2013高考生物第一轮复习知识拓展-4.17能量之源—光与光合作用(1)(捕获光能的色素及其结构)课件-新人教版必.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第十七课时能量之源,光与光合作用,(1),(,捕获光能的色素及其结构,),考点一捕获光能的色素,【,基础知识整合,】,1,绿叶中的色素有,4,种，即,(,色,),、,(,色,),、,(,色,),和,(,色,),。,2,色素的吸收光谱：叶绿素,a,和叶绿素,b,主要吸收,，胡萝卜素和叶黄素主要吸收,。这些色素吸收的光都用于光合作用。,叶绿素,a,蓝绿,叶绿素,b,黄绿,胡萝卜素,橙黄,叶黄素,黄,红光,和蓝紫光,蓝紫光,【,知识拓展,】,叶绿体中的色素,1,色素与吸收光谱,(,如图,),(1),叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。,(2),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,不同颜色温室大棚的光合效率,(1),无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色透明大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。,(2),叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。,3,影响叶绿素合成的因素,(1),光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。,(2),温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。,(3),必需元素：叶绿素中含,N,、,Mg,等必需元素，缺乏,N,、,Mg,将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，,Fe,是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺,Fe,也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。,4,应用指南：,(1),应用叶绿体色素吸收光谱的特点设计实验探究植物在哪种颜色的光照下光合效率,(,产生,O,2,多少,),高。,(2),应用影响叶绿素合成的因素设计实验验证叶绿素合成需要适宜的光照、温度等外界条件。,【,典例精析,】,【,例,1】,某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是,(),遮光比例,(%),叶绿素,a/b,叶绿素含量,(mg/g),净光合速率,(mol,m,2,s,1,),植株干重,(g),0,4.8,2.1,8.0,7.5,10,5.3,2.3,9.6,9.9,30,5.2,2.4,8.9,9.2,50,4.4,2.6,5.2,7.2,70,4.1,2.9,2.7,4.8,90,3.3,3.0,0,3.2,A.,遮光处理，能提高其干重,B,叶绿素含量与净光合速率呈正相关,C,叶绿素,a/b,可作为其利用弱光能力的判断指标,D,遮光,90%,时，铁线莲不进行光合作用,C,【,考查类型,】,本题考查不同光照对叶绿素含量、叶绿素,a/b,的比值、净光合速率及植株干重的影响，属于理解水平的题目。,【,解析,】,遮光处理对植株干重的影响，要与不遮光的一组进行比较，从表中数据可知，适当比例的遮光可能提高植株干重，但较大比例的遮光使植株干重减少。植株利用弱光能力的大小可用净光合速率及植株干重来表示，由于叶绿素,a/b,的比值的变化与净光合速率及植株干重具有一致性，故也可把叶绿素,a/b,作为植株利用弱光能力的判断指标。遮光,90%,时，铁线莲的净光合速率是,0,，此时也进行了光合作用,(,强度与呼吸速率相等,),。,【,方法归纳,】,本题实验结果测出的指标有四个，要注意各指标的数据之间的关联，这样才能作出正确的判断。,考点二叶绿体的结构和功能,【,基础知识整合,】,1,结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表有产,，内部的,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：是进行,的场所。,双层膜,基粒,一个个圆饼状的囊状结构,囊状结构的,薄膜上,囊状结构的薄膜,上,(,或类囊体上,),叶绿体基质中,光合作用,【,知识拓展,】,1,实验过程及现象,2,实验结论,(1),叶绿体是进行光合作用的场所。,(2)O,2,是由叶绿体释放的。