知識點19 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)
葉綠體中的色素及葉綠體的結(jié)構(gòu)
（1）葉綠體中色素的功能
（2）葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能
1.為什么有些蔬菜大棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍紫色光的燈管,并且在白天也開燈?為什么不使用發(fā)綠色光的燈管作補充光源?
提示 因為光合色素對紅光和藍紫光的吸收最多，補充這兩種類型的光，有利于提高蔬菜的產(chǎn)量，而綠色光源發(fā)出的是綠光，這種波長的光幾乎不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用中提高有機物產(chǎn)量。
2.玉米田里的白化苗長出幾片葉子后會死亡,原因是什么?
提示 玉米白化苗中不含葉綠素,不能進行光合作用,待種子中儲存的營養(yǎng)物質(zhì)被消耗盡后,無法產(chǎn)生新的有機物,因此玉米白化苗長出幾片葉子后會死亡。
3.蒜黃和韭黃都是黃色的，秋后的綠葉會變黃，貧瘠土壤中生長的植物葉片一般也偏黃，影響這些現(xiàn)象形成的因素分別是什么？
變式1 捕獲光能的色素
A.圖中②和③主要分布在葉綠體的內(nèi)膜上B.光合作用中①主要吸收紅光和藍紫光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
2.[鏈接人教版必修1 P98~P99正文、探究·實踐，2023全國乙卷]植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是( )
A.氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液,其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰D.葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢
變式2 捕獲光能的結(jié)構(gòu)——葉綠體
3.[鏈接人教版必修1 P100圖5-13]葉綠體中緊密垛疊的類囊體稱為基粒類囊體,而與基粒相連的非垛疊的結(jié)構(gòu)稱為基質(zhì)類囊體。下列敘述錯誤的是( )
A.基粒類囊體膜和基質(zhì)類囊體膜相互連接形成連續(xù)的膜系統(tǒng)B.垛疊區(qū)與非垛疊區(qū)的比例會影響葉綠體對光能的捕獲和利用C.類囊體垛疊形成基粒擴展了受光面積，可提高對光能的利用率D.基質(zhì)類囊體中不含光合色素,是光合作用暗反應(yīng)進行的場所
【解析】基粒類囊體膜和基質(zhì)類囊體膜相互連接形成連續(xù)的膜系統(tǒng)，類囊體膜上含有光合色素，光合色素與光能的利用和捕獲有關(guān)，類囊體垛疊形成基粒擴展了受光面積，可提高對光能的利用率，因此，垛疊區(qū)與非垛疊區(qū)的比例會影響葉綠體對光能的捕獲和利用，暗反應(yīng)是在葉綠體基質(zhì)中進行的，A、B、C正確，D錯誤。
教材實驗6 綠葉中色素的提取和分離
綠葉中色素的提取和分離
（4）實驗失敗的原因分析
從“兩個角度”把握提取液的選取
1.[鏈接蘇教版必修1 P86邊做邊學(xué)，2023江蘇卷]下列關(guān)于“提取和分離葉綠體色素”實驗敘述合理的是( )
【解析】用有機溶劑提取色素時，加入碳酸鈣是為了防止葉綠素被破壞，A錯誤；連續(xù)多次重復(fù)畫濾液細線，雖可累積更多的色素，但會造成濾液細線過寬，易出現(xiàn)色素帶重疊，B正確；該實驗中分離色素的方法是紙層析法，可根據(jù)各種色素在濾紙條上呈現(xiàn)的色素帶的寬窄來比較各色素的量，（【說明】色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)；色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)，色素帶越寬說明此種色素含量越多。）但該實驗提取和分離色素的方法不能用于測定綠葉中各種色素含量，C錯誤；花青素存在于液泡中，易溶于水，其不溶于層析液，故用紅色莧菜葉進行實驗不能得到5條色素帶，D錯誤。
【解析】實驗操作的分析及相應(yīng)實驗結(jié)果：
要點速記綠葉中色素的提取和分離實驗中的異常現(xiàn)象原因分析
3.[鏈接人教版必修1 P98~P99探究·實踐]如圖甲～丁表示用新鮮菠菜進行“綠葉中色素的提取和分離”實驗的幾個主要操作步驟，有關(guān)敘述錯誤的是( )
