XXXX生物一轮复习课本知识整合：必修1第5章第4节

1．绿叶中色素的提取和分离(1)提取：绿叶中的色素能够溶液在有机溶剂中，因此可用提取绿叶中的色素。无水乙醇(2)分离：不同的色素在中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。(3)实验结果：滤纸条上呈现四条色素带，自上而下颜色依次是。其中色素带最宽的颜色呈，最窄的颜色呈。2．色素的种类和吸收光谱层析液橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色蓝绿色橙黄色叶绿素蓝紫光、红光胡萝卜素蓝紫光①叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。②由于叶绿素的含量多，因此正常植物的叶呈现绿色。秋季，叶绿素被破坏，叶子表现出类胡萝卜素的颜色。1．结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表有双层膜，内部的基粒是由堆叠而成的。2．色素和酶的分布：吸收光能的色素分布于，与光合作用有关的酶分布在和。3．功能：进行的场所。类囊体类囊体的薄膜上类囊体薄膜上叶绿体基质中光合作用1．直到18世纪中期，人们一直以为只有是植物建造自身的原料。2．1771年，英国科学家普利斯特利的实验证实：植物可以更新因蜡烛燃烧或因小白鼠呼吸而变得污浊的空气。3．1779年，荷兰科学家英格豪斯证明了在更新空气中不可缺少。4．1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出和吸收的气体分别是。5．1864年，德国植物学家萨克斯的实验证实了光合作用的产物除氧气外还有。土壤中的水分阳光O2和CO2淀粉6．1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用法证明了光合作用释放的氧气来自水。7．20世纪40年代，美国科学家卡尔文，利用技术最终探明了中的碳在光合作用中转化成中碳的途径。同位素标记同位素标记CO2有机物类囊体薄膜上叶绿体基质中色素2C3①光反应中产生的[H]与细胞呼吸中产生的[H]并不是同一种物质。②暗反应有光、无光均可进行，但需要光反应提供的[H]和ATP，因此在暗处，暗反应不能长时间进行。1．光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造。2．影响光合作用强度的外界因素有、土壤中的水分、、光的成分以及温度高低等。糖类的数量二氧化碳浓度光照的长短与强弱1．探究实验：叶绿体中色素的提取和分离(1)实验原理：①绿叶中的各种色素能溶于有机溶剂(无水乙醇或丙酮)中，而不溶于水，从而使色素从生物组织中脱离出来。②各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度也不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素分离开。(3)实验成功的关键：①叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。②研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。③滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画2～3次。④滤液细线不能触及层析液、否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。2．色素与吸收光谱1.图示仅表明叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量较大，对黄绿光区的吸收量较少，并非不吸收；而类胡萝卜素的曲线也仅表示对蓝紫光的吸收量较大，对其他光吸收量较少。2．色素提取液呈淡绿色的原因分析：a．研磨不充分，色素未能充分提取出来。b．称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。c．未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。3．各色素带的宽度、位置、距离及其原因(1)从色素带的宽度知色素含量的多少依次为：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素。(2)从色素带的位置知在层析液中溶解度的大小依次为：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b。(3)在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条相临色素带是胡萝卜素与叶黄素。(4)将长形滤纸条换成圆形滤纸观察，可得到近似同心的四个圆形色素环。(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体中色素的提取和分离”实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为________。(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的________来判断条带的色素种类。(3)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为是由某些色素含量增加所造成的。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两位同学的观点是否正确？思维提示本题考查验证生物学事实、正确分析和处理实验现象及结果等基本实验能力，同时考查了对生物学问题进行初步探究的能力。(1)叶绿体中四种色素及其颜色分别是：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)。(2)不同色素的吸收光谱不同。据此可用光谱分析仪来判断色素的种类。(3)通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色素是否因降解而减少，某些色素是否含量增加。对照组选取正常未发黄的叶片，实验组选取已变黄的叶片，通过提取分离这两种叶片中的色素，比较各种色素的含量，得出结论。答案(1)叶绿素b(2)吸收光谱(3)从预留的叶片中挑选出足量的、份量相等、大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行色素的提取和分离实验，测定和记录结果，比较这两种叶片各种色素的组成及含量后，得出结论。【题后反思】本题主要考查色素提取与分离实验的相关问题，解答本题应突破以下三点：①明确叶绿体中色素的种类、颜色及吸收的光谱。②熟练掌握色素的提取和分离实验中的具体操作并会对实验中出现的现象进行分析。