高中生物第四章光合作用和细胞呼吸4.2.1光合色素与光能的捕获省公开课一等奖新名师获奖课

1/882/883/884/885/886/887/888/889/881.普利斯特莱试验有什么不足？提醒：（1）缺乏空白对照，试验结果说服力不强，应将小鼠单独置于玻璃罩内，作为空白对照。（2）指出了植物能够更新空气，但没有认识到植物更新空气要在有光照条件下才能够。（3）未指明植物所更新空气成份。10/882．萨克斯试验成功关键点是什么？提醒：(1)暗处理耗尽叶片内原有淀粉。(2)部分曝光、部分遮光形成对照，曝光部分合成有机物不能以淀粉形式向遮光部分运输。(3)用碘液处理叶片，使曝光二分之一叶片颜色(蓝黑色)更深，便于比较说明。11/883.试利用同位素标识法，分析光合作用过程中各元素转移路径。（1）用放射性同位素3H和18O分别标识H2O中H和O，则能在光合作用产物中哪些物质中检测到放射性？提醒：12/88（2）若用14C标识CO2中C呢？提醒：14CO2+五碳化合物→2三碳化合物（只有一个含14C）→五碳化合物+（14CH2O）（3）试写出光合作用总反应式及各元素去向。提醒：光合作用总反应式及各元素去向：13/884.结合教材中P62“回首历史”，总结光合作用外界条件、原料、产物。提醒：光合作用必须在光下才能进行，需要原料是CO2和H2O，产物是氧气和糖类等有机物。14/881.萨克斯试验中对照组和试验组：（1）叶片事先置于黑暗中，对于遮光组，仍处于黑暗状态下，相当于不作处理，故为对照组；对于曝光组，从黑暗状态下转变为光照下，相当于给予了光照处理，应为试验组。（2）依据是否受单一变量作用来区分试验组和对照组。萨克斯试验中惟一变量为光照，所以曝光组为试验组，遮光组为对照组。15/882.鲁宾与卡门试验（1）试验过程（2）试验分析试验组中搜集O2全部都是含有放射性18O18O2；而对照组试验中，所搜集O2全部是无放射性O2。间接说明了光合作用所产生O2都来自于参加光合作用水。16/88典例如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻质量相等条件下，小球藻进行光合作用试验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确是17/88A.Y2质量大于Y3质量B.④中小球藻质量大于①中小球藻质量C.②中水质量大于④中水质量D.试管①质量大于试管②质量18/88解答本题需明确以下两点：（1）了解鲁宾和卡门试验中同位素标识法原理；（2）明确光合作用过程中元素转移过程即CO2中氧最终合成有机物，而H2O中氧最终以O2形式释放出来。19/88【规范解答】选C。Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,所以Y2质量大于Y3;④中小球藻含有（CH218O）有机物,而①中小球藻含有（CH2O）有机物，故④中小球藻质量大于①中；④和②中水都为H218O，且含量相同，所以质量相等；在试管①和②原有质量相等情况下，②中释放出是18O2，而①中释放出是O2，故剩下重量①大于②。20/88【变式备选】如图是科学家鲁宾和卡门用同位素标识法进行光合作用试验示意图：（1）鲁宾和卡门研究含有何种生物学意义？（2）若甲图中供给12molC18O2，能产生____mol18O2。（3）假如用图乙来验证光合作用放出氧气是在光下进行，还需要设计对照试验，请用语言描述对照试验设计方法。21/88【解析】鲁宾和卡门用同位素18O分别标识CO2和H2O，得到A物质是没有放射性O2，而B物质是含有放射性18O2，所以其结论是氧气来自于水光解。因为18O2来自于H218O光解，而不是来自于C18O2，所以甲图中得不到18O2。答案：（1）证实光合作用释放氧气来自于水。（2）0（3）对照试验设计中除了不给予光照外，其余条件均与乙相同。22/881.试验时选择什么样叶片为宜？原因是什么？提醒：取新鲜深绿色叶片，使滤液中含有较多色素。23/882.请分析试验加入以下物质各有什么作用。提醒：24/883.试验操作时，为何要将滤纸条一端剪去两角？画滤液细线要求是细、直、齐，且要在干燥后重复画一两次，请分析其中原因是什么？提醒：（1）剪去两角目标是预防层析液在滤纸条边缘扩散过快。（2）滤液细线要求细、直、齐目标是使分离色素带不重合，重复画线目标是增加色素含量使分离色素带清楚，便于观察。4.滤液细线能够浸入层析液吗？原因是什么？提醒：滤液细线不可浸入层析液。浸入层析液时，色素会溶解在层析液中，从而会造成色素带不清楚。25/885.结合试验结果展现色素带，思索：（1）造成色素带分布不一样原因。提醒：色素在层析液中溶解度不一样是造成色素带分布不一样原因。