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高中浙科版 (2019)第五节 光合作用将光能转化为化学能第1课时导学案及答案
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这是一份高中浙科版 (2019)第五节 光合作用将光能转化为化学能第1课时导学案及答案，共12页。
第1课时 光合作用在叶绿体中进行——含光合色素的提取与分离实验
知识点一 光合作用概述
1．场所：__叶绿体__。
2．原料：__二氧化碳和水__。
3．产物：__糖类等有机物__。
4．能量转化：__光能→有机物中的化学能__。
5．光合作用的场所——叶绿体的结构和功能。
①__外膜__，②__内膜__，③基粒(由__类囊体__构成)，④__基质__。
6．光合作用的总反应式：__6CO2__＋12H2O eq \(――→,\s\up7(光),\s\d5(叶绿体)) __C6H12O6__＋6H2O＋6O2。
知识点二 叶绿体色素的种类、颜色和吸收光谱
1．色素的分布：叶绿体__类囊体膜__上。
2．色素的种类、颜色和功能
3．叶绿素都是含__镁__的有机分子，类胡萝卜素都是由__碳氢链__组成的分子。
知识点三 活动：光合色素的提取与分离
1．分离方法：__纸层析法__。
2．分离原理
(1)提取色素的原理：光合色素是一种脂溶性的物质，利用脂溶剂__95%的酒精__可以将它们提取出来。
(2)分离色素：光合色素都能溶解在层析液中，且各种色素在其中的溶解度不同，导致不同色素的扩散速度__不同__，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得__快__(填“快”或“慢”)。因此，光合色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离。
3．实验流程
eq \a\vs4\al(提取,色素) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(（1）将新鲜叶片烘干粉碎后取2 g, 干粉放入研钵中,（2）加入少量SiO2、 CaCO3 和, 2～3 mL 95%的 酒精 ))研钵研磨→,漏斗过滤→收集到试管内并塞紧管口))
eq \a\vs4\al(制备滤,纸条) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）将干燥过的定性滤纸剪成10 cm长、, 1 cm宽的纸条，剪去 一端两角 ,（2）在距剪角一端1 cm处用铅笔, 画一条细的横线 ))
点样 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）用毛细吸管吸取少量的滤液， 沿铅 , 沿铅笔画线处 小心均匀地画一条, 细而直 的滤液细线,（2）干燥后再画一次，共画3～4次))
eq \a\vs4\al(分离色素,（纸层析）) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）将2 mL层析液倒入大试管中,（2）将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）, 插入层析液中（以层析液高度不超, 过 滤液细线 为准）,（3）用软木塞塞住试管口))
观察结果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的条带
4．叶绿素a和叶绿素b主要吸收__红__光和__蓝紫__光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收__蓝紫__光，这些色素几乎不吸收__绿__光。
5．色素带中最宽的色素是__叶绿素a__，扩散速度最快的色素是__胡萝卜素__。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)叶绿体内膜即为类囊体膜。( × )
(2)叶绿体中的色素的提取和分离实验中加入碳酸钙的作用是防止滤液挥发。( × )
(3)类囊体悬浮在叶绿体基质中，叶绿体中所有的类囊体连成一体。( √ )
(4)利用新鲜菠菜叶或刺槐叶提取光合色素，可先将叶片放入100 ℃的烘箱中烘干，粉碎后取干粉制备匀浆再进行提取。( × )
2．案例分析：为探究不同光质对黄秋葵幼苗叶片中光合色素的影响，进行了相关实验，结果如图所示。
请回答下列问题：
(1)本实验中的可变因素是__不同的光质__。由图可知经__蓝红复合光BR__处理，该植物叶片中光合色素含量增加的最为明显。
(2)提取黄秋葵幼苗叶片中的光合色素时，为了使研磨更充分，可加入适量的__二氧化硅__。若要绘制叶片中光合色素的吸收光谱，需以__吸光率__为纵坐标。
(3)光合色素存在于叶绿体中的__类囊体__膜上，其吸收的光能主要有两方面用途：一是使水在光下裂解为__氧气、H＋、e－__；二是把吸收的光能转化为__ATP和NADPH__中的化学能。
