考點(diǎn)一　捕獲光能的色素、葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能
1.葉綠體中色素的種類和顏色
2.葉綠體中色素的吸收光譜分析?(1)色素的功能:葉綠素主要吸收　???;類胡蘿卜素主要吸收???? ???。
(2)色素吸收光的范圍:可見光的波長是400~760 nm,一般葉綠體中的色素只吸收　????,對紅外光和紫外光不吸收。
3.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用的特點(diǎn)?(1)　????和　????使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開,保證了葉綠體相對 獨(dú)立地進(jìn)行代謝活動。(2)由　???堆疊而成的　????,增大了膜面積。(3)　 ????的薄膜上分布著能夠吸收光能的色素。(4)　 ????中還含有少量的DNA和RNA。(5)與光合作用有關(guān)的酶分布在　???上和　????中。
4.葉綠體的功能(1)功能:葉綠體是綠色植物進(jìn)行　???的場所。(2)葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證①實(shí)驗(yàn)者:德國科學(xué)家恩格爾曼。②第一個(gè)實(shí)驗(yàn)???
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:O2是由　????在　????條件下釋放出來的,　????是光合作用的場所。③第二個(gè)實(shí)驗(yàn)用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片,發(fā)現(xiàn)大量的需氧細(xì)菌聚集在　 ???區(qū)域。實(shí)驗(yàn)結(jié)論a.葉綠體能　????用于光合作用放　????。b.葉綠體主要吸收　????。
[特別提醒]　恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的巧妙之處(1)實(shí)驗(yàn)材料選擇巧妙:實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿,水綿不但具有細(xì)而長的帶狀葉綠體,而且葉綠體在細(xì)胞中呈螺旋式分布,便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果和設(shè)置對照。(2)排除干擾的方法巧妙:沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。(3)觀測指標(biāo)設(shè)計(jì)巧妙:通過觀測需氧細(xì)菌的分布,準(zhǔn)確判斷出釋放氧氣的部位。(4)實(shí)驗(yàn)對照設(shè)計(jì)巧妙:用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射,使葉綠體上分為獲得光照和 無光照的部位,相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn);進(jìn)行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下 的對照實(shí)驗(yàn),明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。?
1.陽光是由不同波長的光組合成的復(fù)合光,在穿過三棱鏡時(shí)形成的不同顏色 的光帶叫作光譜。(必修1 P98正文)?( )2.葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同。(必修1 P99圖5-12)?( )3.葉綠體中的色素一般只利用波長在400~760 nm之間的可見光。(必修1 P99 學(xué)科交叉)?( )4.葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內(nèi)。(必修1 P100正文)( ) 5.光合作用的酶分布于葉綠體內(nèi)膜、外膜、類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中。 (必修1 P100正文)?( )6.夏天葉片呈綠色是葉片吸收綠光導(dǎo)致的,秋天葉片變黃,是葉黃素含量增多 導(dǎo)致的。(必修1 P101概念檢測1)?( )?
1.(必修1 P97問題探討拓展)有的植物工廠在種植蔬菜等植物時(shí),完全依靠 LED燈等人工光源,其中常見的是紅色、藍(lán)色和白色的光源,這是為什么?提示:紅色光源、藍(lán)色光源發(fā)出的分別是紅光、藍(lán)光,光合色素對紅光、藍(lán)光 吸收最多。白光是復(fù)合光,含有不同波長的光,光合色素能吸收更多的光。
2.(必修1 P99旁欄思考)植物工廠里不用發(fā)綠光的光源,原因是　 ???。
3.(必修1 P101拓展應(yīng)用1拓展)海洋中綠藻、褐藻、紅藻在海洋中的垂直分 布大致依次是淺層、中層、深層,從水層透光與植物光能捕獲兩個(gè)層面進(jìn)行 解釋,原因是　 ????。
出綠色的光,這種波長的光被光合色素吸收的最少,不適合用于植物工廠?
