)无机物　化学能　有机物　(2)①NH3　亚硝酸　硝酸
(3)化学能
判断正误
(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×　(9)×　(10)×
探究核心知识
任务一
(1)类囊体膜。
(2)O2、H＋和e－。
(3)被NADP＋接受形成NADPH。
(4)光能转化成电能，最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。
(5)顺浓度梯度运输H＋，催化ADP和Pi合成ATP。
任务二
(1) 一分子C5和CO2结合形成两分子的C3。
(2)ATP和NADPH。
(3)三碳糖(G3P)。
(4)叶绿体的类囊体膜上　叶绿体的基质中　较快　较缓慢
光　光能→ATP和NADPH中活跃的化学能　NADPH和ATP　ADP、Pi
任务三
减少、减少、减少、增多。
落实思维方法
1．B　[用黑布将培养瓶罩上，光反应停止，氧气的产生停止，A正确；同时光合作用过程中NADPH和ATP的产生停止，使暗反应过程中C3的还原速度减慢，从而导致二氧化碳的固定减慢，B错误；ADP生成ATP减少，使ATP/ADP比值下降，C正确；NADPH的产生减少，NADPH/NADP＋比值下降，D正确。]
2．(1)吸收、传递、转化光能　防止叶绿素分子被破坏
(2)NADP＋的还原　(3)CO2的固定　ATP合酶(共54张PPT)
绿色植物光合作用的过程
第三章 细胞中能量的转换和利用
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第2课时
学习目标
1.阐明光合作用的过程和实质。
2.明确光合作用的物质变化和能量转换。
3.了解化能合成作用。
1.叶绿体
(1)结构
梳理　教材新知
外膜
内膜
类囊体
基粒
基质
(2)功能：　　　　　进行光合作用的
场所。
(3)分布：一般分布在细胞质膜与_____
之间的细胞质中。在光照较弱时，汇集
到细胞　　　，最大限度吸收光能；在光照强度很高时，移动到细胞___
，以避免强光的伤害。
绿色植物
液泡
顶面
侧
面
2.光合作用的过程
(1)光反应阶段
①场所：叶绿体的　　　　　上。
②条件：必须有　　、叶绿体中的　　　　　和酶。
③过程
类囊体膜
光
光合色素
O2
ATP
④能量转化
(2)暗反应阶段
①场所：　　　　　　。
②条件：有光无光均可，需要多种　　参与。
③过程
叶绿体基质
酶
C5
④能量转化
ATP和 中的化学能→　　　　中的化学能。
(3)光合作用的概念：绿色植物细胞中的　　　　从太阳光中捕获　　　，并将这些能量在CO2和H2O转变为　　和O2的过程中，转换并储存为糖分子中　　　　的过程。
(4)光合作用的总反应式：
[H]
糖分子
叶绿体
能量
糖
化学能
3.化能合成作用
(1)概念：通过氧化外界环境中的　　　　获得的　　　 来合成_______
的方式。
(2)①实例：硝化细菌能将　　氧化成　　　，进而将亚硝酸氧化成　　。
②过程
a.2NH3＋3O2―→2HNO2＋2H2O＋能量。
b.2HNO2＋O2―→2HNO3＋能量。
(3)意义：利用上述过程中释放的　　　　，将CO2和H2O合成糖，以维持自身的生命活动。
无机物
化学能
有机物
NH3
亚硝酸
硝酸
化学能
(1)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行(　　)
(2)叶绿体内色素主要分布在类囊体膜上，叶绿体基质中含有少量色素(　　)
(3)与光合作用有关的酶只分布在叶绿体类囊体膜上(　　)
(4)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应(　　)
(5)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体膜(　　)
×
√
×
×
×
(6)光合作用中ADP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体膜(　　)
(7)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量
(　　)
(8)14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(　　)
(9)硫细菌、铁细菌和蓝细菌一样都能进行光合作用(　　)
(10)化能合成作用区别于光合作用的关键是能量来源不同，化能合成作用能量来源于有机物中的化学能(　　)
√
×
×
×
×
任务一：分析光反应的过程
如图表示光反应过程的简化示意图。回答下列问题：
探究　核心知识
(1)图中所示生物膜的名称？
提示　类囊体膜。
(2)光反应过程将水分解成哪些物质？
提示　O2、H＋和e－。
(3)e－最终的去向？
提示　被NADP＋接受形成NADPH。
(4)光反应过程中能量转换的具体过程？
提示　光能转化成电能，最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。
(5)图中ATP合酶的作用有哪些？
提示　顺浓度梯度运输H＋，催化ADP和Pi合成ATP。
任务二：分析暗反应的过程
如图所示，在卡尔文循环中，CO2转变为磷酸丙糖(G3P)的过程分为CO2的固定、氧化还原反应和C5即二磷酸核酮糖(RuBP)的再生三个阶段。回答下列问题：
(1)CO2固定的实质？
提示　一分子C5和CO2结合形成两分子的C3。
(2)在氧化还原反应阶段，需要来自光反应的物质有哪些？