【解析】(1)据题图分析可知，本实验中的可变因素是不同的光质。由图可知，与空白对照组相比，经蓝红复合光BR处理，该植物叶片中光合色素含量增加的最为明显。(2)提取黄秋葵幼苗叶片中的光合色素时，为了使研磨更充分，可加入适量的二氧化硅。若要绘制叶片中光合色素的吸收光谱，需以吸光率为纵坐标。(3)光合色素存在于叶绿体中的类囊体膜上，其吸收的光能主要有两方面用途：一是使水在光下裂解为氧气、H＋和e－；二是把吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 色素的进一步认识))
1．色素的吸收光谱认识
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
2．色素与叶片的颜色认识
(1)生长旺盛时，叶片颜色为绿色，类胡萝卜素的颜色常被叶绿素掩盖。
(2)深秋时，叶片变黄色，原因是气候变冷，叶绿素的合成速度变慢或停止，类胡萝卜素的颜色显露出来。
(3)光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中不能合成叶绿素，因此呈现黄色。
(4)温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，进而影响叶绿素的合成。叶绿素形成的最低温度为2～4 ℃，最适宜的温度为30 ℃，最高温度为40 ℃。秋天叶片变黄，是由于低温抑制了叶绿素的合成，同时原有的叶绿素遭破坏分解。
(5)无机盐：氮、镁是构成叶绿素的成分，缺氮、镁时叶绿素合成受阻。
(6)因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。
eq \a\vs4\al(典例) 下列关于叶绿体中的色素的说法正确的是( D )
A．存在于叶绿体中的所有膜上
B．各种色素的元素组成是相同的
C．实验中加入无水乙醇是为了分离色素
D．含量最多的色素主要吸收红光和蓝紫光
【解析】叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内的类囊体薄膜上，A错误；镁是叶绿素的组成成分，类胡萝卜素中不含有Mg元素，B错误；实验中加入无水乙醇是为了提取色素，C错误；含量最多的色素是叶绿素a，主要吸收红光和蓝紫光，D正确。
1． 关于叶绿素的叙述，错误的是( D )
A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
【解析】植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光，由于绿色植物几乎不吸收绿光，所以植物的叶片一般呈现绿色。
2． 兴趣小组选择不同叶龄的菠菜叶片检测色素的种类和含量，结果如图所示。以下相关说法合理的是( A )
A.成熟菠菜叶片颜色较深的原因主要是叶绿素a含量很高
B．以幼嫩菠菜叶片进行色素的分离实验时，结果只有一条色素带
C．幼嫩的菠菜叶片主要吸收蓝紫光
D．与成熟叶片相比，中等成熟叶片中类胡萝卜素含量不变而叶绿素含量较低，叶片偏黄色
【解析】成熟菠菜叶片富含叶绿素a，颜色较深，A正确；幼嫩叶片无类胡萝卜素，但有叶绿素a和叶绿素b，应该有两条色素带，B错误；幼嫩的菠菜叶片主要吸收红光和蓝紫光，C错误；中等成熟叶片中类胡萝卜素含量不变而叶绿素含量较低，但主要还是叶绿素，叶片呈绿色，D错误。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 色素提取与分离实验进一步认识))
1．色素提取与分离实验中需要注意的问题
2．绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂(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。
(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
eq \a\vs4\al(典例) 实验操作不规范可能导致实验失败。下列关于“光合色素的提取与分离”实验的叙述，错误的是( B )
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可能导致滤纸条上黄色和橙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
【解析】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，进而导致滤纸条上黄绿色和蓝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。
1．下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸条上分离的情况，以下相关说法正确的是( D )
A.色素乙的含量最大并且在滤纸条上的扩散速度最快
B.叶绿素只吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光不吸收
