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第 15 课时 捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索
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
课标要求
变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
2023·江苏·T12 2023·全国乙·T2 2023·辽宁·T21
2023·海南·T16
考情分析 捕获光能的色素
2023·广东·T18 2023·全国甲·T29 2022·山东·T21
2020·江苏·T6
考点一 捕获光能的色素和结构
1．绿叶中色素的提取和分离总结 实验异常现象分析
2．色素的分布和作用
(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________。
3．叶绿体的结构和功能总结 恩格尔曼实验设计的4点巧妙之处
(1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；
利用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
(2)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。
(3)观测指标设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部
位，相当于一组对照实验。
(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引
起的。
(1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素( )
(2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同( )
(3)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多( )
(4)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中( )
(5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积( )
考向一 捕获光能的色素和结构
1．(2023·全国乙，2)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．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体薄膜上
C．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
D．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
2．(2023·江苏，12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述，合理的是( )
A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
考点二 光合作用原理的探索
探索光合作用的部分实验
年份 科学家 发现
普遍认为，在光合作用中，CO 分子的C和O
2
19世纪末 — 被分开，O 被释放，C与HO结合成甲醛，
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然后甲醛分子缩合成糖
发现________对植物有毒害作用，而且甲醛不
1928年 —
能通过________________转化成糖
离体叶绿体在适当条件下发生_____________
1937年 英国植物学家希尔
的化学反应称作希尔反应
用__________________的方法，研究了光合作
用中氧气来源于HO：
2
1941年 美国科学家鲁宾和卡门
H18O＋CO→植物→__________________；
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HO＋C18O→植物→__________________
2 2
在光照下，叶绿体可合成____________。1957
1954年 美国科学家__________ 年，他发现该过程总是与__________________
相伴随
(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CO 中碳在光合作用中的转化途径采用了同位素示踪法( )
2得益于纸层析法的发明和放射性同位素的研究，卡尔文及其同事用CO 饲养单细胞小球藻，
2
观察光合作用过程中碳的转化和去向，从而揭示了光合作用暗反应的过程。如图为卡尔文等
研究的主要流程，请回答下列问题：
(1)卡尔文等用14CO 处理小球藻不同时间，随后用沸腾的乙醇杀死细胞，目的是什么？
2
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)随后通过双向纸层析分离小球藻中的有机物。点样处位于滤纸的左下角；双向纸层析是
第一次层析后，将滤纸旋转90°进行第二次层析的方法；层析液中溶解度越大的物质在滤纸
上扩散得越快。据图分析两次层析过程中使用了________(填“相同”或“不同”)的层析液，
判断依据是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)对代谢物纸层析的原理是什么？与单向纸层析相比，双向纸层析的优点是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(4)如图为小球藻同化14CO 不同时间的放射自显影图。根据实验结果请对“尿苷二磷酸葡萄
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糖、磷酸丙糖、PGA(C )”三种物质出现的先后顺序进行排序______________________。
3考向二 光合作用原理的探究
3．(2023·江苏海安高级中学高三月考)卡尔文将14C标记的CO 通入正在进行光合作用的小
2
球藻培养液中，然后在培养后不同时间(0.5 s、3 s、10 s等)将培养液迅速倾入热乙醇中以杀
死细胞，最后利用层析法和放射自显影技术进行物质的分离和鉴定，实验结果如图。下列相
关分析不正确的是( )
A．用14C标记CO 可排除细胞中原有物质的干扰
2
B．热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行
C．推测暗反应的初产物可能是3－磷酸甘油酸
D．可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程
4.实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程：将黑
暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和磷酸缓冲液(pH＝7.3)的溶液中并照
光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的 DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不
同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如
图所示。下列叙述错误的是( )
A．相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化慢的品种受除草剂抑制效果更显著
B．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲类囊体的功能较强
C．除草剂浓度为K时，品种乙的叶绿体能合成有机物
D．不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率等于品种甲1．(必修1 P )绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：____________(含量约占3/4)和
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________________(含量约占1/4)，其中前者包含__________(蓝绿色)和____________(黄绿
色)，后者包含______________(橙黄色)和____________(黄色)。
2．(必修1 P )叶绿素a和叶绿素b主要吸收____________________，胡萝卜素和叶黄素主要
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吸收____________。
3．(必修1 P 图5－12)从叶绿素吸收光谱图可知，叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b
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偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素
a______(填“宽”或“窄”)。研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。
请预测：在适当遮光的条件下，叶片(如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b______，弱光下的
吸光能力________，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。
4．(必修1 P )叶绿体是__________________的场所。在它内部巨大的膜表面上，分布着许
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多吸收光能的__________________，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用
所必需的______。
5．植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
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6．海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致
是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？
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7．温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么颜色的光源？
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