新高考2023届高考生物新人教版一轮复习讲义第3单元第5课时捕获光能的色素和结构.docx

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1、第5课时捕获光能的色素和结构课标要求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：提取和分离绿叶中的色素。1绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理(2)实验步骤(3)实验结果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(4)实验出现异常现象的原因分析异常现象原因分析收集到的滤液绿色过浅未加二氧化硅，研磨不充分；使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水

2、乙醇)；未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏滤纸条色素带重叠滤液细线不直；滤液细线过粗滤纸条无色素带忘记画滤液细线；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2叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出：源于必修1P99“图512”、“旁栏思考”及P101“拓展应用”(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽(填“宽”或“窄”)。(2)研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b降低，弱光下的吸收能力增

3、强，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。(3)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？提示这种波长的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有机物。(4)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。材料藻类中色素种类及光在海水中的分布藻类色素种类含量最多的色素水层及主要存在的光绿藻叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光浅水层存在红光和蓝紫光褐藻叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光中水层存在绿光和蓝紫光红藻叶

4、绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光深水层存在蓝紫光提示这与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。3叶绿体的结构适于进行光合作用(1)叶绿体的结构模式图(2)叶绿体的功能源于必修1P101“讨论”(1)恩格尔曼在选材上有什么巧妙之处？提示选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位。(2)恩格尔曼在实验设计上有什么巧妙之处？提示没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一

5、次验证了实验结果。考向一实验的基本原理和过程分析1(2022潍坊高三模拟)下列有关色素提取和分离实验的说法，正确的是()A根据绿叶中色素在无水乙醇中溶解度不同，可对色素进行分离B分离色素时，蓝绿色的色素带距离滤液细线最远C利用纸层析法可分离4种叶绿体色素D叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢答案C解析根据绿叶中色素在层析液中溶解度不同，可对色素进行分离，A错误；分离色素时，橙黄色的色素带(胡萝卜素)距离滤液细线最远，B错误；叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越快，D错误。2如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进

6、行纸层析得到的结果(、为色素条带)。下列相关叙述正确的是()A实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深B实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好C色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离D与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄答案D解析实验研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸钙(保护叶绿素)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，看不到四条色素带，C错误。考向二色素的种类和功能3(20

7、17全国，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是()A类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D叶片在640660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的答案A解析类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误。4(2022大庆市高三模拟)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素

8、a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。图中是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是()A图中和主要分布在叶绿体的内膜上B利用纸层析法分离色素时，应位于滤纸条的最下端C植物叶片呈现绿色是由于主要吸收绿光D弱光下的相对含量增高有利于植物对弱光的利用答案D5在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料，测定不同生育期叶片中叶绿素含量，结果如下表所示。由数据可知，下列推测或叙述错误的是()氮含量(kghm2)叶绿素含量(mgg1)苗期开花坐果期盛果期末果期1003.387.309.527.121803.387.5311.377.883603.488.0612.318.345403.547.231

9、1.489.62A.叶片中叶绿素含量常用来表征作物的生长状况B叶绿素含量随着生育期的推进呈现先增加后下降的趋势C肥料中氮含量越高，越有利于黄瓜叶片中叶绿素的形成D盛果期叶绿素含量较高可能与有机物在果实中积累有关答案C归纳提升影响叶绿素合成因素的分析重温高考真题演练1(2021辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是()A可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度B应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同C合理控制昼夜温差有利于提高作物产量D适时通风可提高生产系统内的CO2浓度答案B解析为保证植物的根能够正常吸收水分，

10、该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误。2(2019江苏，17)如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答案D解析研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素，但会影响色素提取液的纯度，A项错误；光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液由有机溶剂配制而成，B项错误；层析液易挥发，故层析分离时烧杯上要加盖

11、，C项错误；对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D项正确。3(2020江苏，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是()A提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C研磨时添加石英砂有助于色素提取D画滤液细线时应尽量减少样液扩散答案B解析无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A项正确；研磨时要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止叶绿素被破坏，B项错误；研磨时添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C项正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D项正确。4(2

12、019海南，9)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aC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答案B解析光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成的NADPH和ATP，A项正确；胡萝卜素不能吸收红光，B项错误；光反应中，将光能转变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与，C项正确。5(2016全国，4改编)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是()A提取叶绿体中的色素，原理是各种色素在层析液中的溶解度不同B

13、构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C红光和蓝紫光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的答案A解析提取叶绿体中的色素，原理是各种色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，A项错误。一、易错辨析1提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分()2绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快()3叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光()4植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光()5叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素()6秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的()7光合作用需要的色素和酶只分布在叶绿体基粒中()8没有叶绿体的生物无法进行光合作用(