提示　ATP和NADPH。
(3)卡尔文循环输出的物质是什么？
提示　三碳糖(G3P)。
(4)列表比较光反应与暗反应之间的区别和联系
比较项目 光反应阶段 暗反应阶段
区 别 反应场所 ___________________ ________________
反应速度 _____ _______
与光的 关系　 必须在　　下进行 不需要叶绿素和光，需要多种酶
叶绿体的类囊体膜上
叶绿体的基质中
较快
较缓慢
光
比较项目 光反应阶段 暗反应阶段
区 别 物质 变化 ①水的光解： H2O 2H＋＋ O2＋2e－； ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－ NADPH； ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量 ATP ①CO2的固定：
CO2＋C5 2C3；
②C3的还原：
2C3 C5＋(CH2O)；
③ATP的水解：
ATP ADP＋Pi＋能量；
④NADPH的分解：
NADPH NADP＋＋H＋＋
2e－
比较项目 光反应阶段 暗反应阶段
区 别 能量 变化 ______________________________________ ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
联系 ①两个反应阶段相辅相成，密切联系：光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供 ；暗反应推动光反应，暗反应为光反应提供 和NADP＋。②没有光反应，暗反应会因缺乏NADPH和ATP而无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约
光能→ATP和NADPH
中活跃的化学能
NADPH和ATP
ADP、Pi
任务三：分析环境改变时光合作用相关物质含量的变化
适宜光照下的绿色植物，突然使光照强度减弱，短时间内叶绿体中NADPH、ATP、C5、C3的含量将如何变化？
提示　减少、减少、减少、增多。
核心归纳
1.光合作用过程中元素的去向分析
核心归纳
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)来源—去路法分析物质含量的变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化。
核心归纳
(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化，起始值C3高于C5(约是其2倍)
核心归纳
(3)光合作用过程中相关物质的变化规律
1.(2023·南京高一期末)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是
A.O2的产生停止
B.CO2的固定加快
C.ATP/ADP比值下降
D.NADPH/NADP＋比值下降
落实　思维方法
√
用黑布将培养瓶罩上，光反应停止，氧气的产生停止，A正确；
同时光合作用过程中NADPH和ATP的产生停止，使暗反应过程中C3的还原速度减慢，从而导致二氧化碳的固定减慢，B错误；
ADP生成ATP减少，使ATP/ADP比值下降，C正确；
NADPH的产生减少，NADPH/NADP＋比值下降，D正确。
2.如图表示某农作物叶肉细胞内光合作用的过程，已知在叶绿体类囊体膜上存在两个不同的光系统：光系统Ⅰ(PS Ⅰ)和光系统Ⅱ(PS Ⅱ)，是以串联的方式协同作用的。请回答下列问题：
(1)类囊体上的光合色素的作用是______
_______________；在“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中，用到CaCO3，其作用是______________________。
(2)结合图示分析，光系统Ⅰ与________
_______有关(填写光反应中的相关物质变化过程)。
吸收、
传递、转化光能
防止叶绿素分子被破坏
NADP＋
的还原
(3)写出图中编号或字母所代表的过程或物质：②____________，F是具有催化作用的__________。
CO2的固定
ATP合酶
网络构建
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题组一　叶绿体的结构和功能
1.(2023·淮安高一检测)下列有关叶绿体中色素和酶的叙述，正确的是
A.光合作用所需的各种色素都分布在类囊体膜上
B.纸层析法得到的色素带，位于最上层的是叶黄素
C.光合作用所需的各种酶都分布在叶绿体基质中
D.暗反应需要酶催化，光反应不需要酶的参与
√
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纸层析法得到的色素带，位于最上层的是胡萝卜素，B错误；
与光合作用有关的酶分布在叶绿体类囊体膜上和叶绿体基质中，C错误；
光反应和暗反应均需要酶的催化，D错误。
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2.(2024·苏州高一检测)如图为叶绿体结构示意图，下列有关叙述错误的是
A.①的存在使叶绿体相对独立于细胞质基质
B.吸收、传递、转化光能的色素分布在②上
C.与光合作用有关的酶分布在①②上
D.叶绿体与线粒体一样都是具有双层膜的细胞器
√
图中结构①是叶绿体的外膜，是叶绿体的边界，
使叶绿体相对独立于细胞质基质，A正确；