,3,实验分析,本实验设计的巧妙之处在于：,(1),选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌确定,O,2,释放的部位，便于观察。,(2),没有空气的黑暗环境排除了,O2,和光的干扰。,(3),设置了对照实验，自变量为光照,(,照光处与不照光处；黑暗与完全曝光,),，因变量是好氧细菌的分布。,【,典例精析,】,【,例,2】,(2011,浙江,),下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是,(),A,破坏叶绿体外膜后，,O,2,不能产生,B,植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变,C,与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短,D,离体的叶绿体基质中添加,ATP,、,NADPH,和,CO,2,后，可完成暗反应,D,【,考查类型,】,本题考查叶绿体的结构及光合作用的基本过程。,【,解析,】,光合作用中产生,O,2,是在叶绿体内膜上进行的。植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例会变化，如老叶中的叶绿素比成熟叶中的要少。植物在冬季光合速率低的主要原因是光照强度小，光照时间缩短也会导致光合速率降低。暗反应发生在叶绿体基质中，需要光反应提供,ATP,、,NADPH(,还原氢,),，还需要从外界补充,CO,2,。,【,方法归纳,】,对于叶绿体的结构和各结构的功能，要进行比较，不能混淆。,考点三,“,绿叶中色素的提取和分离,”,的实验,【,基础知识整合,】,1,色素的提取：可以用,作溶剂提取绿叶中的色素，而不能用水，因为,。,2,色素的分离：利用色素在层析液中的,不同进行分离，,在滤纸上扩散得快，反之则慢。,3,色素的种类和颜色：层析后，滤纸条上从上到下呈现的四条色素带依次是,色的胡萝卜素、黄色的,、,色的叶绿素,a,、,色的叶绿素,b,。,无水乙醇,绿叶中的色素均不溶于水,溶解度,溶解度高的,橙黄,叶黄素,蓝绿,黄绿,【,知识拓展,】,“,绿叶中色素的提取和分离,”,实验分析,1,原理解读,(1),色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。,(2),各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。,2,实验结果：滤纸条上色素带有四条，如图：,3,实验中几种化学试剂的作用,(1),无水乙醇用于提取绿叶中的色素。,(2),层析液用于分离绿叶中的色素。,(3),二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。,(4),碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。,4,实验中的注意事项,(1),选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。,(2),提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取出较多的色素和色素浓度适宜。,(3),画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。,(4),色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。,5,色素提取液呈淡绿色的原因分析,(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无水乙醇过多，色素溶液浓度小。,(3),未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。,应用指南：,1,利用色素能溶解在有机溶剂中的特点可以用无水乙醇或汽油洗去衣物上被绿叶污染的斑点。,2,将长形滤纸条换成圆形滤纸观察层析实验结果。,【,典例精析,】,【,例,3】(2011,广东,),中国的饮食讲究,“,色香味,”,，颜色会影响消费。小李同学拟研发,“,绿色,”,食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。,.,提取叶绿素,.,探究,pH,对叶绿素稳定性的影响,取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温,(,约,25,),下进行实验，方法和结果如下表。