藻類本身的顏色是反射出來的光所形成的,即紅藻反射出紅
光,綠藻反射出綠光,褐藻反射出黃光。水對紅、橙光的吸收比藍(lán)、綠光的吸
收要多,即到達(dá)深水層的光線是相對富含短波長的光,因此,吸收紅光和藍(lán)紫
光較多的綠藻分布于海水的淺層,吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水
1.影響葉綠素合成的三大因素(1)光照:光是影響葉綠素合成的主要條件,一般植物在黑暗中不能合成葉綠 素,因而葉片發(fā)黃。(2)溫度:溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性,進(jìn)而影響葉綠素的合 成。低溫時(shí),葉綠素分子易被破壞,而使葉子變黃。(3)必需元素:葉綠素中含Mg等必需元素,缺乏Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成,葉 子變黃。另外,Fe等是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分,缺Fe也將導(dǎo)致葉 綠素合成受阻,葉子變黃。
2.光合色素和光合作用場所的三點(diǎn)提醒(1)色素的功能特點(diǎn):葉綠素和類胡蘿卜素均有主要的吸收光波段,對其他波 段的可見光并非不吸收,只是吸收量較少。(2)色素的分布位置:色素不只分布于葉綠體中,液泡中也含有色素如花青素, 但是液泡中的色素不能用于光合作用。(3)光合作用的場所:葉綠體不是細(xì)胞進(jìn)行光合作用的唯一場所,如藍(lán)細(xì)菌細(xì) 胞中沒有葉綠體,也能進(jìn)行光合作用。
考向一　圍繞捕獲光能的色素與葉綠體的結(jié)構(gòu),考查生命觀念1.(2021遼寧沈陽36中高三期初測試)高等植物的光合作用依賴光合色素。不 同環(huán)境條件下,葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素 循環(huán)”。研究發(fā)現(xiàn),在適當(dāng)遮光條件下,葉綠素a/葉綠素b的值會降低,以適應(yīng) 環(huán)境。圖中②③是兩種葉綠素的吸收光譜。下列關(guān)于葉綠素的敘述,正確的 是?(　　)?
A.圖中②和③主要分布在葉綠體的內(nèi)膜上B.利用紙層析法分離色素時(shí),③應(yīng)位于濾紙條的最下端C.植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于②③主要吸收綠光D.弱光下②的相對含量增高有利于植物對弱光的利用
答案 ??D　圖中②葉綠素b、③葉綠素a主要分布在葉綠體的類囊體膜上,A 錯(cuò)誤;利用紙層析法分離色素時(shí),②葉綠素b應(yīng)位于濾紙條的最下端,B錯(cuò)誤;植 物葉片呈現(xiàn)綠色是由于光合色素吸收綠光最少,C錯(cuò)誤。
2.(不定項(xiàng)選擇)如圖是高等植物葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ?(　　)?A.①和②均為選擇透過性膜,分布著與光合作用有關(guān)的酶B.③上分布有與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶,這些色素對綠光吸收最少C.③上所含色素均含Mg2+,故缺Mg2+時(shí)這些色素都無法合成D.在③上形成的產(chǎn)物NADPH和ATP進(jìn)入④中為暗反應(yīng)提供物質(zhì)和能量
解析?????、俸廷诜謩e為葉綠體的外膜和內(nèi)膜,均具有選擇透過性,但沒有 分布著與光合作用有關(guān)的酶,A錯(cuò)誤;葉綠素中含Mg2+,胡蘿卜素、葉黃素中不 含Mg2+,C錯(cuò)誤。
考向二　圍繞葉綠體的功能的實(shí)驗(yàn)探究,考查科學(xué)探究能力3.德國科學(xué)家恩格爾曼設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究光合作用的光譜。他將通過三 棱鏡的光投射到絲狀水綿上,并在水綿懸液中放入需氧細(xì)菌,觀察細(xì)菌的聚集 情況(如圖所示)。他由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出光合作用在紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)最強(qiáng)。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路是(　　)A.細(xì)菌對不同的光反應(yīng)不一,細(xì)菌聚集多的地方,細(xì)菌光合作用強(qiáng)B.需氧細(xì)菌聚集多的地方,O2濃度高,水綿光合作用強(qiáng)C.需氧細(xì)菌聚集多的地方,產(chǎn)生的有機(jī)物多,水綿光合作用強(qiáng)D.需氧細(xì)菌大量消耗O2,使水綿的光合速率大幅度加快
解析????　需氧細(xì)菌不能進(jìn)行光合作用,該實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行光合作用的是水綿,A 錯(cuò)誤;需氧細(xì)菌聚集多的地方,說明光合作用產(chǎn)生的O2多,C錯(cuò)誤;水綿光合速 率的快慢與需氧細(xì)菌呼吸速率無明顯關(guān)系,D錯(cuò)誤。
4.德國科學(xué)家恩格爾曼利用一種綠藻(這種綠藻具有螺旋狀的葉綠體)研究光 對光合作用的效應(yīng)。他將該種綠藻放在一張載有需氧細(xì)菌懸浮液的玻片上, 這些細(xì)菌會移向氧濃度高的區(qū)域。他觀察細(xì)菌在不同光照下的分布情況,結(jié) 果如圖所示:?
