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专题 10 光合作用
一、捕获光能的色素和结构
(一)绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，而不溶于水，可用无水乙醇提取色
提取
素
不同的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
分离
则慢，从而使各种色素相互分离
2．实验步骤
(1)提取色素
①研磨
操作图解 添加物质 作用
无水乙醇 溶解色素
二氧化硅 研磨充分
碳酸钙 防止研磨过程中色素被破坏
②过滤：用单层尼龙布过滤→收集滤液。
(2)分离色素——纸层析法
主要操作 操作要点 操作目的
制备滤 保证色素在滤纸上扩散均
一端剪去两角
纸条 匀、整齐
用毛细吸管吸取少量滤液， 滤液细线要细、直，使各色
画滤液 沿铅笔线均匀地画一条细线 素扩散的起点相同
细线 待滤液干后，再重画一到两
使滤液细线上有较多的色素
次
层析液不能触及滤液细线，
否则色素会溶解在层析液
层析
中，而不会沿滤纸条向上扩
散
3.实验结果及分析
实验结果
滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带
①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素；
结果
②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多；
分析
③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明色素溶解度越高
(二)绿叶中的色素及其吸收光谱
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a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这4种色素吸收
的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。
(三)叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的模式图
模式图
①叶绿体膜：双层膜；②基质：含有与暗反应有关的酶；③基粒：由类囊体堆
结构
叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶
功能 进行光合作用的场所
2.恩格尔曼的实验
(1)结论：直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
(2)实验方法的巧妙之处
①巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用好氧细菌可以
确定释放氧气的部位。
②妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
③巧妙设计对照实验：a.用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对
照实验；b.临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果；c.照射不同色光进行对照，直观地证明了叶
绿体吸收的光谱有差别。
二、光合作用的原理和应用1．探索光合作用原理的部分实验(连线)
2．光合作用过程
(1)反应式：CO ＋HO――→(CHO)＋O。
2 2 2 2
(2)基本过程(据图填空)
图中：①NADPH，②2C，③ ADP ＋ Pi ，④O，⑤(CHO)。
3 2 2
(3)光反应与暗反应的比较
项目 光反应 暗反应
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 需光 不需要光
HO――→H＋＋O＋能量；
2 2
物质 CO ＋C――→2C；
2 5 3
NADP＋＋H＋＋能量―→NADPH；
变化 2C――→(CH O) ＋ C
3 2 5
ADP＋Pi＋能量――→ATP
能量 光能―→ATP和NADPH中的化学 ATP和NADPH中的化学
变化 能 能―→(CHO)中的化学能
2
3.光合作用强度的表示方法
(1)定义表示法：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)其他表示方法
①单位时间内通过光合作用消耗的CO 的量。
2
②单位时间内通过光合作用产生的O 的量。
2
(3)研究意义：直接关系农作物的产量。
4．探究环境因素对光合作用强度的影响
(1)实验原理
①利用抽气法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。
②通过光源与烧杯的距离调节光照强度。
③光合作用的过程中产生O 的多少与光合作用强度密切相关，O 积累在细胞间隙从而使下沉的叶片
2 2
上浮。因此可依据一定时间内圆形小叶片上浮的数量来比较光合作用强度。
(2)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。
5．影响光合作用的环境因素光照
直接影响光反应的速率，光反应产生 NADPH 和 ATP 的数量多少会影响暗反应的速率
强度