叶绿体中色素分布于②(类囊体膜)上，具有吸收、
传递和转化光能的作用，B正确；
与光合作用光反应有关的酶分布在②上，与光合作用暗反应有关的酶分布在③中，C错误。
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题组二　光合作用的过程
3.(2024·南京高一期末)如图所示为叶绿体中的某部分结构及其上发生的物质和能量变化，下列相关叙述错误的是
A.图中①是参加反应的水
B.图中②上有光合色素
C.图示过程光能转换成了化学能
D.图中的NADPH和ATP用于固定CO2
√
图示过程为光反应过程，其主要的物质变化是
水的光解，即图中①是参加光反应的水，A正确；
②是叶绿体类囊体膜，其上有光合色素，B正确；
光反应将光能转化成ATP和NADPH中活跃的化学能，C正确；
NADPH和ATP用于暗反应过程中C3的还原，CO2的固定不需要NADPH和ATP，D错误。
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4.(2023·宿迁高一期末)下列有关光合作用的叙述，正确的是
A.光反应完成能量转化过程，暗反应完成物质转变过程
B.光反应在光下进行，暗反应在黑暗中进行
C.光反应固定CO2，暗反应还原C3
D.光反应产生ATP，暗反应消耗ATP
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光反应和暗反应都可以完成能量的转化和物质的转变，A错误；
光反应必须有光，暗反应有光无光均可，B错误；
CO2的固定和C3的还原均发生在暗反应阶段，C错误；
光反应阶段，光能转化为ATP(和NADPH)中活跃的化学能，暗反应阶段，ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能，D正确。
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5.(2024·南通高一期中)如图为光合作用过程示意图，a、b为物质，Ⅰ、Ⅱ表示过程。下列相关叙述错误的是
A.b是ATP
B.a作为CO2固定过程的还原剂
C.Ⅰ过程将光能转化为活跃的化学能
D.Ⅱ过程没有光照也不能持续进行
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b是光反应阶段产生的ATP，a是NADPH，
用于C3的还原，A正确，B错误；
Ⅰ过程是光反应，该过程将光能转化为
ATP和NADPH中活跃的化学能，C正确；
Ⅱ过程是暗反应，没有光反应提供的ATP和NADPH，暗反应过程也不能持续进行，D正确。
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6.下列有关光合作用的叙述，错误的是
A.光合作用的场所一定在叶绿体
B.分布在类囊体膜上的色素具有吸收光能的功能
C.光合作用过程中，光反应为暗反应提供ATP和NADPH
D.环境中CO2含量突然降低，叶肉细胞中C3含量短期内会下降
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蓝细菌也能进行光合作用，但没有叶绿体，A错误；
光反应过程能产生NADPH和ATP，NADPH和ATP可用于暗反应过程中C3的还原过程，C正确；
环境中CO2含量突然降低，叶肉细胞中二氧化碳的固定减慢，C3的生成减少，短时间内其去路不变，最终导致C3的含量减少，D正确。
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题组三　化能合成作用
7.如图是某种细菌内发生的生化反应，据此判断其新陈代谢类型是
A.自养厌氧型 B.异养厌氧型
C.自养需氧型 D.异养需氧型
√
通过图示可以看出，该过程需要氧气，同时能将水和二氧化碳合成为有机物，所以该生物为自养需氧型生物，C符合题意。
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8.下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是
①都需要叶绿素　②都将CO2和水合成为有机物
③都属于自养生物的营养方式　④合成作用所利用的能量相同
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
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光合作用需要叶绿素，而化能合成作用不需要叶绿素，①错误；
光合作用是利用光能将CO2和水合成有机物，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能将CO2和水合成有机物，②正确；
光合作用和化能合成作用都属于自养生物的营养方式，③正确；
光合作用是利用光能，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能，④错误，综上所述，C正确。
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9.(2023·泰州高一月考)为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP。
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对实验条件和结论分析正确的是
