版高考生物大一轮复习第12讲能量之源光与光合作用优选学案04292136.docx

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版高考生物大一轮复习第12讲能量之源光与光合作用优选学案04292136

第12讲　能量之源——光与光合作用

考纲要求

考情分析

命题趋势

1.光合作用的基本过程（Ⅱ）

2．影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）

3．实验：

叶绿体色素的提取和分离

2017，全国卷Ⅲ，3T　　2017，北京卷，2T

2017，全国卷Ⅱ，29T2016，全国卷Ⅱ，2T

2016，北京卷，5T,1T2016，全国卷Ⅰ，30T

2016，全国卷Ⅲ，29T2016，浙江卷，30T

2015，江苏卷，21T2015，安徽卷，2T

2015，北京卷，31T

从近五年高考看，对光合作用与细胞呼吸的考查乃重中之重，多集中在总光合速率、净光合速率、呼吸速率的关系上，多以曲线图、坐标图或表格的形式结合光合作用和细胞呼吸的相关基础知识综合考查

分值：

2～16分

考点一　绿叶中色素的提取和分离

1．课本P99与社会的联系：

温室或大棚在种植蔬菜时补充__白__光。

2．色素提取和分离实验

（1）实验原理：

绿叶中的色素溶于__无水乙醇__，不溶于水，各种色素在__层析液__中的__溶解度__不同，__溶解度大__的随__层析液__在滤纸上扩散得快，反之则慢。

（2）步骤：

提取__色素__→制备__滤纸条__→画__滤液细线__→分离__色素__→观察结果。

（3）结果：

从上至下色素带的颜色及色素名称依次是__胡萝卜素（橙）__、__叶黄素（黄）__、__叶绿素a（蓝绿）__、__叶绿素b（黄绿）__。

3．色素的功能：

叶绿素__主要吸收红光和蓝紫光__，类胡萝卜素主要吸收__蓝紫光__。

4．叶绿体的结构

双层膜

[③]__基质__：

含有与暗反应有关的酶。

[④]__基粒__：

由类囊体堆叠而成，分布有__色素__和与光反应有关的酶。

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢。

（　×　）

（2）叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素，都主要吸收红光和蓝紫光。

（　√　）

（3）利用纸层析法可分离4种叶绿体色素。

（　√　）

（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）叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。

（　√　）

（6）植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。

（　×　）

（7）叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。

（　×　）

2．（经典高考题）关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是（　B　）

A．使用定性滤纸过滤研磨液

B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析

C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线2～3次

D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素

解析　过滤研磨液使用的是单层尼龙布；层析时使用的是干燥处理过的定性滤纸条；在画出一条滤液细线后，待滤液干燥后再重复画线1～2次；研磨叶片时，用无水乙醇或体积分数为95%的乙醇（加适量无水碳酸钠除去水分）溶解色素。

3．如图所示为某同学做“叶绿体中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列叙述错误的是（　D　）

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，然后向外依次是蓝绿色、黄色、橙黄色。

一　考查实验选材、试剂的作用和实验操作

[例1]某班同学完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。

下列分析不合理的是（　C　）

A．甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液

B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2

C．丙是正确操作得到的理想结果

D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3

解析　叶绿体中色素能溶解在有机溶剂中，几乎不溶于蒸馏水中，A项正确；SiO2可使研磨充分，未加入SiO2导致研磨不充分，获得的色素少，B项正确；在滤纸条上距离点样处近的叶绿素b含量比胡萝卜素多，C项错误；CaCO3可防止叶绿素被破坏，未加入CaCO3可导致叶绿素提取量减少，D项正确。