C．水稻在开花时节，叶片中色素量是(甲＋乙)<(丙＋丁)
D．出现该结果的前提之一是四种色素都能溶解在无水乙醇中
【解析】四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，扩散速度最快，色素乙的含量最多，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光吸收的少，B错误；水稻在开花时节，生长旺盛，叶片呈绿色，所以叶片中色素量的变化是(甲＋乙)＞(丙＋丁)，C错误；出现该结果的前提之一是四种色素都能溶解在无水乙醇中，从而把四种色素提取出来，D正确。
2．某同学在进行“光合色素的提取与分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是( D )
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
【解析】将5 g新鲜完整的菠菜叶烘干、粉碎后，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨，①错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，②错误；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，为增强实验效果，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画几次，但是不能画得太粗，③错误；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但是滤液细线不能浸入层析液中，④错误。
3．下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行实验的流程。下列相关叙述错误的是( C )
A.纸层析法分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同
B．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙色
C．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域
D．若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和②差异都不大
【解析】分离色素的原理是四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素分子可以在滤纸上通过扩散而分开，A项正确；光下生长的韭菜，其叶绿体中含有四种色素：胡萝卜素(橙色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)，避光生长的韭黄，其叶绿体内只含有两种色素：胡萝卜素、叶黄素，因此两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙色，B项正确；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，C项错误；镁是叶绿素合成的原料，缺镁会使新的叶绿素分子的合成受阻，因此若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和②差异都不大，D项正确。
1．恩格尔曼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紫光区域，该实验能得出的结论主要是( A )
A．叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气
B．光合作用释放氧气的部位是叶绿体的类囊体
C．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
D．好氧细菌没有线粒体也能进行需氧呼吸
【解析】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紫光区域，说明红光和蓝紫光部位有氧气产生，而氧气是光合作用的产物，所以该实验主要说明叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，并释放出氧气，A正确；该实验可以证明光合作用释放了氧气，但是不能证明氧气的释放部位是叶绿体的类囊体，B错误；叶绿体内的色素包括叶绿素和类胡萝卜素，所以无法证明叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，C错误；好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，主要说明这两个区域有氧气产生，D错误。
2．在做“光合色素的提取与分离”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( C )