A.黑暗中进行，结果表明：H＋能
　通过简单扩散进入类囊体
B.光照下进行，结果支持：合成
　ATP的能量直接来自色素吸收的光能
C.黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H＋浓度差，推动
　ATP合成
D.光照下进行，结果表明：光反应产生的[H]参与暗反应中C3的还原
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10.(2023·盐城新丰中学高一期末)植物进行光合作用时，CO2可与RuBP羧化酶(Rubisco)的活性中心结合，使之催化CO2与C5反应生成1分子不稳定的C6化合物，并立即分解为2分子C3化合物。下列相关分析错误的是
A.CO2既是Rubisco的底物，又是活性调节物
B.突然降低环境中CO2浓度可使C5含量增多
C.激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程需光反应提供ATP和NADPH
D.对正常进行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率和生成速率将
　会降低
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突然降低环境中CO2浓度，二氧化碳固定速率减慢，消耗的C5减少，而短时间内C3还原生成C5的速率不变，故C5含量会增多，B正确；
激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程不需要光反应提供ATP和NADPH，NADPH、ATP用于暗反应阶段的C3的还原阶段，C错误；
对正常进行光合作用的植物停止光照后，光反应停止，无NADPH、ATP生成，暗反应速率降低，C3的消耗速率和生成速率将会降低，D正确。
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11.(多选)(2024·盐城中学高一检测)如图是黄瓜植株叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是光合色素和蛋白质构成的复合体，具有吸收、传递、转换光能的功能。下列有关叙述正确的是
A.②③过程发生的场所为细胞质基质
B.光反应过程将光能转换成的化学能全部储
　存在ATP中
C.ATP合成酶顺浓度梯度转运H＋，促进ADP
　和Pi合成ATP
D.H2O分解为O2和H＋，产生的电子传递给PSⅠ参与合成NADPH
√
√
据图可知，②③是暗反应过程，发生在叶绿体基质，A错误；
光反应将光能转换成的活跃化学能储存在ATP和NADPH中，B错误；
据图分析，H2O分解为O2和H＋，产生的电子经PSⅡ传递给PSⅠ参与合成NADPH，D正确。
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12.(多选)如图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。植物进行光合作用时，下列物质的变化趋势与作用光谱基本一致的是
A.O2的释放量
B.有机物的生成量
C.C3的总量
D.C5的总量
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13.(2024·扬州高一期末)如图是光合作用过程的图解。请据图回答下列问题：
(1)图中Ⅰ和Ⅱ分别表示光合
作用过程的________和____
____阶段，
发生的场所分别是_________、
____________；光合作用过程
中能量的转化过程是由光能转化为____________________________，再转化为______________________。
光反应
暗反
应
类囊体膜
叶绿体基质
ATP、NADPH中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
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(2)图中①代表的物质是_____，③是______。
(3)图中B过程表示三碳化合物的______。若光照突然停止，则短时间内叶绿体中C3的含量会______。
(4)夏季晴朗的白天12时左右，由于部分叶片气孔关闭，图中_________过程首先受到影响，导致光合作用强度减弱。
O2
ATP
还原
增加
Ⅱ(或A)
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14.景天科植物大都生活在光照强、温度高的干旱环境中，气孔在白天和夜晚开度差异很大。由于该类植物在光合作用方面的特殊性，使得它能适应所处的环境而生存下来。如图是其叶肉细胞光合作用过程的图解，回答下列问题：
(1)植物形成糖类要经历卡尔文循环，卡尔文循环包括__________
____________等过程。光反应为卡尔文循环提供______________。
CO2的固定
和C3的还原
NADPH和ATP
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(2)据图推测，图中细胞左侧的活动发生在_____(填“白天”或“夜间”)。
夜间
图中左侧显示，CO2进入细胞并转变成苹果酸储存在液泡中，夜间气孔打开，细胞能完成此项活动。