溶解度：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。（2）造成色素带宽度不一样原因。提醒：色素含量不一样是造成色素带宽度不一样原因。含量：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。26/886.试验结束后，某同学滤纸条上没有出现色素带，请探讨其试验失败可能原因。提醒：（1）忘记画滤液细线。（2）层析时滤液细线触及层析液。27/881.色素在层析液中溶解度不一样溶解度高色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低色素分子随层析液在滤纸上扩散得慢，因而可用层析液将不一样色素分离。28/882.试验成功关键（1）叶片要新鲜、颜色要深绿。（2）滤液搜集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以免滤液挥发。（3）滤液细线不但要细、直、齐，而且要含有比较多色素(能够重复画若干次)。（4）滤纸上滤液细线不能浸入层析液中。3.试验结果分析两色素带间距离最大是胡萝卜素与叶绿素b；两色素带间距离最小是叶绿素a与叶绿素b；相邻两色素带间距离最大是胡萝卜素与叶黄素。29/8830/88【尤其提醒】①本试验中使用试剂有毒，不但试验后要洗手，试验前也要洗手。②不但滤液细线不能触及层析液，滤纸条也不要触及烧杯。31/88典例请回答以下相关“提取和分离叶绿体中色素”试验问题：(1)甲同学利用新鲜玉米绿色叶片进行试验，在滤纸上出现了四条清楚色素带，其中呈黄绿色色素带为______。(2)该同学改变层析液组成后继续进行试验，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滤纸条，用乙醚分别溶解条带上色素，浓缩后用分光光度计检测，经过分析色素溶液______来判断条带色素种类。32/88(3)乙同学在试验过程中将画有滤液细线滤纸条(已重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发觉滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做试验丙同学滤纸条上色素却分带显著。乙同学试验失败原因可能是_________。(4)若选取在缺Mg营养液中长久培养玉米叶片作试验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是______。33/88(5)试验结束几天后，乙、丙两同学发觉部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是因为叶片中一些色素降解所造成，丙同学则认为是一些色素含量增加所致。依据所学知识，你将怎样设计试验来判断两个同学观点是否正确？34/88解答本题应突破以下三点：（1）明确叶绿体中色素种类、颜色及吸收光谱。（2）熟练掌握色素提取和分离试验中详细操作并会对试验中出现现象进行分析。（3）遵照对照标准和单一变量标准等试验标准。35/88【规范解答】（1）叶绿体四种色素中，叶绿素b呈黄绿色。（2）滤纸条上黄色色素带含有叶黄素、胡萝卜素，绿色色素带含有叶绿素a、叶绿素b，它们吸收光谱不一样，所以可用吸收光谱判断之。（3）丙同学滤纸条上色素分带显著，说明滤液中色素齐全，乙同学滤纸条上无色素分带现象，说明滤液细线上色素已溶于层析液，即滤液细线触及层析液。（4）Mg是合成叶绿素必需元素。（5）要判断叶片变黄是因为一些色素降解还是一些色素增加造成，可经过对变黄叶和未变黄叶色素提取和分离结果作对照，比较两组色素组成及含量来判断。36/88答案：(1)叶绿素b(2)吸收光谱(3)滤液细线触及层析液(4)缺Mg植物不能合成叶绿素(5)从预留叶片中挑选出足量、分量相等、大小相近已变黄叶片和绿色鲜嫩叶片为试验材料，在相同条件下，再次进行绿叶中色素提取和分离试验，测定和统计试验结果，比较这两种叶片中各种色素组成及含量后，得出结论。37/88叶片变黄并非只由缺N、Mg造成叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将造成叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中一些酶辅助成份，缺Fe也将造成叶绿素合成受阻，叶变黄。38/88【拓展延伸】(1)上题第(5)小题中，对于叶片发黄原因，乙同学认为是哪些色素降解造成？丙同学认为是哪些色素含量增加造成？提醒：乙同学认为是叶绿素降解造成，丙同学认为是类胡萝卜素含量增加造成。39/88(2)若甲同学制备色素提取液呈淡绿色，请帮他分析可能原因。提醒：原因可能有：①研磨不充分，色素未能充分提取出来。