,实验,组号,叶绿素溶液,(mL),调,pH,至,处理时间,(min),溶液颜色,3.0,Y,10,绿色,3.0,7.0,10,绿色,3.0,6.0,10,黄绿色,3.0,5.0,10,黄褐色,注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。,根据所学知识和实验结果，请回答：,(1),提取食用叶绿素的,X,应该为,，原因是,。,(2),表中,Y,应该为,，原因是,。,(3),若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于,食品，否则,。,(4),小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。,对人无害的有机溶剂,(,食,用酒精,),叶绿素溶于有机溶剂，应考虑溶剂对,人体的影响,8.0,实验中自变量的变化应,有规律且应考虑碱性,pH,对叶绿素稳定性的影响,酸性,由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质,纸层析法，其主要步骤：,制备滤纸条，,画色素液细线，,用层析液分离色素，,观察色素带。,【,考查类型,】,本题考查了叶绿体中色素的提取和分离的知识，并且考查同学们对知识迁移的能力。,【,解析,】,(1),根据所学知识我们有两个备选答案即二氧化硅,(,石英砂,),或有机溶剂,(,如无水酒精,),，综合考虑这两个答案，当然必须要有溶解色素的有机溶剂，二氧化硅的作用是使研磨更加充分，在机器大生产中可以忽略。由于是食用色素，有机溶剂必须是对人无害的有机溶剂,(,如食用酒精,),。,(2),从表中数据不难推出,Y,应该为,8.0,，原因是以,1.0,作为,pH,梯度进行实验。,(3),从表中数据可以推出,pH,小于,6.0,时叶绿素易被破坏，这就要求食品的,pH,不能小于,6.0,，否则色素被破坏达不到作食物色素的目的。,【,方法归纳,】,本题要求同学们对教材中,“,绿叶中色素的提取和分离,”,实验的原理和过程十分清楚，并且能够熟练地在新情境中加以应用，对待教材实验要理解。,课时练习十八,一、选择题,(,每小题只有一个正确选项,),1,下图表示某同学做,“,叶绿体中色素的提取和分离,”,的实验改进装置，下列叙述，错误的是,(),A,应向培养皿中倒入层析液,B,应将滤液滴在,a,处，而不能滴在,b,处,C,实验结果应得到四个不同颜色的同心圆,(,近似圆形,),D,实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色,【,解析,】,实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈黄绿色，,D,错误。,D,2,下图表示绿色植物细胞部分结构中的某些代谢过程，图中,代表各种物质。有关叙述与事实不符的是,(),A,在有光的条件下，图中物质,可由,分解而来,B,图中,代表的是细胞生命活动可直接利用的一种能源物质,C,若该绿色植物长时间处于黑暗状态，则图中,的循环不能进行,D,进入相应结构的物质,中可能包含有图中的物质,B,【,解析,】,在有光的条件下，图中物质,可由,H,2,O,的光解而来；,为,ADP,，,是,ATP,，,才是细胞生命活动能够直接利用的能源物质；如果长期处于黑暗环境，光反应将停止，暗反应的还原过程最终也会停止，即,不能进行；进入线粒体的物质包括丙酮酸和,O,2,(,即,),。,3,现有,A,、,B,、,C,三种灯泡，其发出光波的波长与光辐射强度的关系如下图,所示，现需从中选择一种灯泡用于温室中给植物补光，期望最大限度地增加光合作用的强度。为此某同学设计了图,所示的实验装置。已知叶绿体中的色素主要吸收,430,450nm,的蓝紫光和,640,660nm,的红橙光，那么根据图,实验现象推断,A,、,B,、,C,三种灯泡与图,中三条曲线之间的对应关系及温室中应选择的灯泡种类分别是,(),A,A,灯,B,B,灯,C,B,灯,D,C,灯,C,【,解析,】,图,中乙装置产生的气泡最多，液面下降最大，其次是丙装置，产生气泡最少的是甲装置，对应图,，说明,A,灯对应曲线,，,B,灯对应曲线,，,C,灯对应曲线,，毫无疑问，应选择灯泡,B,。,4,叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是,(),A,叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上,B,叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上,C,光合作用的酶只分布在叶绿体基质中,D,光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上,A,5,提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