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(3)图中反映生物膜系统在______
_____上有联系。
结构和
功能作业18　光合作用的认识过程与光合色素
第1～10题，每题5分；第11～13题，每题6分，共68分。
题组一　光合作用的发现历程
1．1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光，经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明了(　　)
A．光合作用的产物有淀粉
B．光合作用的产物是水
C．光合作用的场所在叶绿体
D．光合作用产物中的氧气来自反应物中的水
2．在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量守恒和转化定律，曾提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。能证明这一假说的实验是(　　)
A．英格豪斯证明绿叶在光照条件下可以产生气体
B．卡尔文追踪了CO2中碳元素的行踪
C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用能产生淀粉
D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的O2来自水
3．如表为鲁宾和卡门利用同位素标记法研究光合作用的实验记录，据表判断甲、乙分别是(　　)
组号 提供的物质 结果产生的气体 备注
Ⅰ H2O和C18O2 甲 其他条 件相同
Ⅱ H218O和CO2 乙 其他条 件相同
A.18O2、18O2 B．O2、O2
C．18O2、O2 D．O2、18O2
4．科学家恩格尔曼在证明光合作用放氧部位是叶绿体后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域。从这一实验你能得出的结论是(　　)
A．红光和蓝光对好氧细菌有吸引作用
B．好氧细菌喜欢聚集在氧气含量少的光区
C．叶绿体主要吸收绿光用于光合作用，放出氧气
D．叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气
题组二　提取和分离叶绿体中的光合色素
5．利用纸层析法可分离光合色素。下列分离装置示意图中正确的是(　　)
6.(2023·盐城高一检测)如图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果示意图，则如图②所示结果最有可能来自(　　)
A．清水培养的水仙叶片
B．盆栽的天竺葵的叶片
C．大蒜发芽长出的绿叶
D．秋冬季节的银杏落叶
7．(2023·江苏镇江高一期末)实验操作不规范可能导致实验失败。下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，错误的是(　　)
A．无水乙醇加入量太多可能导致所有色素带颜色变浅
B．未加CaCO3可能导致滤纸上黄色和橙黄色两条色素带的颜色变浅
C．滤液细线浸没到层析液中导致滤纸条上无色素带
D．滤液细线过粗可能导致色素带之间无法分离
8．(2023·全国乙，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
9．下列关于光合作用的发现史的叙述，错误的是(　　)
A．英格豪斯的实验证明了植物需要阳光制造气体
B．萨克斯的实验证明光是光合作用的必要条件
C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D．鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O
10．对菠菜叶中提取的色素进行纸层析，以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制图示(如图)。下列叙述正确的是(　　)
A．色素带最宽的是乙，丁色素的溶解度最大
B．四种色素中，丙和丁主要吸收红光和蓝紫光
C．实验结果表明，不同色素带的宽度是相同的
D．提取色素时，加入少许二氧化硅可防止研磨中色素被破坏
11．(多选)如图所示，图1和图2分别表示光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B．两实验均需要光的照射
C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气
12．(多选)(2023·南通高一检测)在进行光合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)。下列说法正确的是(　　)
A．①②两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光
B．若提取的是缺镁叶片中的色素，则①②两圈色素环颜色较淡
C．①色素溶解度最高，③色素含量最多
D．②色素环呈现黄色，③色素环呈现蓝绿色
13．(多选)为了测定叶片叶绿体色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．方法①中的“？”代表的是SiO2，加入该成分以便研磨更充分
B．方法①②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素，提高色素的提取量
C．方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放