②称取绿叶过少或加入丙酮过多，色素浓度小。③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。40/881.恩吉尔曼试验有何巧妙之处？提醒：（1）试验材料选得妙：用丝状绿藻作为试验材料。丝状绿藻不但含有细而长带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2）排除干扰方法妙：试验成功关键之一在于控制无关变量和降低额外变量，恩吉尔曼将暂时装片放在黑暗而且没有空气环境中，排除了环境中光线和氧气影响，从而确保试验能够正常地进行。（3）观察指标设计得妙：经过好氧细菌分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧部位。41/882.恩吉尔曼试验中好氧细菌应激性取决于氧气还是有机物？提醒：好氧细菌聚集在红光区和蓝光区，取决于氧气有没有和多少。3.恩吉尔曼试验中，氧气释放量取决于什么？提醒：氧气释放量取决于光合作用强度，影响光合作用强度原因比较多，但在该试验中控制原因是光成份。42/884.结合色素对光吸收特点分析：农民进行大棚种植时，应选取无色透明薄膜，还是蓝色薄膜？并请简明说明原因。提醒：选无色透明薄膜。无色透明薄膜透射光为白光，蓝色薄膜透射光只有蓝色光，不利于光合作用进行。43/881.不一样颜色温室大棚光合效率(1)白光>红光、蓝紫光>橙黄光>绿光。(2)叶绿体中色素吸收最多是蓝紫光和红光，在日光照射基础上，用红色、蓝色灯光能够提升光合效率。44/882.藻类吸收不一样波长光水层对光波中红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分吸收，即抵达深水层光线是相对富含短波长光，吸收红光和蓝紫光较多绿藻分布于海水浅层，吸收蓝紫光和绿光较多红藻分布于海水较深地方。这是藻类对光照条件适应一个表现。45/88典例(·临沂高一检测)如图表示叶绿体色素吸收光能情况，依据此图并结合所学知识，判断以下说法中正确是46/88①在晚间用大约550nm波长绿光照射行道树，目标是经过植物光合作用以增加夜间空气中氧气浓度②据图可知，用白光中450nm左右波长光比白光更有利于提升光合作用强度③在经过纸层析法分离出来色素带上，胡萝卜素印记在最上面④土壤中缺乏镁时，420nm～470nm左右波长光利用量显著降低A.②④B.③④C.①③D.②③④47/88【规范解答】选B。叶绿体色素极少吸收绿光，所以晚上用绿光照射行道树目标不是增强光合作用；白光中各种波长光都有，其光合作用效率高于某一单色光。用纸层析法分离出来色素带在滤纸条上从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。叶绿素中含Mg，缺Mg造成叶绿素不能合成，对应波段光吸收值下降。48/88解答本题应突破以下三点：（1）明确不一样色素对光吸收特点；（2）能依据图示分析不一样色素对光吸收波段；（3）明确镁元素作用。49/88叶绿素对红光和蓝紫光吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，它们对其它波段光并非不吸收，只是吸收量少。50/88【变式备选】有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀植物置于阳光下，甲用具红色光照射；乙用绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B（如图），经过一段时间，各盆中长势最旺和长势最差依次是以下中（）A.甲、乙B.乙、丙C.甲、丁D.丙、丁51/88【解析】选C。在同一阳光照射条件下，甲添加是品红色光，这种光在叶绿素吸收光谱范围内，比单独在阳光下光合作用有所增强；乙添加是绿色光，这种光不在叶绿素吸收光谱范围内，对植物光合作用来说属于无效光，对光合作用几乎没有影响；丙添加了品红色滤光片，这种滤光片只能让品红色光经过，其余光极少或不能经过，尤其是蓝紫光不能经过，所以光合作用相对较弱；丁添加是绿色滤光片，这种滤光片只能让绿色光经过，而绿色光不是叶绿素吸收光谱，所以丁盆中植物几乎不进行光合作用。52/8853/881.请按时间先后次序排列以下事件（）①德国科学家萨克斯证实了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉②美国科学家鲁宾和卡门采取同位素标识法，证实了光合作用释放氧气来自参加反应水③英国科学家普利斯特莱指出植物能够更新空气④德国生物科学家恩吉尔曼用丝状绿藻做试验，证实光合作用会产生氧气，且产生氧气多少和光合作用效率成正比A.①②③④B.④③②①C.③①④②D.①③②④54/88【解析】选C。