14、)9植物细胞都含有叶绿体()10在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中()二、填空默写1(必修1 P98)绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：叶绿素(含量约占3/4)和类胡萝卜素(含量约占1/4)，其中前者包含叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。后者包含胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)。2(必修1 P99)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。3(必修1 P101)叶绿体是进行光合作用的场所。在它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。课时精练一、选择题1下列关于

15、“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是()A绿叶中的色素只能溶解在无水乙醇中B与成熟叶相比，幼叶做实验材料得到的叶绿素a、b的条带较窄C制备滤纸条时用圆珠笔画横线更方便D若研磨绿叶时没有加入碳酸钙，则提取不到光合色素答案B解析绿叶中的色素能溶解在丙酮、无水乙醇等有机溶剂中，A错误；圆珠笔笔油中有色素，因此制备滤纸条时应该用铅笔画横线，C错误；碳酸钙的作用是防止色素被破坏，因此没有加入碳酸钙会导致层析后滤纸条上的叶绿素带颜色较浅，D错误。2纸层析法可分离光合色素，以下分离装置示意图中正确的是()答案C3(2022济南市历城第二中学高三模拟)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正

16、确的是()A提取光合色素时加入SiO2的目的是使研磨充分并保护色素不被破坏B色素在提取液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同C对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一层滤纸D画滤液细线时要等上一次画的滤液线干燥后再进行画线答案D解析取色素时加入SiO2的目的是为了研磨充分，加入碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，A错误；利用色素在层析液中的溶解度不同的原理来分离色素，从而使色素带的位置不同，B错误；对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一层尼龙布进行过滤，不能用滤纸过滤，C错误。4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下表所示(“”表示使用，“”表示未使

17、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CaCO3SiO2ABCD答案B解析甲同学由于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；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与情况相符；丙同学由于未加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；丁同学由于未加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。故B正确。5(2022天津和平耀华中学高三期中)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。

18、下列说法错误的是()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提取色素时加入少许CaCO3和SiO2C若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡D最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光答案C解析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颜色较淡，C错误。6(2022长沙第一中学高三期中)秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行实验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液的两条色素带非常窄，下列有关推断不合理的是()A变窄的是叶黄素和叶绿素a

19、B低温叶绿素容易被破坏C滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素D叶绿素易溶于无水乙醇答案A7下图表示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列说法正确的是()A土壤中缺乏镁时，植物新叶对420nm470nm左右波长的光的利用量比老叶更少B用纸层析法分离色素后得到的色素带的宽度，反映了色素在层析液中溶解度的大小C叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用，且在转化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化D用不同波长的光照射植物叶片，得到的光合作用产物完全相同答案C8科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是()A实验过程中装片

20、需放置在没有空气的黑暗环境中是为了设置自变量B水绵光合作用产生的O2能进入细菌的线粒体与H结合生成H2OC图中细菌分布的差异是水绵不同区域光合作用强度不同造成的D水绵叶绿体产生的ATP直接为核DNA复制提供能量答案C解析由图可知，需氧细菌聚集在红光区和蓝紫光区，这是由于叶绿体中的色素能够利用这两种光进行光合作用产生氧气。实验过程中不同颜色的光为自变量，装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量，而没有空气是为了排除无关变量的影响，A错误；细菌不含有线粒体，B错误；水绵叶绿体产生的ATP只能供暗反应使用，D错误。9“绿叶中色素的提取和分离”实验中，某同学提取的滤液经层析后结果如图所示。造成该现象可能

21、的解释是()A研磨时未加入SiO2B研磨时未加入CaCO3C画滤液细线的次数不够D提取时未加入无水乙醇答案B解析研磨时未加入SiO2，研磨不充分，会导致4种色素的含量均减少，但不会出现只有叶绿素b与叶绿素a的相对含量明显减少的现象，A错误；研磨时未加入CaCO3，叶绿素分子被破坏，会导致叶绿素b与叶绿素a的相对含量明显减少，B正确；画滤液细线的次数不够，点样处积累的色素浓度低，会导致层析时4种色素的相对含量均减少，但不会出现只有叶绿素b与叶绿素a的相对含量明显减少的现象，C错误；提取时未加入无水乙醇，无法提取出色素，会导致滤纸条上看不见色素带，D错误。10为探究pH对叶绿素稳定性的影响，某科研