D．方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分
14．(16分)(2024·徐州高一期末)某同学用菠菜叶做色素的提取和分离实验过程中，用纸层析法分离色素，在滤纸条上分离出5条色素带，计算出每条色素带的迁移率如图1所示。可以确定最下面的两条色素带分别为叶绿素a和叶绿素b，但上方还有三条色素带。为了弄清这些色素带的成分，该同学做了β－胡萝卜素和叶黄素的标准品迁移率的对比，结果如图2所示，请回答下列问题：
(1)菠菜叶中的光合色素主要分布在叶绿体中的____________，功能是________________。
(2)实验中可以用____________提取菠菜叶中的色素。色素带的迁移率与__________________有关。
(3)叶绿素a的颜色是____________，叶绿素主要吸收________________光。
(4)根据图2实验结果可以推测β－胡萝卜素和叶黄素分别对应图1中色素带______和______。
15．(16分)(2023·南通高一期末)香菜是一种耐盐碱的经济作物。为探究不同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响，某中学生物兴趣小组利用两种方法提取色素并测定叶绿素含量，过程如图1。请回答下列问题：
(1)方法A中，加石英砂的目的是____________________，同时还应添加一定量的________________以防止叶绿素被破坏。
(2)方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因是____________________________________，获得的滤液和上清液应用________(试剂)定容后测定并计算叶绿素含量。
(3)经分光光度计测定，不同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响如图2。
①实验中盐浓度范围设置的依据是__________________________________________。
②结果表明，提取色素较好的方法是_____________________________________，结合实验过程分析，可能的原因有________________________________________________________、___________________________________________________________________________。
答案精析
1．A　2.C
3．D　[光合作用中产生的O2来自水，组号Ⅰ中的水未被18O标记，产物为O2，组号Ⅱ中的水被18O标记，则产物为18O2，D正确。]
4．D
5．C　[层析液具有一定的毒性，容易挥发，要用橡皮塞塞住试管口，且不能让滤液细线触到层析液，C正确。]
6．D　[据图①分析，由下而上的色素依次为叶绿素b(黄绿色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶黄素(黄色)、胡萝卜素(橙黄色)，图②中无叶绿素，只有叶黄素和胡萝卜素。清水培养的水仙叶片、盆栽的天竺葵的叶片和大蒜发芽长出的绿叶中均有四种色素，而秋冬季节的银杏落叶中叶黄素、胡萝卜素含量高，在低温条件下叶绿素已分解。]
7．B
8．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快，D错误。]
9．C　[恩格尔曼的实验证明光合作用场所在叶绿体，但没有做定量分析，C错误。]
10．A　[分析图示可知，色素含量最多的是乙，所以色素带最宽的是乙，丁扩散距离最远，所以丁色素的溶解度最大，A正确；丙表示叶黄素，丁表示胡萝卜素，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，B错误；不同色素含量是不同的，所以不同色素带的宽度是不相同的，C错误；提取色素时，加入二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中叶绿素分子被破坏，D错误。]
11．ACD
12．ACD　[镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环③(叶绿素a)、④(叶绿素b)的颜色较淡，B错误；①色素环在最外层，溶解度高，扩散最快，为胡萝卜素；③色素环条带最宽，含量最多，为叶绿素a，C正确；②(叶黄素)呈现黄色，③(叶绿素a)呈现蓝绿色，D正确。]
13．ABC　[方法①中的“？”代表的是SiO2，它能破坏细胞结构，加入该成分以便研磨更充分，A正确；方法①②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素分子在研磨时不被破坏，提高色素的提取量，B正确；方法②中沸水浴可破坏膜上蛋白质结构，从而破坏膜结构，使色素充分释放，C正确；方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素可能被分解，色素提取量变少，D错误。]
14．(1)类囊体膜　吸收、传递、转化光能　(2)无水乙醇　其在层析液中的溶解度　(3)蓝绿色　蓝紫光和红　(4)1　2
解析　(4)由图可知，色素带1和色素带2分别与β－胡萝卜素和叶黄素的迁移率对应，说明色素带1为β－胡萝卜素，色素带2为叶黄素。