eq \a\vs4\al()
A．③②①④
B．②①③④
C．②④①③
D．③①②④
【解析】甲同学没有加入丙酮，因为色素不溶于水，所以得不到色素带，如图中②；乙同学操作正确，所以色素带正常，如图中④；丙同学没加入CaCO3，研磨使色素被破坏，特别是叶绿素含量减少，如图中①；丁同学没加SiO2，研磨不充分，所有色素含量都少，如图中③。
3．为探究不同时间北方某乔木叶片中光合色素含量的变化情况，某实验小组进行了相关实验，结果如图所示。下列有关叙述错误的是( C )
A.叶绿素和类胡萝卜素都能够吸收蓝紫光
B．若研磨时不加二氧化硅，则滤纸条上各色素带均变窄
C．7～11月份，植株中叶绿素含量与类胡萝卜素的含量呈负相关
D．调查期间，影响叶片叶绿素含量下降的主要因素可能是光照和温度
【解析】叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A正确；若研磨时不加二氧化硅，使得研磨不充分，则滤纸条上各色素带均变窄，B正确；分析曲线可知， 7～11月份，植株中叶绿素含量与类胡萝卜素的含量不呈负相关，C错误；叶绿素的合成需要光，且寒冷时叶绿素分子易被破坏，因此调查期间，影响叶片叶绿素含量下降的主要因素可能是光照和温度，D正确。
4．生态学家研究发现，植物群落中的类胡萝卜素和叶绿素的比率(黄—绿比率)与群落的P(光合作用)/R (呼吸作用)比率呈现一定的关系，这种关系如图所示，以下判断正确的是( D )
A.在春暖花开的自然水域，黄—绿比率有升高趋势
B．在水稻收获时，群落P/R值可能在a点
C．幼年植物的黄—绿比率一定在b点
D．通过适当采伐可降低人工林的年平均黄—绿比率
【解析】在春暖花开的自然水域，各种植物生长旺盛，叶绿素含量高，植物的光合作用程度比较大，黄—绿比率有下降趋势，A错误；在水稻收获季节，类胡萝卜素含量高，群落的P/R值可能在b点，B错误；幼年植物的叶绿素含量可能较高，所以黄—绿比率可能在a点，C错误；通过适当的砍伐去除老化的叶片可以降低人工林的年平均黄—绿比率，D正确。
5．科研人员探究了补充蓝光对油桃叶片色素含量的影响，结果如下表。下列分析不正确的是( C )
A.可用无水乙醇提取光合色素
B．蓝光处理使叶绿素a、b的量均增加
C．蓝光使叶绿素a/b的值增加
D．蓝光对叶绿素b合成的作用更显著
【解析】绿叶中的光合色素能溶解在无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取，A正确；从表中看出，实验组与对照组相比，叶绿素a、叶绿素b的含量均增加，B正确；对照组叶绿素a/b的值是2.3/0.7≈3.29，实验组叶绿素a/b的值是2.6/0.9≈2.89，蓝光使叶绿素a/b的值下降，C错误；对比实验组与对照组叶绿素a、叶绿素b的增长率，叶绿素a的增长率是(2.6－2.3)/2.3×100%≈13.04%，叶绿素b的增长率是(0.9－0.7)/0.7×100%≈28.57%，可以看出蓝光对叶绿素b合成的作用更显著，D正确。知识目标
核心素养
1.说明光合作用的概念、反应式、阶段、场所和产物。
2．说出光合色素的种类、颜色和功能。
3．概述光反应发生的变化和碳反应的过程。
4．在进行“光合色素的提取与分离”时，掌握光合色素的提取步骤，并能够对实验中观察到的现象和结果进行科学的分析。
5．分析外界因素对光合速率的影响。
6．比较光合作用和细胞呼吸的异同
以结构和功能观，物质与能量观等观念，说明光合作用过程中细胞的组成结构和功能之间的关系，以及光合作用过程中的物质与能量的转化。以生命观念为指导，将微观的光合作用与宏观的生命活动相联系，并结合前一节所学的细胞呼吸，解释宏观的生命现象，为探究生命活动的规律提供理论支持
种类
色素的颜色
主要吸
收的光
功能
类胡萝
卜素(1/4)
胡萝卜素
橙色
叶黄素
黄色
__蓝紫光__
吸收、传
递光能
叶绿素
(3/4)
叶绿素b
__黄绿色__
叶绿素a
蓝绿色
__红光和
蓝紫光__
吸收、传递
和转化光能
项目
操作过程
操作目的
提取
色素
选取新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎成干粉，研磨时加入2～3 mL 95%的酒精
溶解叶片中的色素
研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙
研磨充分和保护叶绿素
迅速充分研磨
防止溶剂挥发并充分溶解色素
盛放滤液的小试管口加棉塞
防止色素分子被氧化
分离
色素
滤纸条预先干燥处理
使层析液在滤纸条上的扩散速度快
滤纸条的一端剪去两角
防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
滤液细线要细、齐、直
使分离的色素带平齐，不重叠
滤液细线干燥后重复画3～4次
使分离的色素带清晰便于观察
滤液细线不能触及层析液
防止色素直接溶解到试管内的层析液中
甲
乙
丙
丁
丙酮
－
＋
＋
＋
水
＋
－
－
－
CaCO3
＋
＋
－
＋
SiO2
＋
＋
＋
－
叶绿素a含量(mg/g)
叶绿素b含量(mg/g)
