2027届高三生物一轮复习课件：第3单元　第10讲　第一课时　捕获光能的色素和结构、光合作用原理的探索

第10讲第一课时捕获光能的色素和结构、光合作用原理的探索课标要求1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量,这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中,转换并储存为糖分子中的化学能2.提取和分离叶绿体色素命题趋势1.光合作用的过程与原理:重细节、辨异同——光反应与暗反应的场所与联系,C3、C4植物与光呼吸2.环境因素对光合作用的影响:懂曲线、析机理——单因素与多因素分析、内在机理深度剖析3.实验探究与创新情境:强整合、善迁移——基础实验的操作与原理(绿叶中色素的提取和分离、探究环境因素影响的实验)、前沿情境的解读与应用4.与细胞呼吸的综合考查:高考大题的热点5.常考情境:“农业生产”(如合理密植、间作套种、增施有机肥)、“生态环境”(如碳中和、全球变暖)、“生物技术”(如转基因技术改良作物光合特性、人工模拟光合作用)考点一考点二目录索引

高考真题•演练考点一捕获光能的色素和结构必备知识•精读教材1.绿叶中色素的提取和分离实验(1)实验原理有机溶剂

层析液快(2)实验装置及操作①实验装置②实验步骤

防止色素被破坏研磨充分色素扩散均匀分离出的色素带平整不重叠清晰(3)实验结果分析

橙黄色色素种类色素含量溶解度2.叶绿体色素的分布、作用及吸收光谱图(1)分布:叶绿体

上。

(2)作用:吸收、传递、转化光能。(3)吸收光谱:一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素对

的吸收量大,类胡萝卜素对

的吸收量大,对其他波段的光并非不吸收,只是吸收量

。

类囊体薄膜红光和蓝紫光蓝紫光较少可见光红光和蓝紫光蓝紫光易错排查(1)用月季花瓣大量提取叶绿素。(2024·北京卷)(

)(2)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(

)(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(

)(4)叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多。(

)(5)用纸层析法分离叶绿体色素时,以多种有机溶剂的混合物作为层析液。(

)(6)提取光合色素的实验中,研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。(

)(7)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢。(

)(8)用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰。(

)×√√×√××√关键能力•练透考法命题角度一

绿叶中色素的提取和分离1.(2025·山东卷)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是(

)A.应使用干燥的定性滤纸B.绿叶需烘干后再提取色素C.重复画线前需等待滤液细线干燥D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代B解析

使用干燥定性滤纸,可防止水分干扰色素分离,A项正确。绿叶烘干会破坏色素(叶绿素易分解),应选新鲜绿叶提取,B项错误。重复画线前滤液细线干燥,能让色素量叠加,使细线更清晰,C项正确。95%乙醇加无水碳酸钠除水后,可替代无水乙醇提取色素,D项正确。2.(2026·黑龙江齐齐哈尔模拟)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,错误的是(

)A.用盖玻片蘸印法得到的滤液细线细、直、均匀,且操作简单B.用纸层析法分离色素时,扩散最快的是胡萝卜素且其含量最低C.若用韭黄进行实验可得到2条色素带,颜色分别为橙黄色和黄色D.若用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于最上端D解析

盖玻片蘸印法利用盖玻片边缘蘸取滤液,按压在滤纸条上,可得到细、直、均匀的滤液细线,操作简便,A项正确。纸层析法中,胡萝卜素的溶解度最高,扩散最快,含量最低,色素带最窄,B项正确。韭黄因缺乏光照,叶绿素未形成,仅含类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),提取后出现橙黄色和黄色2条色素带,C项正确。花青素为水溶性色素,存在于液泡中,而实验使用脂溶性层析液,花青素无法溶解扩散,故滤纸条上仍为4条色素带,D项错误。【以题悟道】

绿叶中色素的提取和分离实验中的误差分析

命题角度二

光合色素的种类与功能3.(2025·广东广州二模)金叶复叶槭是一种观赏性高的彩叶树种。其叶片春季呈金黄色(金黄叶),后逐渐变为黄绿色(复绿叶)。某研究小组以不同叶片为实验材料,测定相关指标,结果如下表。下列叙述正确的是(

)种类叶绿素/(mg·g-1)类胡萝卜素/(mg·g-1)类胡萝卜素/叶绿素叶绿体长度/μm叶绿体宽度/μm金黄叶0.240.150.6250.170.08复绿叶2.590.490.191.60.86A.叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体基质中,能捕获并转化光能B.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中,可用无水乙醇分离叶片中的色素C.叶片呈金黄色的重要原因是叶绿素含量低,类胡萝卜素/叶绿素的比值高D.光学显微镜下可观察到金黄叶的叶绿体较小,类囊体数量较少C解析

叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,它们能捕获光能,其中少数处于特殊状态的叶绿素a还能转化光能,A项错误。绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中,常用无水乙醇来提取叶片中的色素,用层析液分离色素,B项错误。叶片的颜色主要由所含色素的种类和含量决定。由表格数据可知,金黄叶中叶绿素含量相对低(0.24mg/g),类胡萝卜素/叶绿素的比值高,这使得叶片呈现金黄色,C项正确。光学显微镜下可观察到叶绿体的形态和分布,但不能观察到类囊体数量,类囊体属于亚显微结构,需要在电子显微镜下才能观察到,D项错误。【以题悟道】

影响叶绿素合成的三大因素

考点二叶绿体的结构与光合作用的探索历程必备知识•精读教材1.叶绿体的结构适于进行光合作用

囊状结构光合色素光反应暗反应2.探索光合作用原理的部分实验

叶绿体叶绿体水O2ATP二氧化碳易错排查(1)希尔实验证明了水的光解和糖的合成不是同一个化学反应。(

)(2)希尔实验说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水。(

)(3)卡尔文等探究CO2中碳在光合作用中的转化途径采用了同位素示踪法。(

)(4)鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用的产物是淀粉。(

)√×√×关键能力•练透考法命题角度

光合作用的探究历程中的实验分析1.(2025·山西临汾三模)光合作用过程经过了众多科学家长期大量的实验研究才逐渐被清晰认识。下列相关说法错误的是(

)A.分别用不同颜色的光照射光合色素溶液,可以得到光合色素溶液的吸收光谱B.恩格尔曼利用水绵和需氧细菌在没有空气的实验条件下,用极细光束照射水绵使水绵发生光合作用,证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧C.希尔在离体的叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在有水、无CO2的条件下发现光照下有氧气释放,说明水的光解在叶绿体类囊体薄膜上进行D.卡尔文用放射性同位素14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,追踪放射性14C的去向,探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳C解析

光合色素对不同波长光的吸收能力不同,通过测量不同颜色光照射下的吸收率,可以得到光合色素溶液的吸收光谱,这是研究光合色素特性的常规方法,A项正确。恩格尔曼的实验利用水绵(含带状叶绿体)和需氧细菌,在无空气条件下,用极细光束照射水绵,需氧细菌聚集在光照部位,证明叶绿体能吸收光能并用于光合作用释放氧气,从而确认了叶绿体的功能,B项正确。希尔在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐等氧化剂,在光照、有水、无CO2的条件下观察到有氧气释放,这证明了水的光解是光合作用的一部分(即希尔反应),但该实验仅表明水光解发生在叶绿体中,并未直接证明其发生在类囊体薄膜上,C项错误。卡尔文使用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用,通过追踪14C放射性去向,揭示了CO2中的碳如何转化为有机物中的碳,D项正确。2.(2026·云南玉溪期中)1937年,英国植物学家希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气,该反应被称作希尔反应。下列关于希尔反应的叙述,正确的是(

)A.该实验说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水B.该实验不能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应C.希尔反应发生的同时,叶绿体可以合成ATP和NADHD.植物体光合作用过程中与该实验铁盐作用相同的是氧化型辅酶ⅡD解析

希尔实验中,离体叶绿体在仅有H2O的条件下光照产氧,说明氧气来源于水,但该实验未使用同位素标记法,无法直接证明光合作用中所有氧气均来自水,鲁宾和卡门实验才明确氧来源,A项错误。希尔实验中,离体叶绿体在无CO2时能光解水但无法合成糖,说明水的光解与糖的合成是独立反应,故该实验能说明二者非同一反应,B项错误。希尔反应中,铁盐作为电子受体替代NADP+,此时叶绿体可通过电子传递链生成ATP,但NADH是细胞呼吸产物,C项错误。铁盐在实验中作为电子受体,其作用与光合作用中氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)相同,二者均接受电子完成光反应,D项正确。高考真题•演练1.(2024·广东卷)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是(

)A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨B.研磨时用水补充损失的提取液C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析D.用过的层析液直接倒入下水道C解析

叶绿体中色素提取的原理是有机溶剂能够溶解叶绿体中的色素;色素分离的原理是在层析液中,叶绿体中不同色素的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸条上扩散得慢。本实验的目的是探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,不能将新鲜程度不同的叶片混合研磨,A项错误。叶绿体中的色素能溶于有机溶剂,而难溶于水,加水不能起到补充损失的提取液的作用,B项错误。由于滤纸条之间互不影响,且所用层析液相同,故两组滤纸条可以置于同一烧杯中层析,C项正确。层析液中含有石油醚、丙酮和苯等有毒物质,故用过的层析液不能直接倒入下水道,D项错误。2.(2024·贵州卷)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(

)A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段D解析

提取光合色素时加入碳酸钙可以防止色素被破坏,A项正确。由于不同色素在层析液中的溶解度不同,因此在滤纸上的扩散速度不同,从而达到分离的效果,B项正确。不同光合色素颜色不同,因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异,叶绿素多使叶片呈现绿色,类胡萝卜素多使叶片呈黄色,C项正确。叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光,所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量,D项错误。3.(2023·全国乙卷)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是(

)A.