4.[鏈接人教版必修1 P98~P99探究·實踐]羽衣甘藍因其耐寒性和葉色豐富多變的特點，成為冬季重要的觀葉植物。將其葉片色素提取液在濾紙上進行點樣，先后置于層析液和蒸餾水中進行層析和分離，過程及結(jié)果如圖所示。已知1、2、3、4、5代表不同的色素。下列分析錯誤的是( )
知識點20 光合作用的原理
1.探索光合作用原理的部分過程
3.光合作用的總反應(yīng)式及各元素的去向
（2）[必修1 P104“相關(guān)信息”]光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入篩管,再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈帯?br/>（3）[必修1 P106小字部分]光合作用和化能合成作用的比較：
4.環(huán)境因素驟變對光合作用過程的動態(tài)影響借助光合作用過程圖解從物質(zhì)的生成和消耗兩個方面綜合分析：
（2）在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比連續(xù)光照后再連續(xù)黑暗處理有機物積累量要多。
5.連續(xù)光照和間隔光照下的有機物合成量分析
1.希爾實驗說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)，原因是什么？
3.卡爾文的實驗設(shè)計思路是什么？
變式1 光合作用探究歷程中的重要實驗
1.[鏈接人教版必修1 P100~P101、P102~P103思考·討論,P104正文]光合作用探究過程中的經(jīng)典實驗，在一定程度上反映了科學(xué)探究的一般方法。下列關(guān)于光合作用探究歷程的敘述，錯誤的是( )
要點速記光合作用探究歷程中的重要實驗和實驗結(jié)論
2.[鏈接人教版必修1 P102~P103思考·討論]1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，實驗部分過程及結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是( )
變式2 光合作用的過程
4.[鏈接人教版必修1 P104思考·討論、正文]光合作用通過密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實現(xiàn)。對于改變反應(yīng)條件而引起的變化，下列相關(guān)說法正確的是( )
藍細菌等原核生物沒有葉綠體，但含有光合色素（葉綠素和藻藍素）和與光合作用有關(guān)的酶，也能進行光合作用
知識點21 光合作用的影響因素及其應(yīng)用
（1）植物自身的遺傳特性（如植物品種不同）。以陰生植物、陽生植物為例,如圖所示：
（2）植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶
（1）單因素對光合作用的影響
_x001A_CO_x001B_2_x001B_ 補償
（2）多因素對光合作用的影響
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為提高作物產(chǎn)量，常常進行松土、施用有機肥，并適時進行澆水。
（1）中耕松土主要是防止土壤板結(jié)而引起光合速率下降，其原因是土壤板結(jié)導(dǎo)致土壤缺氧，根細胞進行__________產(chǎn)生酒精和少量的ATP，一方面會影響根細胞對__________的吸收，另一方面還會影響根系的生長發(fā)育，從而影響光合作用的進行。
礦質(zhì)元素
（3）科學(xué)研究表明，在不同光質(zhì)下光合作用的產(chǎn)物也有差異，例如，植物在藍紫光照射下，其光合作用產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪的含量增加；在紅光照射下，其光合作用產(chǎn)物中糖類的含量會增加，因此在植物工廠中若種植大豆，則最好用________照射，若種植甘蔗，最好用______照射。
（4）隨著全球氣候變暖，干旱災(zāi)害時常發(fā)生，因此種植作物時需要及時澆水。干旱對光合作用的影響主要有：
①缺水初期，氣孔開度降低，_____供應(yīng)不足。
變式1 影響光合作用的因素
1.[鏈接人教版必修1 P105探究·實踐]下列有關(guān)“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”實驗的敘述，錯誤的是( )
3.[鏈接人教版必修1 P105探究·實踐]科研人員研究不同光照條件對柑橘生長的影響，部分檢測結(jié)果見表。據(jù)此無法推斷的是( )
5.[人教版必修1 P106拓展應(yīng)用T1變式，2022湖南卷]（不定項）在夏季晴朗無云的白天，10時左右某植物光合作用強度達到峰值，12時左右光合作用強度明顯減弱。光合作用強度減弱的原因可能是( )
【解題思路】 圖1、圖2分析：