叶绿素总量(a＋b)(mg/g)
实验组
2.6
0.9
3.5
对照组
2.3
0.7
3.0
第1课时 光合作用在叶绿体中进行——含光合色素的提取与分离实验
知识点一 光合作用概述
1．场所：__叶绿体__。
2．原料：__二氧化碳和水__。
3．产物：__糖类等有机物__。
4．能量转化：__光能→有机物中的化学能__。
5．光合作用的场所——叶绿体的结构和功能。
①__外膜__，②__内膜__，③基粒(由__类囊体__构成)，④__基质__。
6．光合作用的总反应式：__6CO2__＋12H2O eq \(――→,\s\up7(光),\s\d5(叶绿体)) __C6H12O6__＋6H2O＋6O2。
知识点二 叶绿体色素的种类、颜色和吸收光谱
1．色素的分布：叶绿体__类囊体膜__上。
2．色素的种类、颜色和功能
3．叶绿素都是含__镁__的有机分子，类胡萝卜素都是由__碳氢链__组成的分子。
知识点三 活动：光合色素的提取与分离
1．分离方法：__纸层析法__。
2．分离原理
(1)提取色素的原理：光合色素是一种脂溶性的物质，利用脂溶剂__95%的酒精__可以将它们提取出来。
(2)分离色素：光合色素都能溶解在层析液中，且各种色素在其中的溶解度不同，导致不同色素的扩散速度__不同__，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得__快__(填“快”或“慢”)。因此，光合色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离。
3．实验流程
eq \a\vs4\al(提取,色素) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(（1）将新鲜叶片烘干粉碎后取2 g, 干粉放入研钵中,（2）加入少量SiO2、 CaCO3 和, 2～3 mL 95%的 酒精 ))研钵研磨→,漏斗过滤→收集到试管内并塞紧管口))
eq \a\vs4\al(制备滤,纸条) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）将干燥过的定性滤纸剪成10 cm长、, 1 cm宽的纸条，剪去 一端两角 ,（2）在距剪角一端1 cm处用铅笔, 画一条细的横线 ))
点样 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）用毛细吸管吸取少量的滤液， 沿铅 , 沿铅笔画线处 小心均匀地画一条, 细而直 的滤液细线,（2）干燥后再画一次，共画3～4次))
eq \a\vs4\al(分离色素,（纸层析）) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）将2 mL层析液倒入大试管中,（2）将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）, 插入层析液中（以层析液高度不超, 过 滤液细线 为准）,（3）用软木塞塞住试管口))
观察结果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的条带
4．叶绿素a和叶绿素b主要吸收__红__光和__蓝紫__光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收__蓝紫__光，这些色素几乎不吸收__绿__光。
5．色素带中最宽的色素是__叶绿素a__，扩散速度最快的色素是__胡萝卜素__。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)叶绿体内膜即为类囊体膜。( × )
(2)叶绿体中的色素的提取和分离实验中加入碳酸钙的作用是防止滤液挥发。( × )
(3)类囊体悬浮在叶绿体基质中，叶绿体中所有的类囊体连成一体。( √ )
(4)利用新鲜菠菜叶或刺槐叶提取光合色素，可先将叶片放入100 ℃的烘箱中烘干，粉碎后取干粉制备匀浆再进行提取。( × )
2．案例分析：为探究不同光质对黄秋葵幼苗叶片中光合色素的影响，进行了相关实验，结果如图所示。
请回答下列问题：
(1)本实验中的可变因素是__不同的光质__。由图可知经__蓝红复合光BR__处理，该植物叶片中光合色素含量增加的最为明显。
(2)提取黄秋葵幼苗叶片中的光合色素时，为了使研磨更充分，可加入适量的__二氧化硅__。若要绘制叶片中光合色素的吸收光谱，需以__吸光率__为纵坐标。
(3)光合色素存在于叶绿体中的__类囊体__膜上，其吸收的光能主要有两方面用途：一是使水在光下裂解为__氧气、H＋、e－__；二是把吸收的光能转化为__ATP和NADPH__中的化学能。
【解析】(1)据题图分析可知，本实验中的可变因素是不同的光质。由图可知，与空白对照组相比，经蓝红复合光BR处理，该植物叶片中光合色素含量增加的最为明显。(2)提取黄秋葵幼苗叶片中的光合色素时，为了使研磨更充分，可加入适量的二氧化硅。若要绘制叶片中光合色素的吸收光谱，需以吸光率为纵坐标。(3)光合色素存在于叶绿体中的类囊体膜上，其吸收的光能主要有两方面用途：一是使水在光下裂解为氧气、H＋和e－；二是把吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 色素的进一步认识))