温度 影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率
CO
2
是暗反应的原料，CO 浓度高低直接影响光合速率
2
浓度
矿质 直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是
元素 ATP的组成成分
一、单选题
1．实验是生物学发展不可缺少的一部分。下列有关教材实验的叙述，正确的是（ ）
A．用藓类叶片直接制片即可用于观察细胞中叶绿体的形态
B．斐林试剂与双缩脲试剂的化学成分及使用方法都不同
C．用无水乙醇对菠菜绿叶中的光合色素进行提取和分离
D．用溴廨香草酚蓝溶液检测酵母菌细胞呼吸产生的酒精
2．杏花蜜腺细胞的细胞膜和细胞壁具脊状突起，细胞中含有许多有色体（含类胡萝卜素，不含叶绿素，
无类囊体结构）。在花蕾开放后，杏花蜜腺细胞开始分泌主要成分为水和糖类的花蜜。下列分析不合理的
是（ ）
A．蜜腺细胞壁的脊状突起的形成与其上蛋白质密切相关
B．蜜腺细胞可进行有氧呼吸，其有色体不进行光合作用
C．杏花植株中的色素可以存在于液泡、叶绿体和有色体中
D．蜜腺细胞中的有色体可能与其积累和储存糖类功能有关
3．下列关于实验原理及设计中，正确的是（ ）
A．“观察植物细胞质壁分离”实验的原理之一是细胞内外的液体之间存在着浓度差
B．“绿叶中色素的提取和分离”实验中，色素提取是因其在层析液中溶解度不同
C．“验证酶的催化作用具有高效性”实验中，分别加入猪肝匀浆、蒸馏水进行对照
D．“研究细胞核功能”实验中，把蝾螈的受精卵横溢为细胞核多和细胞核少的两部分
4．某同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，得到下图所示的结果，其中①②③④表示色素带。下
列相关分析正确的是（ ）A．该实验中，无水乙醇可作为层析液分离各种色素
B．③色素带中的色素分子主要吸收蓝紫光和红光
C．④色素带中的色素在层析液中的溶解度最高
D．提取色素时若未加二氧化硅会提取不到色素
5．为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如
图所示为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)。下列叙述正确的是（ ）
A．画滤液细线时，滤液在点样线上只能画一次
B．色素Ⅲ、Ⅳ在石油醚中的溶解度大于色素Ⅰ、Ⅱ
C．强光照导致了该植物类胡萝卜素含量增加
D．色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光
6．秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行
实验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液
的两条色素带非常窄，下列有关推断不合理的是（ ）
A．变窄的是叶黄素和叶绿素a
B．低温下叶绿素容易被破坏
C．滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
D．叶绿素易溶于无水乙醇7．“向来冰雪凝严地，力斡春回竟是谁？”十字花科植物羽衣甘蓝具有极强的耐寒性，叶片形态美观多
变，色彩绚丽如花，是冬季重要的观叶植物。为探究其叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素
分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分
离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示。图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。
下列有关分析错误的是（ ）
A．色素1在层析液中的溶解度最小，色素4在层析液中溶解度最大
B．色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水
C．色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中，色素5可能存在于液泡中
D．色素1和2主要吸收蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
8．下图为理解某些生物学问题所建立的一个数学模型（此图仅表示变化趋势），以下对此数学模型应用
不科学的是（ ）
A．若x表示小麦种子成熟过程，y表示相对含量，则a表示淀粉的含量，b为可溶性糖的含量
B．若x表示外界O 浓度，y表示小麦种子萌发时CO 释放量，则a为有氧呼吸强度，b为无氧呼吸强
2 2
度
C．若x表示叶面积指数，y表示相对值，则a为总光合速率，b为净光合速率
D．若x表示洋葱表皮细胞置于0.3g/ml蔗糖溶液的时间，y表示相对值大小，则a为吸水力，b为液泡
的体积
9．光合作用是自然界最重要的化学反应之一，光合作用的限制因素有内因和外因两个方面，外因主要包
括温度、CO 浓度和光照强度，如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片光合速率的影响。下列相关叙述
2错误的是（ ）
注：光极限：是指光合作用吸收CO 量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。CO 极限：是指光合作用