本题考查关于光合作用发觉过程相关试验。普利斯特莱于1771年指出植物能够吸收CO2，释放O2，更新空气；萨克斯在1864年证实叶片光合作用产生了淀粉；恩吉尔曼则是在1883年用丝状绿藻做试验，证实自己观点；最晚是鲁宾和卡门在1940年采取同位素标识法，证实光合作用释放O2来自水，所以C选项是正确。55/882.（·如皋高一检测）从绿叶中提取色素，选取最正确试验材料应是（）A.肥嫩多汁叶片B.革质叶片C.衰老枯黄叶片D.鲜嫩、颜色浓绿叶片【解析】选D。从绿叶中提取色素时选取试验材料应是新鲜深绿色叶片，研磨取得滤液中会含有大量色素。56/883.关于色素随层析液在滤纸条上扩散情况叙述，错误是（）A.扩散速度最快色素带呈橙黄色B.扩散速度最慢色素带呈蓝绿色C.最宽色素带是叶绿素a，呈蓝绿色D.最终分离开两种色素是叶绿素a和叶绿素b【解析】选B。本题考查绿叶中色素提取和分离试验结果分析。四种色素中扩散速度最慢是叶绿素b，呈黄绿色，因其在层析液中溶解度最小。57/884.(·广州高一检测)如图是新鲜绿叶中四种光合色素在滤纸上分离情况，以下说法正确是（）A．提取色素时加入碳酸钙是为了预防滤液挥发B．水稻在收获时节，叶片中色素量(甲＋乙)＜(丙＋丁)C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素溶解度最大D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光58/88【解析】选B。新鲜叶片中，含量最多是叶绿素a(乙)，其次是叶绿素b(甲)，含量最少是胡萝卜素(丁)，丙是叶黄素。光合色素提取时加碳酸钙是为了预防叶绿素被破坏。水稻在收获时节，颜色变黄是因为叶绿素(甲＋乙)含量少于类胡萝卜素(丙＋丁)。胡萝卜素在层析液中溶解度最大。叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光。59/885.在做植物试验暗室中，为了尽可能地降低植物光合作用强度，最好安装（）A.红光灯B.紫光灯C.白炽灯D.绿光灯【解析】选D。叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，所以在红光和蓝紫光照射下，光合作用最强。白炽灯各种波段光都有，其光合作用强度比单色光下进行光合作用强度高。60/886.一位科学家做了以下试验：将水绵（丝状绿藻）放在暗处，一束白光经过棱镜再投射到水绵叶绿体上，这时好氧细菌将显著聚集在（）A.绿光投影区域内B.红光和绿光投影区域内C.红光和蓝紫光投影区域内D.黄光和橙光投影区域内【解析】选C。水绵光合作用主要吸收红光和蓝紫光，则在红光和蓝紫光投影区域内，光合作用制造氧气多，好氧细菌将显著聚集在该处。61/887.如图为提取和分离叶绿体中色素试验部分材料和用具。据图回答：62/88(1)图中步骤①加入研钵内物质：A____5mL，作用是______；B_____少许，作用是使研磨得充分；C_____少许，作用是_______。(2)图中步骤②将糨糊状研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有_______。(3)图中步骤③剪去滤纸条两角作用是______，画滤液细线要求是______。(4)图中步骤④关键是注意______；加盖目标是_______；色素带最宽是_______，扩散速度最快是_______。63/88【解析】(1)研磨时需要加入3种物质：5mL丙酮，作用是溶解色素；石英砂能够增大摩擦力，使研磨得充分；研磨时加入碳酸钙可保护色素不被破坏。(2)过滤研磨液时，漏斗基部不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上。普通用单层尼龙布过滤。(3)剪去滤纸条两角作用是预防两边色素扩散过快。画滤液细线要求是细、齐、直。64/88(4)层析时关键技术是不能让层析液触及滤液细线，不然，滤液细线会被层析液溶解，不能分离。4种色素溶于层析液中，因溶解度差异，造成在滤纸条上扩散速度不一样，从而到达分离目标。因为层析液有毒，而且能够挥发，所以要加盖。色素带宽度不一样是由各种色素含量不一样造成，含量越多，色素带越宽，普通植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a色素带最宽。扩散速度最快是胡萝卜素，在色素带最上层。65/88答案：(1)丙酮溶解色素石英砂碳酸钙预防色素被破坏(2)单层尼龙布(3)预防色素带不整齐细、齐、直(4)层析液不要触及滤液细线预防层析液挥发叶绿素a胡萝卜素66/8867/88一、选择题（本题包含6小题，每小题4分，共24分）1.