1．色素的吸收光谱认识
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
2．色素与叶片的颜色认识
(1)生长旺盛时，叶片颜色为绿色，类胡萝卜素的颜色常被叶绿素掩盖。
(2)深秋时，叶片变黄色，原因是气候变冷，叶绿素的合成速度变慢或停止，类胡萝卜素的颜色显露出来。
(3)光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中不能合成叶绿素，因此呈现黄色。
(4)温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，进而影响叶绿素的合成。叶绿素形成的最低温度为2～4 ℃，最适宜的温度为30 ℃，最高温度为40 ℃。秋天叶片变黄，是由于低温抑制了叶绿素的合成，同时原有的叶绿素遭破坏分解。
(5)无机盐：氮、镁是构成叶绿素的成分，缺氮、镁时叶绿素合成受阻。
(6)因为叶绿素对绿光吸收很少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。
eq \a\vs4\al(典例) 下列关于叶绿体中的色素的说法正确的是( D )
A．存在于叶绿体中的所有膜上
B．各种色素的元素组成是相同的
C．实验中加入无水乙醇是为了分离色素
D．含量最多的色素主要吸收红光和蓝紫光
【解析】叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内的类囊体薄膜上，A错误；镁是叶绿素的组成成分，类胡萝卜素中不含有Mg元素，B错误；实验中加入无水乙醇是为了提取色素，C错误；含量最多的色素是叶绿素a，主要吸收红光和蓝紫光，D正确。
1． 关于叶绿素的叙述，错误的是( D )
A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
【解析】植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光，由于绿色植物几乎不吸收绿光，所以植物的叶片一般呈现绿色。
2． 兴趣小组选择不同叶龄的菠菜叶片检测色素的种类和含量，结果如图所示。以下相关说法合理的是( A )
A.成熟菠菜叶片颜色较深的原因主要是叶绿素a含量很高
B．以幼嫩菠菜叶片进行色素的分离实验时，结果只有一条色素带
C．幼嫩的菠菜叶片主要吸收蓝紫光
D．与成熟叶片相比，中等成熟叶片中类胡萝卜素含量不变而叶绿素含量较低，叶片偏黄色
【解析】成熟菠菜叶片富含叶绿素a，颜色较深，A正确；幼嫩叶片无类胡萝卜素，但有叶绿素a和叶绿素b，应该有两条色素带，B错误；幼嫩的菠菜叶片主要吸收红光和蓝紫光，C错误；中等成熟叶片中类胡萝卜素含量不变而叶绿素含量较低，但主要还是叶绿素，叶片呈绿色，D错误。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 色素提取与分离实验进一步认识))
1．色素提取与分离实验中需要注意的问题
2．绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂(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。
(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线画得过粗。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
eq \a\vs4\al(典例) 实验操作不规范可能导致实验失败。下列关于“光合色素的提取与分离”实验的叙述，错误的是( B )
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可能导致滤纸条上黄色和橙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
【解析】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，进而导致滤纸条上黄绿色和蓝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。
1．下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸条上分离的情况，以下相关说法正确的是( D )
A.色素乙的含量最大并且在滤纸条上的扩散速度最快
B.叶绿素只吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光不吸收
C．水稻在开花时节，叶片中色素量是(甲＋乙)<(丙＋丁)
D．出现该结果的前提之一是四种色素都能溶解在无水乙醇中