③遵循对照原则和单一变量原则等实验原则。1．(2009·安徽理综)叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的解析叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上，是进行光反应阶段的必需条件。叶绿体基质是进行暗反应阶段的场所，而淀粉就是暗反应阶段合成的。答案D①暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，暗反应不进行。②相同时间内，若光照和黑暗间隔处理比一直光照的有机物积累多，因为[H]、ATP基本不积累，利用充分；但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。根据图回答：(1)图1中A表示的物质是________，它由____________产生，其作用主要是____________。(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于________。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是________。(3)图2中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：_______________________。(4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是：_________________________________。解析(1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于C3的还原。(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中，14CO2的同化途径为14CO2―→14C3―→(14CH2O)。(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍将进行，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。答案(1)[H]水在光下分解用于C3的还原(2)太阳光能(CH2O)(3)C3CO2与C5结合形成C3和C3不能被还原(4)C5C5与CO2结合形成C3，且C3不能被还原为C5【题后反思】光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、(CH2O)合成量的影响当外界因素中光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们关系归纳如下：温馨提示判断某物质的含量变化时，一定要从外界条件改变时间内对该物质来源和去路的影响来考虑，且是相对含量的变化。2．(2009·郑州模拟)下图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图，C点与B点相比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和[H]的含量发生的变化依次是A．升、升、升、升B．降、降、降、降C．降、升、升、升D．升、升、降、降解析光反应和暗反应中C3、C5、ATP、ADP四种物质与光反应条件中的光、暗反应条件中的CO2之间的关系如下图：C点与B点相比由于气温升高，气孔关闭，CO2的吸收量减少，导致叶肉细胞内C3的含量减少(短时间内C3的生成量减少，而被还原消耗的C3的量不变)，C5的含量增多(短时间内C5的生成量不变，而与CO2结合消耗的C5的量减少)，ATP和[H]的含量增多(短时间内ATP和[H]的生成量不变，而还原过程中消耗掉的ATP和[H]减少)。答案C(2008·上海)请回答下列有关光合作用的问题：(1)光合作用受到温度、二氧化碳浓度和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的________过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的________过程。(2)甲图表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速度与光照强度和温度的关系。①在温度为10℃、光照强度大于________千勒克司时，光合速度不再增加。当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克司时，光合速度的限制因素是________。②根据甲图，在乙图的坐标上标出光照强度为L2千勒克司，温度分别为10℃、20℃和30℃时的光合速度。(3)丙图表示A、B两种植物的光合速度与光照强度的关系。①当在________千勒克司光照强度条件下，A、B两种植物的光合速度相同。②A植物在光照强度为8千勒克司时，2小时单位叶面积可积累葡萄糖________mg。(计算结果保留一位小数。相对原子质量C－12，H－1，O－16)③A植物在1天内(12小时白天，12小时黑夜)，要使有机物积累量为正值，白天平均光照强度必须大于________千勒克司。解析(1)光反应在有光的条件下才能进行；暗反应的主要反应是二氧化碳的固定和还原，二氧化碳是主要的反应原料。(2)分析图甲可知，在温度为10℃，光照强度大于L1时，曲线基本与横轴平行，即光合速度不再增加；当温度为30℃，光照强度小于L3时，还未达到光照饱和点，限制因素是光照强度。光照强度为L2,10℃时，光合速度为2；20℃时，光合速度为4；30℃时，光合速度为4；在坐标中描出三个点即可，按照题目要求不要连线。(3)图丙中在6千勒克司时，A植物光合速度为(4＋4)＝8mg/h·单位叶面积，两者光合速度相同，解题时注意考虑两种植物的呼吸量(本题易被误认为两曲线的交点时光合速度相同)。积累量为光合作用净量，根据光合作用反应式可得出每小时积累量为5.45mg/h·单位叶面积，2小时积累量约为10.9mg；A植物1夜消耗有机物量为4mg/h·单位叶面积×12h＝48mg/单位叶面积，则白天有机物积累量必须大于48mg/单位叶面积，根据丙图可知6千勒克司时，白天12小时积累葡萄糖的量为4mg/h·单位叶面积×12h＝48mg/单位叶面积，正好与夜间呼吸消耗相等，由此可见，要使有机物积累量为正值，白天平均光照强度必须大于6千勒克司。答案(1)光反应暗反应(2)①L1光照强度②见下图(3)①6②10.9③6方法点击光合速率的测定：(1)表示方法：单位时间内单位面积叶片吸收CO2(或放出氧气，生产有机物)的量。(2)单位：mg/cm2·h(3)测定方法：实际光合速率＝表观光合速率＋细胞呼吸速率。植物每天积累有机物的量取决于光合速率与细胞呼吸速率的代数和，