是,(),A,未见色素带，说明材料可能为黄化叶片,B,色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液,C,提取液呈绿色是由于含有叶绿素,a,和叶绿素,b,D,胡萝卜素排在滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高,C,6,下图是不同材料的色素提取物进行层析的结果，其中不正确的是,(),B,7,下列变化中，可在叶绿体基质中完成的是,(),H,2,O,H,O,2,ATP,ADP,Pi,能量,C,3,C,6,H,12,O,6,C,5,H,2,O,CO,2,C,5,C,3,A,B,C,D,C,8,为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗,200,株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是,(),实验组,对照组,黑暗中培养,在光下培养,生长良好,生长不良,A,B,C,D,B,9,下列有关叶绿体和光合作用的几个简单的小实验，你认为哪一个的结果是不可能的,(),A,将叶绿素的丙酮提取液置于适宜的光源下照射,5h,，加碘液处理后溶液呈蓝色,B,在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，显微镜下观察到叶绿体变成蓝色,C,叶绿体色素的丙酮提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗,(,暗带,),的区域是红光和蓝紫光区域,D,将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足,14,CO,2,的密闭透明的照光小室内，,3,小时后在叶内淀粉中可检验到,14,C,的存在,A,10,下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图判断下列有关说法中不正确的是,(),A,光合作用的光反应在图中,A,处进行，必须在有光条件下进行,B,光合作用过程中释放的,O,2,来自于,H,2,O,C,光合作用的暗反应在图中,B,处进行，必须在无光条件下进行,D,光合作用过程中,CO,2,被固定并还原成图中的甲物质,C,【,解析,】,光合作用的暗反应在图中,B,处进行，且有光无光都能进行，故,C,不正确。,11,下列实验组合，正确的是,(),实验名称,检测方法,或试剂,目的或结果A,探究酵母菌的,有氧呼吸,酸性重铬酸,钾溶液,变灰绿色,B,叶绿体中色素,的分离,无水乙醇,滤纸条上四条色素带的颜色依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色,C,低温诱导染色体,加倍,甲基绿,寻找染色体数目发生改变的细胞,D,探究培养液中酵母菌数量的动态变化,抽样检测,观察记录数值，制成坐标曲线,D,【,解析,】,酵母菌的有氧呼吸不会产生酒精，不能使酸性重铬酸钾溶液变灰绿色，,A,错误；叶绿体中的色素应该用丙酮来进行分离，,B,错误；低温诱导染色体加倍实验中应使用改良苯酚品红染液，来寻找染色体数目发生改变的细胞，,C,错误。,12,1880,年美国生物学家,G.Engelmann,设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上，并在水绵的悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况,(,如图,),，他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是,(),B,A,细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，水绵光合作用强,B,好氧细菌聚集多的地方，,O,2,浓度高，水绵光合作用强，则在该种光照射下植物光合作用强,C,好氧细菌聚集多的地方，水绵光合作用产生的有机物多，则在该种光照射下植物光合作用强,D,聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物,O,2,，使水绵的光合作用速度加快，则该种光有利于光合作用,13,(2011,江苏,),某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析,(,从上至下,),，与正常叶片相比，实验结果是,(),A,光吸收差异显著，色素带缺第,2,条,B,光吸收差异不显著，色素带缺第,2,条,C,光吸收差异显著，色素带缺第,3,条,D,光吸收差异不显著，色素带缺第,3,条,B,【,解析,】,叶绿体中主要含有叶绿素,a,、叶绿素,b,、叶黄素、胡萝卜素，其中叶绿素,a,、叶绿素,b,主要吸收红光和蓝紫光而叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，四种色素在进行色素分离时，在滤纸条上从上至下的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素,a,、叶绿素,b,。