變式2 光合作用原理的應(yīng)用
7.[鏈接蘇教版必修1P102~P103走進實驗室]（多選）為探究何種色膜有利于棉花葉的光合作用，研究人員將長勢一致的棉花植株隨機均分為A、B、C、D四組，測定了不同遮光環(huán)境下的光照強度，通過不同遮光處理一周后，測得結(jié)果如表所示。下列分析正確的是( )
解題指導(dǎo)分析題意，本實驗的自變量是不同的遮光環(huán)境，因變量是光照強度、葉綠素含量和凈光合作用。根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)可知，黃色透光膜處理組中的光照強度、葉綠素含量和凈光合作用強度均高于紅色透光膜和藍色透光膜處理組。
知識點22 光合作用與細胞呼吸的綜合
一、光合作用與呼吸作用的聯(lián)系
1.辨析光合作用與呼吸作用
2.光合作用與有氧呼吸過程中 [?] 和ATP的來源與去路
甲圖:自然環(huán)境中，一晝夜植物凈光合速率的變化曲線
乙圖：密閉環(huán)境中一晝夜CO2濃度變化曲線
二、光合作用與呼吸作用曲線分析
（1）甲、乙圖曲線各段變化的原因
（2）甲、乙圖曲線中要點對比
2.細胞呼吸和光合作用曲線中關(guān)鍵點的移動分析
三、植物“三率”的辨析與測定方法
1.植物“三率”的辨析
2.植物“三率”的測定方法
（2）黑白瓶法——測透光、不透光兩瓶中氧氣的剩余量“黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測定的是凈光合作用量?！昂诎灼俊痹囶}是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總（真）光合作用強度的試題。一般規(guī)律為黑瓶中氧氣的減少量（或二氧化碳的增加量）為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量（或二氧化碳的減少量）為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。
（3）半葉法——測定光合作用有機物的產(chǎn)生量半葉法又叫半葉稱重法。在測定時，葉片一半遮光，一半曝光，分別測定兩半葉的干物質(zhì)質(zhì)量，進而計算葉片的呼吸速率、凈光合速率和總（真）光合速率,即曝光側(cè)葉重-遮光側(cè)葉重=總光合量，進一步可算出總光合速率。此方法和“黑白瓶法”的原理基本相同，需要注意的是該種方法在實驗之前需將葉片大葉脈切斷，以防止有機物的運輸。
（1）植物葉肉細胞中的色素分布在______________（填細胞器的名稱），其中光合色素中的葉綠素主要吸收____________光。
長句訓(xùn)練2 細胞代謝中的判斷依據(jù)、原因等的分析
加熱會破壞將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶的活性
4.[鏈接人教版必修1 P93思考·討論]與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這對于生物體來說具有的意義是________________________________________________________________________________________________________。
6.[鏈接人教版必修1 P93~P94正文]如圖表示甲、乙兩名運動員在不同運動強度下，攝氧量與血液中乳酸含量的變化情況。據(jù)此可知，運動員____（填“甲”或“乙”）更適合從事馬拉松運動,你得出此結(jié)論的依據(jù)是_____________________________________________________。
在同等攝氧量條件下，運動員乙的乳酸含量低于運動員甲
8.[鏈接人教版必修1 P105邊欄]甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖所示。甲、乙兩種植物單獨種植時,如果種植密度過大,那么凈光合速率下降幅度較大的植物是____，判斷的依據(jù)是_________________________________________________________________________________________________________________________。
光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大,種植密度過大,植株接受的光照強度減弱,導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大