(1)B情況下細(xì)菌的分布情況為:　　　　　　　　　????,如此分布是因?yàn)楣夂? 作用釋放　　　????。(2)該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光合作用的場所是　　　????,吸收光能的色素和催化反應(yīng)的 酶分別分布在　　　　　　　　　　????、　　　　　　　　　　　　　???? 　　　　????。(3)恩格爾曼進(jìn)行裝置C的實(shí)驗(yàn),其目的是　　　　　　　　　　　????,在　???? 　　　　????區(qū)域的細(xì)菌特別多。
答案　(1)細(xì)菌集中分布在葉綠體周圍　O2　(2)葉綠體　類囊體薄膜上　類 囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中　(3)找出不同顏色的光對光合作用的影響　紅 光和藍(lán)光
實(shí)驗(yàn)　綠葉中色素的提取和分離
②過濾:用　 ??過濾。③收集濾液:試管口加棉塞,防止乙醇揮發(fā)和色素氧化。
2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)提取色素①研磨
1.綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。(必修1 P98探究·實(shí)踐)?( )2.未加入CaCO3,葉綠素會被破壞。(必修1 P98探究·實(shí)踐)( )3.濾紙條上擴(kuò)散速度最快的是葉綠素a。(必修1 P98探究·實(shí)踐)?( )?
(必修1 P98探究·實(shí)踐拓展)分離葉綠體中的色素,也可用如圖所示的方法:即 在圓心處滴加適量濾液,待干燥后再滴加適量層析液進(jìn)行層析,結(jié)果會出現(xiàn)4 個(gè)不同顏色的同心圓,則①~④依次對應(yīng)哪種色素及顏色??
提示:①胡蘿卜素(橙黃色),②葉黃素(黃色),③葉綠素a(藍(lán)綠色),④葉綠素b(黃綠色)。
四個(gè)常見異?，F(xiàn)象及其原因分析
考向一　圍繞綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的基本原理和過程分析,考查科 學(xué)探究能力1.(2021四川成都七中高三入學(xué)考)關(guān)于“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的 敘述,不正確的是?(　　)A.該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,葉綠素a在層析液中溶解度最大B.用無水乙醇作溶劑,提取的葉綠體色素中含有胡蘿卜素C.若研磨時(shí)不加二氧化硅,則濾紙條上各色素帶均變窄D.將濾液細(xì)線畫粗些并不能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果
解析????　紙層析法分離葉綠體色素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,胡蘿卜素在層析液中 溶解度最大,A錯(cuò)誤。
2.(不定項(xiàng)選擇)下列是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況,以下 說法正確的是?(　　)?A.甲、乙、丙、丁依次表示胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素bB.四種色素都能溶解在層析液中,丁色素的溶解度最大C.水稻在收獲時(shí),葉片中色素量的變化是(甲+乙)

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