【解析】四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，扩散速度最快，色素乙的含量最多，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光吸收的少，B错误；水稻在开花时节，生长旺盛，叶片呈绿色，所以叶片中色素量的变化是(甲＋乙)＞(丙＋丁)，C错误；出现该结果的前提之一是四种色素都能溶解在无水乙醇中，从而把四种色素提取出来，D正确。
2．某同学在进行“光合色素的提取与分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是( D )
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
【解析】将5 g新鲜完整的菠菜叶烘干、粉碎后，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨，①错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，②错误；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，为增强实验效果，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画几次，但是不能画得太粗，③错误；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但是滤液细线不能浸入层析液中，④错误。
3．下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行实验的流程。下列相关叙述错误的是( C )
A.纸层析法分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同
B．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙色
C．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域
D．若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和②差异都不大
【解析】分离色素的原理是四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素分子可以在滤纸上通过扩散而分开，A项正确；光下生长的韭菜，其叶绿体中含有四种色素：胡萝卜素(橙色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)，避光生长的韭黄，其叶绿体内只含有两种色素：胡萝卜素、叶黄素，因此两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙色，B项正确；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，C项错误；镁是叶绿素合成的原料，缺镁会使新的叶绿素分子的合成受阻，因此若在缺镁条件下完成该实验，两组实验的结果①和②差异都不大，D项正确。
1．恩格尔曼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紫光区域，该实验能得出的结论主要是( A )
A．叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气
B．光合作用释放氧气的部位是叶绿体的类囊体
C．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
D．好氧细菌没有线粒体也能进行需氧呼吸
【解析】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紫光区域，说明红光和蓝紫光部位有氧气产生，而氧气是光合作用的产物，所以该实验主要说明叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，并释放出氧气，A正确；该实验可以证明光合作用释放了氧气，但是不能证明氧气的释放部位是叶绿体的类囊体，B错误；叶绿体内的色素包括叶绿素和类胡萝卜素，所以无法证明叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，C错误；好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，主要说明这两个区域有氧气产生，D错误。
2．在做“光合色素的提取与分离”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( C )
eq \a\vs4\al()
A．③②①④
B．②①③④
C．②④①③
D．③①②④
【解析】甲同学没有加入丙酮，因为色素不溶于水，所以得不到色素带，如图中②；乙同学操作正确，所以色素带正常，如图中④；丙同学没加入CaCO3，研磨使色素被破坏，特别是叶绿素含量减少，如图中①；丁同学没加SiO2，研磨不充分，所有色素含量都少，如图中③。