方法技巧正確解答曲線坐標題的析題原則可分為識標、析線、明點三個步驟：（1）識標：弄清橫、縱坐標的含義及它們之間的聯(lián)系，這是解答此類題的基礎(chǔ)。（2）析線：根據(jù)橫、縱坐標的含義可以得出“在一定范圍內(nèi)（或超過一定范圍時），隨橫坐標量的變化，縱坐標量會有怎樣的變化”，從而揭示出各段曲線的變化趨勢及其含義。注意：若為多重變化曲線坐標圖，則可先分析每一條曲線的變化規(guī)律，再分析不同曲線變化的因果關(guān)系、先后關(guān)系，分別揭示其變化趨勢，然后對比分析，找出符合題意的曲線、結(jié)論或者是教材中的結(jié)論性語言。（3）明點：坐標圖上的曲線有些特殊點，明確這些特殊點的含義是解答此類題的關(guān)鍵。若為多重變化曲線坐標圖，則應(yīng)以行或列為單位進行對比、分析，揭示其變化趨勢。
葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，選用紅藍光可以提高植物的光合速率，從而提高生菜的產(chǎn)量
11.[鏈接人教版必修1 P104正文、相關(guān)信息，選自2023全國甲卷]某同學(xué)將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中,給該葉綠體懸浮液照光后有糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉栴}。
（1）將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后,加入緩沖液形成懸浮液,發(fā)現(xiàn)黑暗條件下葉綠體懸浮液中不能產(chǎn)生糖,原因是______________________________________________________________。
（2）葉片進行光合作用時,葉綠體中會產(chǎn)生淀粉。請設(shè)計實驗證明葉綠體中有淀粉存在,簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。
【答案】實驗思路：分離葉綠體，用碘液進行顯色反應(yīng)。預(yù)期結(jié)果：反應(yīng)結(jié)果顯藍色。
12.[人教版必修1 P106拓展應(yīng)用T1變式]如圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用和呼吸作用強度的曲線圖。分析曲線圖并回答下列問題：
（1）C點時光合作用強度明顯減弱，其原因是_________________________________________________________________________________________________________。若在大棚生產(chǎn)實踐中，解決的辦法有______________________（寫出一種即可）。
C點時發(fā)生“光合午休”現(xiàn)象，植物細胞為了降低蒸騰作用，氣孔部分關(guān)閉，二氧化碳吸收量不足，光合作用強度下降
（3）該整株植物中午12：00時的凈光合作用強度無法判斷，請說明理由：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
整株植物的凈光合作用強度等于葉片的光合作用強度減去整株植物的呼吸作用強度，圖中曲線僅顯示植物葉片的呼吸作用強度，植物非葉片部分也進行呼吸作用，其大小未知
【解題思路】整株植物的凈光合作用強度等于葉片的光合作用強度減去整株植物的呼吸作用強度，圖中曲線僅顯示植物葉片的呼吸作用強度，植物的非葉片部分也進行呼吸作用，其大小未知，因此無法判斷該整株植物中午12:00時的凈光合作用強度。
（1）上述實驗中，自變量是______________，實驗操作中每個處理重復(fù)3次，目的是____________________________________。在色素的提取和分離實驗中，為充分提取葉綠體色素并防止其被破壞，通常采用的措施是_____________________________。
減小實驗誤差，增加實驗結(jié)果的可靠性
添加二氧化硅和少量的碳酸鈣
【解題思路】由題中信息可知，本實驗的目的是研究干旱脅迫對植物光合作用的影響，實驗中設(shè)置了正常灌水、輕度干旱和重度干旱三個組別，故干旱脅迫程度是本實驗的自變量。為了減小實驗誤差，增加實驗結(jié)果的可靠性，每個組別都要進行3次重復(fù)。在色素的提取和分離實驗中，添加二氧化硅可使研磨更加充分，添加碳酸鈣可以防止研磨中色素被破壞。
（2）從實驗結(jié)果分析，干旱處理會使決明子的凈光合作用______，理由是____________________________________________________________________________________________________。

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