22、小组进行了如表实验。下列叙述错误的是()组号叶绿素溶液/mLpH处理时间/min溶液颜色3.08.010绿色3.07.010绿色3.06.010黄绿色3.05.010黄褐色A.叶绿素可用无水乙醇提取B该实验设置了四个实验组，是一个对比实验C该实验说明叶绿素在酸性条件下不稳定，在碱性条件下稳定D由该实验结果推测，酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降答案C解析根据色素易溶于有机溶剂的特点，在提取色素时可以加入无水乙醇进行色素的提取，A正确；该实验设置了四个实验组，每个实验之间形成对照关系，是一个对比实验，B正确；根据表中数据可知，在pH为7或8的环境中，色素溶液的颜色均为绿色，但这不能说明叶绿素

23、在碱性环境中稳定，碱性增强时色素可能会被破坏，C错误；根据实验结果可知，酸性环境下色素溶液的颜色由绿色变成黄绿色或黄褐色，说明色素在酸性条件下可能因稳定性较差而被分解，导致含量降低，因此酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降，D正确。11通常情况下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素a的光合系统会失效，而含有叶绿素f的光合系统会启动。进一步研究发现，叶绿素f能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述正确的是()A培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源B叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上C叶绿素f能够吸收

24、、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应D在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用答案C解析蓝细菌属于自养生物，能够自己合成有机物，故培养蓝细菌研究光合作用时，不需要提供葡萄糖作为碳源，A错误；蓝细菌为原核生物，无叶绿体，B错误；在正常光照条件下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，而不利用红外光，D错误。12如图为正常绿叶的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率)。由图中信息分析，下列叙述不正确的是()A色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制B总

25、吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素C总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用D总吸收光谱与作用光谱在450500nm波长处出现较大差异，说明其他色素对能量的转换效率比叶绿素对能量的转换效率高答案D二、非选择题13海洋中的真核藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。自然状态下，它们都能通过光合作用制造有机物。回答下列问题：(1)绿藻叶绿体中的光合色素可对光能进行捕获，吸收的光能主要有两方面用途：一是_，二是_。(2)CO2是光合作用的原料之一，红藻正常生长过程中，其光合作用固

26、定的CO2来自于_(回答2点即可)。(3)进一步研究表明，三种藻类在海水中的垂直分布情况，与它们对光能捕获的差异有关，结果如下表。请利用以下提供的实验器材，设计实验验证上述说法(要求：写出简要实验思路)：_。不同藻类绿藻褐藻红藻主要吸收的光质红光、蓝紫光黄光、绿光蓝光可选择的实验材料和器具有：水绵(绿藻)、海带(褐藻)、紫菜(红藻)、需氧细菌、三棱镜、发光器、蒸馏水、载玻片、盖玻片、显微镜等。答案(1)将水分解为O2和NADPH促成ADP和Pi合成ATP(2)海水环境中的CO2、细胞呼吸释放的CO2(3)实验思路：将水绵、海带和紫菜分别与需氧细菌制成临时装片，放在没有空气的黑暗环境中，用透过三

27、棱镜的光分别照射三组临时装片，一段时间后观察需氧细菌的分布情况14(2022莱芜高三期中)多花黄精是一种生于阴湿的山地灌木丛及林边草丛中的药用多年生草本植物。某研究团队研究了不同程度的遮阴对盆栽多花黄精果熟期叶片光合作用特性的影响。结果如表，其中气孔导度反映气孔开放程度，气孔导度越大，说明气孔开放程度越大。回答下列问题：遮光度叶绿素a/mgg1叶绿素b/mgg1类胡萝卜素/mgg1净光合速率/molm2s1气孔导度/ molm2s1胞间CO2浓度/molmol10%遮光1.1040.4370.3635.3760.164312.7635%遮光1.3870.5770.2688.8550.20828

28、3.5560%遮光1.3210.5420.2919.6370.221268.6480%遮光1.2760.5160.3467.0010.183298.31(1)不同的色素在层析液中溶解度有差异，其中叶绿素a在层析液中的溶解度_叶绿素b在层析液中的溶解度。不同色素对不同波长的光的吸收也有差异，其中类胡萝卜素主要吸收_。(2)该实验的测量指标中，衡量光合作用强弱的重要指标是_。从表中数据可知，该指标在_条件下最大。(3)与对照组相比，35%遮光组气孔导度较大，而胞间CO2浓度较小。胞间CO2浓度发生这种变化的原因可能是_。(4)从表中数据分析，适当遮光条件下叶片通过_和_来提高光合作用速率。答案(1)大于蓝紫光(2)净光合速率60%遮光(3)35%遮光条件下光合作用速率较快，细胞对CO2的吸收较快(4)增加叶绿素含量增大气孔导度