3．为探究不同时间北方某乔木叶片中光合色素含量的变化情况，某实验小组进行了相关实验，结果如图所示。下列有关叙述错误的是( C )
A.叶绿素和类胡萝卜素都能够吸收蓝紫光
B．若研磨时不加二氧化硅，则滤纸条上各色素带均变窄
C．7～11月份，植株中叶绿素含量与类胡萝卜素的含量呈负相关
D．调查期间，影响叶片叶绿素含量下降的主要因素可能是光照和温度
【解析】叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A正确；若研磨时不加二氧化硅，使得研磨不充分，则滤纸条上各色素带均变窄，B正确；分析曲线可知， 7～11月份，植株中叶绿素含量与类胡萝卜素的含量不呈负相关，C错误；叶绿素的合成需要光，且寒冷时叶绿素分子易被破坏，因此调查期间，影响叶片叶绿素含量下降的主要因素可能是光照和温度，D正确。
4．生态学家研究发现，植物群落中的类胡萝卜素和叶绿素的比率(黄—绿比率)与群落的P(光合作用)/R (呼吸作用)比率呈现一定的关系，这种关系如图所示，以下判断正确的是( D )
A.在春暖花开的自然水域，黄—绿比率有升高趋势
B．在水稻收获时，群落P/R值可能在a点
C．幼年植物的黄—绿比率一定在b点
D．通过适当采伐可降低人工林的年平均黄—绿比率
【解析】在春暖花开的自然水域，各种植物生长旺盛，叶绿素含量高，植物的光合作用程度比较大，黄—绿比率有下降趋势，A错误；在水稻收获季节，类胡萝卜素含量高，群落的P/R值可能在b点，B错误；幼年植物的叶绿素含量可能较高，所以黄—绿比率可能在a点，C错误；通过适当的砍伐去除老化的叶片可以降低人工林的年平均黄—绿比率，D正确。
5．科研人员探究了补充蓝光对油桃叶片色素含量的影响，结果如下表。下列分析不正确的是( C )
A.可用无水乙醇提取光合色素
B．蓝光处理使叶绿素a、b的量均增加
C．蓝光使叶绿素a/b的值增加
D．蓝光对叶绿素b合成的作用更显著
【解析】绿叶中的光合色素能溶解在无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取，A正确；从表中看出，实验组与对照组相比，叶绿素a、叶绿素b的含量均增加，B正确；对照组叶绿素a/b的值是2.3/0.7≈3.29，实验组叶绿素a/b的值是2.6/0.9≈2.89，蓝光使叶绿素a/b的值下降，C错误；对比实验组与对照组叶绿素a、叶绿素b的增长率，叶绿素a的增长率是(2.6－2.3)/2.3×100%≈13.04%，叶绿素b的增长率是(0.9－0.7)/0.7×100%≈28.57%，可以看出蓝光对叶绿素b合成的作用更显著，D正确。知识目标
核心素养
1.说明光合作用的概念、反应式、阶段、场所和产物。
2．说出光合色素的种类、颜色和功能。
3．概述光反应发生的变化和碳反应的过程。
4．在进行“光合色素的提取与分离”时，掌握光合色素的提取步骤，并能够对实验中观察到的现象和结果进行科学的分析。
5．分析外界因素对光合速率的影响。
6．比较光合作用和细胞呼吸的异同
以结构和功能观，物质与能量观等观念，说明光合作用过程中细胞的组成结构和功能之间的关系，以及光合作用过程中的物质与能量的转化。以生命观念为指导，将微观的光合作用与宏观的生命活动相联系，并结合前一节所学的细胞呼吸，解释宏观的生命现象，为探究生命活动的规律提供理论支持
种类
色素的颜色
主要吸
收的光
功能
类胡萝
卜素(1/4)
胡萝卜素
橙色
叶黄素
黄色
__蓝紫光__
吸收、传
递光能
叶绿素
(3/4)
叶绿素b
__黄绿色__
叶绿素a
蓝绿色
__红光和
蓝紫光__
吸收、传递
和转化光能
项目
操作过程
操作目的
提取
色素
选取新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎成干粉，研磨时加入2～3 mL 95%的酒精
溶解叶片中的色素
研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙
研磨充分和保护叶绿素
迅速充分研磨
防止溶剂挥发并充分溶解色素
盛放滤液的小试管口加棉塞
防止色素分子被氧化
分离
色素
滤纸条预先干燥处理
使层析液在滤纸条上的扩散速度快
滤纸条的一端剪去两角
防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
滤液细线要细、齐、直
使分离的色素带平齐，不重叠
滤液细线干燥后重复画3～4次
使分离的色素带清晰便于观察
滤液细线不能触及层析液
防止色素直接溶解到试管内的层析液中
甲
乙
丙
丁
丙酮
－
＋
＋
＋
水
＋
－
－
－
CaCO3
＋
＋
－
＋
SiO2
＋
＋
＋
－
叶绿素a含量(mg/g)
叶绿素b含量(mg/g)
叶绿素总量(a＋b)(mg/g)
实验组
2.6
0.9
3.5
对照组
2.3
0.7
3.0
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