15．(1)有助于研磨充分　碳酸钙(CaCO3)　(2)使色素充分溶解在提取液中，便于充分提取色素　提取剂　(3)①盐碱地的盐浓度　②方法B　液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素　温度低能降低叶绿素的降解(或时间短能降低叶绿素的降解，或离心能减少叶绿素的损失)
解析　(1)方法A中，加石英砂的目的是使研磨更充分，同时还应添加一定量的碳酸钙以防止研磨过程中叶绿素被破坏。(2)方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因是使色素充分溶解在提取液中，以便于充分提取色素。另外，获得的滤液和上清液应用提取剂定容后测定并计算叶绿素含量。(3)①由柱形图及题意分析可知，实验中盐浓度范围应是盐碱地的盐浓度，以便使结果更加真实可靠。②结果表明方法B得到的叶绿素含量始终高于方法A，因此提取色素较好的方法是方法B；分析其原因可能与以下因素有关：a.液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素；b.温度低能降低叶绿素的分解；c.时间短能降低叶绿素的分解；d.离心能减少叶绿素的损失等。作业19　绿色植物光合作用的过程
第1～6题，每题5分；第7～12题，每题6分，共66分。
题组一　叶绿体的结构和功能
1．(2023·淮安高一检测)下列有关叶绿体中色素和酶的叙述，正确的是(　　)
A．光合作用所需的各种色素都分布在类囊体膜上
B．纸层析法得到的色素带，位于最上层的是叶黄素
C．光合作用所需的各种酶都分布在叶绿体基质中
D．暗反应需要酶催化，光反应不需要酶的参与
2．(2024·苏州高一检测)如图为叶绿体结构示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．①的存在使叶绿体相对独立于细胞质基质
B．吸收、传递、转化光能的色素分布在②上
C．与光合作用有关的酶分布在①②上
D．叶绿体与线粒体一样都是具有双层膜的细胞器
题组二　光合作用的过程
3．(2024·南京高一期末)如图所示为叶绿体中的某部分结构及其上发生的物质和能量变化，下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中①是参加反应的水
B．图中②上有光合色素
C．图示过程光能转换成了化学能
D．图中的NADPH和ATP用于固定CO2
4．(2023·宿迁高一期末)下列有关光合作用的叙述，正确的是(　　)
A．光反应完成能量转化过程，暗反应完成物质转变过程
B．光反应在光下进行，暗反应在黑暗中进行
C．光反应固定CO2，暗反应还原C3
D．光反应产生ATP，暗反应消耗ATP
5．(2024·南通高一期中)如图为光合作用过程示意图，a、b为物质，Ⅰ、Ⅱ表示过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A．b是ATP
B．a作为CO2固定过程的还原剂
C．Ⅰ过程将光能转化为活跃的化学能
D．Ⅱ过程没有光照也不能持续进行
6．下列有关光合作用的叙述，错误的是(　　)
A．光合作用的场所一定在叶绿体
B．分布在类囊体膜上的色素具有吸收光能的功能
C．光合作用过程中，光反应为暗反应提供ATP和NADPH
D．环境中CO2含量突然降低，叶肉细胞中C3含量短期内会下降
题组三　化能合成作用
7．如图是某种细菌内发生的生化反应，据此判断其新陈代谢类型是(　　)
A．自养厌氧型 B．异养厌氧型
C．自养需氧型 D．异养需氧型
8．下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是(　　)
①都需要叶绿素　②都将CO2和水合成为有机物
③都属于自养生物的营养方式　④合成作用所利用的能量相同
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
9．(2023·泰州高一月考)为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP。对实验条件和结论分析正确的是(　　)
A．黑暗中进行，结果表明：H＋能通过简单扩散进入类囊体
B．光照下进行，结果支持：合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
C．黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H＋浓度差，推动ATP合成
D．光照下进行，结果表明：光反应产生的[H]参与暗反应中C3的还原
10．(2023·盐城新丰中学高一期末)植物进行光合作用时，CO2可与RuBP羧化酶(Rubisco)的活性中心结合，使之催化CO2与C5反应生成1分子不稳定的C6化合物，并立即分解为2分子C3化合物。下列相关分析错误的是(　　)
A．CO2既是Rubisco的底物，又是活性调节物
B．突然降低环境中CO2浓度可使C5含量增多
C．激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程需光反应提供ATP和NADPH
D．对正常进行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率和生成速率将会降低
11．(多选)(2024·盐城中学高一检测)如图是黄瓜植株叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是光合色素和蛋白质构成的复合体，具有吸收、传递、转换光能的功能。下列有关叙述正确的是(　　)