2 2
吸收CO 量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。
2
A．大田作物群体对光能的利用与单个叶片不同，对应的光极限范围应该更大
B．达到CO 极限所需要的最少光吸收量为光饱和点
2
C．在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点左移
D．实际生产中施肥过多会影响植物吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成
10．下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化原
因的分析中，错误的是（ ）
A．从A→B主要原因是上午光照逐渐增强
B．从B→C主要原因是温度过高，酶失活
C．从C→D主要原因是CO 供应逐渐增加
2
D．从D→E主要原因是下午光照逐渐减弱
11．某实验小组研究了不同程度的遮光对草莓植株干重的影响，实验结果如下图所示，下列说法错误的是
（ ）A．草莓植株的干重是光合作用的净积累量
B．遮光的瞬间，叶绿体中C 的含量会上升
3
C．根据上图可知，种植草莓时要适当遮光
D．该实验的自变量是遮光程度和草莓的种类
12．在两种光照强度下，不同叶片温度对某植物 吸收速率的影响如图。对此图理解正确的是（ ）
A．在低光强下， 吸收速率随叶温升高而下降的原因是酶活性下降
B．在高光强下，M点对应的叶温为光合酶活性最适温度
C．在图中两个 点处，植物均不进行光合作用
D．图中M点处该植物光合速率与呼吸速率的差值最大
13．某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，检测容器内
的 CO₂含量。关于这一实验的结果及结论，下列说法正确的是（ ）
A．CO₂量初期逐渐降低，后上升，初期光合速率逐渐升高，之后光合速率小于呼吸速率
B．CO₂量初期逐渐上升，后降低，初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定C．CO₂量初期逐渐降低，后稳定，初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．CO₂量初期逐渐降低，后稳定，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
14．下图表示某植株在不同光照强度下，单位时间内CO 释放量和O 产生总量的相对变化。对植物生理过
2 2
程分析正确的是（ ）
A．光照强度为a时，该植株体内有机物总量将增加
B．光照强度为b时，该植株的细胞呼吸强度是光合作用强度的两倍
C．光照强度为c时，叶肉细胞的光合作用强度与细胞呼吸强度相等
D．光照强度为d时，叶肉细胞产生ATP的细胞器是细胞质基质、线粒体、叶绿体
15．近两年我国很多地区玉米取得了大丰收，其中丹东的“良玉99号”表现突出，平均亩产高达722.7千
克。为了能快速大面积推广该品种，科研人员在多地开始试种和实验研究，以掌握该玉米在当地的生长习
性。夏季晴朗的一天，实验人员对良玉99号玉米连续观察24小时，实验结果如图所示，下列分析不正确
的是（ ）
A．该玉米光合作用从c点开始，到h点结束
B．一天当中玉米体内的有机物d点时最少，h点时最多
C．曲线中ef段的下降原因和gh段下降的原因不相同
D．通过曲线可以判断一天中光照强度和温度对玉米光合作用的影响
16．红心火龙果不仅甜度高，而且含有具有解毒作用的粘胶状植物性蛋白，对人体有保健功效。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．粘胶状植物性蛋白在核糖体中合成
B．切开时流出的红色果浆与液泡中的色素有关
C．红心火龙果甜度高与果肉细胞叶绿体合成的糖类有关
D．丰富的膳食纤维主要来自细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶
17．下列相关描述符合史实的是（ ）
A．德国科学家施莱登和施旺认为“细胞通过分裂产生新细胞”
B．鲁宾和卡门通过同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自于葡萄糖
C．欧文顿推测细胞膜是由脂质和蛋白质构成的
D．丹尼利和戴维森发现细胞膜的表面张力高于油—水界面的表面张力
18．为研究大棚作物光合作用强度与光照强度的关系，科研人员利用若干大小一致的密闭透明容器，给予
不同的光照强度进行实验，测得容器内CO 浓度的变化情况如图所示。下列叙述错误的是（ ）
2
A．B点时，植物叶肉细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．C点时，植物叶肉细胞中既有光合作用又有呼吸作用
C．D点时，若光照强度不变，增加CO 浓度供应，C 含量会上升
2 5
D．从图可知当光照强度低于B点时植物不能正常生长
19．非光化学猝灭（NPQ）是光合色素通过分子振动将吸收的过剩光能以热能形式散失的机制，该机制可
避免强光损伤光合结构，但强光下发生的NPQ在光减弱时仍会持续一段时间。自然环境中光照强度通常在
短时间中剧烈波动，为探究光波动对植物光合作用的影响，研究人员以黄瓜幼苗为材料，设置光照强度相
同但强光-弱光波动频率不同的T1、T2、T3组(光波动频率T1