,二、非选择题,14,有人设计了一个实验来证明光合作用需要,CO,2他在两支试管里装入蓝色的,BTB,溶液,(,这种溶液在酸性条件下呈黄色，碱性条件下呈蓝色,),。向试管内吹入,CO,2,，溶液都变为黄色，在一号试管内加入绿色水草，放在阳光下；二号试管中也加入绿色水草，用黑纸包起来。一小时后，观察到的结果如下：,(1),一号试管内的,BTB,溶液为,色，理由是,(2),二号试管内的,BTB,溶液为,色。,蓝,水草进行光合作用时吸收溶液中的,CO,2,，使溶液由酸性逐渐变成碱性。,黄,(3),有人认为这个实验不够严密。为了使实验能够充分地证明光合作用需要,CO,2,，则应在上述实验装置的基础上加以改进，请按下列提示的实验步骤加以改进：,第一步：增加,1,支装有黄色,BTB,溶液的试管；,第二步：,。,第三步：,。,预测结果：,。,(4),改进的目的是：,。,管内不放水草,自然光照,(,放在光下,),黄色,BTB,溶液不变色,排除黄色,BTB,溶液遇光变色的可能,15,为检测光质,(,不同波长的光,),对衣藻光合作用强度的影响，,现提供如下的材料：红、绿、,白,3,种颜色的,40W,灯泡各,1,只，,试管数支，足量衣藻，,pH,试纸，,石蜡油，,NaHCO,3,溶液。请据图,完成实验设计并回答有关问题,(,按,图示组装实验装置，放在,20,的环境中进行实验,),：,(1),写出后面实验设计的主要步骤：,在标号为,1,、,2,、,3,的,3,支试管中加入等量的浓度适宜的,NaHCO,3,溶液和等量的衣藻，然后把液面用石蜡密封。,1,号试管用红灯照射，,2,号试管用绿灯照射，,3,号试管用白灯照射。,3,只灯泡距离试管应,。,用,的变化。,相等,pH,试纸检测试管内,pH,(2),请预测并简要分析上述实验结果。,(3),在不改变实验方法和材料的情况下，提高实验效率的措施是,。,3,号试管内,pH,上升最大，其次是,1,号试管，最后是,2,号试管。衣藻在不同种光照射下光合作用强度不同，吸收的,CO,2,量不同，在白光下光合作用最强，其次是红光，而在绿光下光合作用最弱。,缩短灯泡与试管间的距离,16,下图为植物叶肉细胞内部分生理过程模式图。,A,、,B,、,C,为相应生理过程的进行场所，,均为气体物质，据图回答：,(1),图中可表示二氧化碳的是,(,序号,),；二氧化碳被消耗的场所在,；氧气被消耗的场所在,。,叶绿体基质,线粒体内膜,(2)A,场所中发生的能量变化过程是,；,C,场所中发生的能量变化过程是,。,(3),当图示,箭头消失时，则,A,、,C,场所生理活动的强度关系是,。,(4),进入,C,的,是指,和,H,。,光能,活跃的化学,能,稳定的化学能,有机物中稳定的化学能,(ATP,中,),活跃的化学能、热能,光合作用强度大于呼吸作用强度,丙酮酸,17,植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于试管中，假若在试管中加入适当的,氢受体,”,，如二氯酚吲哚酚,(,简称,DCPIP),，那么照光后便会使水分解并放出氧气，这个反应被称为,“,希尔反应,”,。反应的过程如下,(,注：,DCPIP,是一种可以接受氢的化合物，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色,),。,为验证光合作用所需的条件，现提供如下材料和用品：离体叶绿体、,0.5mol/L,蔗糖溶液、,1%DCPIP,溶液、蒸馏水、量筒、锡箔纸、试管若干、离心机。请依据,“,希尔反应,”,涉及的实验原理，完成下面的实验设计并回答下列问题：,(1),方法步骤：,第一步：离体叶绿体溶解于,0.5mol/L,蔗糖溶液制备成叶绿体悬浮液；,第二步：,(,填表,),加入试剂,加入试剂,处理方法,试管,1,1%DCPIP 0.5mL,、,叶绿体悬浮液,5mL,光照,试管,2,试管,3,第三步：一段时间后，各试管用离心机离心,5,分钟。,1%DCPIP 0.5mL,、,叶绿体悬浮液,5mL,遮光,1%DCPIP 0.5mL,、,蒸馏水,5mL,光照,(2),可能的实验结果及相应的结论：,观察结果：离心后三支试管内上层清液的颜色分别是,、,、,。,实验结论：光合作用的条件,。,实验分析与思考：配制叶绿体悬浮液时加入,0.5mol/L,蔗糖溶液的目的是,。,无色,蓝色,蓝色,需要叶绿体和光照,形成等渗溶液，防止叶绿体由于渗透作用吸水涨破,