A．②③过程发生的场所为细胞质基质
B．光反应过程将光能转换成的化学能全部储存在ATP中
C．ATP合成酶顺浓度梯度转运H＋，促进ADP和Pi合成ATP
D．H2O分解为O2和H＋，产生的电子传递给PSⅠ参与合成NADPH
12．(多选)如图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。植物进行光合作用时，下列物质的变化趋势与作用光谱基本一致的是(　　)
A．O2的释放量 B．有机物的生成量
C．C3的总量 D．C5的总量
13．(22分)(2024·扬州高一期末)如图是光合作用过程的图解。请据图回答下列问题：
(1)图中Ⅰ和Ⅱ分别表示光合作用过程的__________________________________________和____________阶段，发生的场所分别是______________、____________；光合作用过程中能量的转化过程是由光能转化为_________________________________________，再转化为________________________________________________________________________。
(2)图中①代表的物质是________，③是_____________________________________。
(3)图中B过程表示三碳化合物的____________。若光照突然停止，则短时间内叶绿体中C3的含量会____________。
(4)夏季晴朗的白天12时左右，由于部分叶片气孔关闭，图中____________过程首先受到影响，导致光合作用强度减弱。
14．(共12分)景天科植物大都生活在光照强、温度高的干旱环境中，气孔在白天和夜晚开度差异很大。由于该类植物在光合作用方面的特殊性，使得它能适应所处的环境而生存下来。如图是其叶肉细胞光合作用过程的图解，回答下列问题：
(1)植物形成糖类要经历卡尔文循环，卡尔文循环包括__________________________等过程。光反应为卡尔文循环提供________________________。
(2)据图推测，图中细胞左侧的活动发生在______________(填“白天”或“夜间”)。
(3)图中反映生物膜系统在__________上有联系。
答案精析
1．A
2．C　[图中结构①是叶绿体的外膜，是叶绿体的边界，使叶绿体相对独立于细胞质基质，A正确；叶绿体中色素分布于②(类囊体膜)上，具有吸收、传递和转化光能的作用，B正确；与光合作用光反应有关的酶分布在②上，与光合作用暗反应有关的酶分布在③中，C错误。]
3．D　[图示过程为光反应过程，其主要的物质变化是水的光解，即图中①是参加光反应的水，A正确；②是叶绿体类囊体膜，其上有光合色素，B正确；光反应将光能转化成ATP和NADPH中活跃的化学能，C正确；NADPH和ATP用于暗反应过程中C3的还原，CO2的固定不需要NADPH和ATP，D错误。]
4．D
5．B　[b是光反应阶段产生的ATP，a是NADPH，用于C3的还原，A正确，B错误；Ⅰ过程是光反应，该过程将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，C正确；Ⅱ过程是暗反应，没有光反应提供的ATP和NADPH，暗反应过程也不能持续进行，D正确。]
6．A
7．C　[通过图示可以看出，该过程需要氧气，同时能将水和二氧化碳合成为有机物，所以该生物为自养需氧型生物，C符合题意。]
8．C　[光合作用需要叶绿素，而化能合成作用不需要叶绿素，①错误；光合作用是利用光能将CO2和水合成有机物，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能将CO2和水合成有机物，②正确；光合作用和化能合成作用都属于自养生物的营养方式，③正确；光合作用是利用光能，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能，④错误，综上所述，C正确。]
9．C
10．C　[突然降低环境中CO2浓度，二氧化碳固定速率减慢，消耗的C5减少，而短时间内C3还原生成C5的速率不变，故C5含量会增多，B正确；激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程不需要光反应提供ATP和NADPH，NADPH、ATP用于暗反应阶段的C3的还原阶段，C错误；对正常进行光合作用的植物停止光照后，光反应停止，无NADPH、ATP生成，暗反应速率降低，C3的消耗速率和生成速率将会降低，D正确。]
11．CD　[据图可知，②③是暗反应过程，发生在叶绿体基质，A错误；光反应将光能转换成的活跃化学能储存在ATP和NADPH中，B错误；据图分析，H2O分解为O2和H＋，产生的电子经PSⅡ传递给PSⅠ参与合成NADPH，D正确。]
12．AB
13．(1)光反应　暗反应　类囊体膜　叶绿体基质　ATP、NADPH中活跃的化学能　有机物中稳定的化学能　(2)O2
ATP　(3)还原　增加　(4)Ⅱ(或A)
14．(1)CO2的固定和C3的还原　NADPH和ATP　(2)夜间
(3)结构和功能
解析　(2)图中左侧显示，CO2进入细胞并转变成苹果酸储存在液泡中，夜间气孔打开，细胞能完成此项活动。

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