德国科学家放在暗处几小时，然后把此叶片二分之一遮光，二分之一曝光。经过一段时间后，用碘液处理叶片，成功地证实了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。在此试验中，萨克斯看到现象是（）A.叶片全变蓝B.遮光二分之一变蓝C.曝光二分之一变蓝D.叶片全不变蓝【解析】选C。曝光二分之一能产生淀粉，用碘液处理后展现蓝色；遮光二分之一不能进行光合作用，不能产生淀粉，用碘液处理后不出现蓝色。68/882.普利斯特莱把一只小白鼠和一盆植物一同放到一个玻璃罩内，结果小白鼠和植物都能存活很长时间，但以后有些人重复这个试验，有成功，有不能成功。以下关于这一现象说法中正确是（）A.该试验并不科学，没有可重复性B.该试验成败是否和是否将装置置于阳光下相关C.该试验说明植物光合作用释放O2与小白鼠需要O2到达了动态平衡D.该试验说明植物光合作用需要CO2与小白鼠呼出CO2到达了动态平衡69/88【解析】选B。该试验是科学，但假如在有光条件下，则试验是成功；假如在无光条件下，则试验不成功，因为光合作用进行前提条件是有光。70/883.某同学提取得到叶绿体色素溶液后，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，色素随层析液扩散得到如图结果，则1、2、3、4四条色素带依次表示（）A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB．叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素bC．叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素D．叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素71/88【解析】选A。色素随层析液扩散形成1、2、3、4四条不一样色素带，色素在层析液中溶解度不一样，扩散速度不一样，溶解度最大扩散速度最快，位于最外圈即图中色素带1,1是胡萝卜素；溶解度最小扩散速度最慢，位于最里圈是叶绿素b，即色素带4,2、3分别是叶黄素和叶绿素a。72/884.在“提取和分离叶绿体中色素”试验中，正确操作次序应该是（）A.进行纸层析→制取滤液→在滤纸条上画线→将试验材料剪碎、研磨B.制取滤液→进行纸层析→在滤纸条上画线→取滤液→再画线C.将试验材料剪碎、研磨→在滤纸条上画线→制取滤液→进行纸层析D.将试验材料剪碎、研磨→制取滤液→在滤纸条上画线→进行纸层析73/88【解析】选D。在“提取和分离叶绿体中色素”试验中，正确操作次序应该是：提取色素（将试验材料剪碎、研磨→制取滤液）→制备滤纸条→画滤液细线→分离叶绿体中色素（进行纸层析）。74/885.将在黑暗中放置一段时间叶片均分成4块，置于不一样试管中，按下表进行试验,着色最浅叶片所在试管是（）注：“+”表示含有该条件。A.①B.②C.③D.④75/88【解析】选D。将叶片在黑暗中放置一段时间是进行饥饿处理，消耗掉有机物，然后用不一样光照射，进行光合作用，用碘液处理看有机物产生多少，因为叶绿体中色素几乎不吸收绿光，所以着色最浅叶片所在试管是④号。76/886.阳光经过三棱镜能显示出七种颜色连续光谱，假如将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于（多项选择）（）A.绿光区B.红光区C.蓝紫光区和绿光区D.蓝紫光区【解析】选B、D。叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，故这两种光大部分被吸收，出现了暗带。77/88二、非选择题（共26分）7.以下是关于叶绿体色素提取和分离试验相关叙述，依据信息和所学知识解答以下问题：78/88(1)在圆形滤纸中央，点上叶绿体色素提取液进行层析，伴随层析液从滤纸中央向四面扩散，形成四个色素环带，排在最里圈色素是（）A.橙黄色B.黄绿色C.蓝绿色D.黄色79/88(2)生物学家恩吉尔曼将可见光经过三棱镜后照射在丝状绿藻上，发觉原来丝状绿藻周围均匀分布好氧细菌发生重新分布，不一样区域聚集着不一样数量细菌(如图)，请分析回答:①细菌重新分布时，主要聚集在______光投射区绿藻周围。②发生这种现象原因是，绿藻细胞中叶绿素主要吸收______光，进行______作用，放出______多，以满足好氧细菌需要。80/88(3)在做“提取和分离叶绿体中色素”试验时，向研钵中加入石英砂目标是______，加入碳酸钙目标是______；在盛有层析液烧杯上盖上培养皿盖目标是_________。(4)某同学在做“提取和分离叶绿体中色素”试验时，操作情况以下所述，结果试验失败，请指出其错误所在:①将