绿叶中色素的提取和分离实验中异常实验现象原因分析

（1）滤纸条上色素带颜色均较浅：

①未加二氧化硅，研磨不充分；②加入无水乙醇的量过多；③实验材料中色素含量较少。

（2）滤纸条下面两条色素带较浅：

①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏；②实验材料（如泛黄的叶片）中叶绿素的含量较少。

（3）滤纸条上色素带重叠：

①滤液细线不直；②滤液细线过粗。

（4）滤纸条上看不见色素带：

①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。

二　色素与叶片颜色

正常绿色

正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色

叶色变黄

寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄

叶色变红

秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色

[例2]下列对提取光合色素进行纸层析分离实验中各种现象的解释，正确的是（　C　）

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较多

D．叶黄素排在滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最大

解析　未见色素带，其原因是操作失误；叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇、层析液中；由于叶绿素含量比类胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色，所以，提取液呈绿色；胡萝卜素在层析液（而不是提取液）中扩散得最快，排在滤纸最前方。

三　考查色素提取与分离原理的应用

1．提取：

绿叶中的色素溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水，可用无水乙醇提取色素。

2．分离：

各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度大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。

[例3]下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是（　A　）

A．水稻在收获时节，叶片中色素含量是（甲＋乙）<（丙＋丁）

B．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发

C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大

D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光

解析　依柱状图中扩散距离可推知，甲为叶绿素b，乙为叶绿素a，丙为叶黄素，丁为胡萝卜素。

在水稻收获时节，叶片变黄，类胡萝卜素的含量大于叶绿素的含量；在提取色素时，加入碳酸钙的目的是防止研磨过程中叶绿素遭到破坏；丁色素在层析液中的溶解度最大，故扩散的距离最远，乙色素的含量最多；叶绿素（甲＋乙）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素（丙＋丁）主要吸收蓝紫光。

影响叶绿素合成的3种因素

（1）温度：

叶绿素合成需要酶的催化作用，低温抑制叶绿素的合成。

（2）光照：

光是叶绿素合成的必要条件，黑暗中不能合成。

（3）矿质元素：

镁是合成叶绿素的必需元素，铁、锰等是叶绿素形成过程中某些酶的辅助成分。

[例1]回答下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的问题：

（1）某同学的操作程序如下：

①将5g新鲜完整的菠菜叶放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨；

②用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画1～2次；

③将画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。

结果实验失败，请指出其错误所在：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

（2）某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。

色素层析结果如图，请根据实验结果填写表格：

组别

滤纸条编号

判断依据

绿叶组

①__________

②______________

嫩黄叶组

③__________

④______________

（3）秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量80%的__________和__________分解，从而显示出__________和__________的颜色。

[答题送检]来自阅卷名师报告

错误

致错原因

扣分

（1）

①考生生活阅历浅，菠菜的叶柄不含色素

－1

②审题未注意“连续迅速”，对课本实验不熟，未能理解滤液细线越细越好

－1

③层析液不能没及滤液细线是实验成功的关键

－1

（2）

（3）

考生对四种色素表现出的颜色记忆不牢，色素含量与叶片颜色的关系不清

－4

[解析]

（1）将菠菜叶含大量叶肉细胞的部分取下，剪掉叶柄，从而保证含更多的色素；画滤液细线时要细、齐、直，画下一次时要待上一次的滤液细线干燥；滤液细线一定不能没及层析液。

（2）A层析结果中各色素位置和带宽符合“绿叶”提取的实验结果，而B层析结果与A相比，靠下的两条带宽明显变窄，表明叶绿素含量较少，故为“嫩黄叶”。

（3）秋天，北方叶片变黄是因为叶绿素降解，叶片更多表现出类胡萝卜素的颜色。

[规范答题]（每空1分）

（1）①不应用完整叶片，而应去掉叶柄后剪碎　②不应迅速重复画线，而应待干燥后再重复画线

③不应摇晃以免层析液没及滤液细线

（2）①A　②叶绿素a带和叶绿素b带较宽

③B　④叶绿素a带和叶绿素b带较窄

（3）叶绿素a　叶绿素b　胡萝卜素　叶黄素

1．为研究高光强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，右图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。

下列叙述不正确的是（　D　）

A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低

B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照

C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同

D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次

解析　在分离色素的实验中，画滤液细线时需要重复画线增加色素量，但操作应在前一次画线晾干后再进行。

考点二　光合作用的探究历程和过程

一、光合作用的探究历程

科学家

实验过程

结论

萨克斯

绿叶在光合作用中产生了__淀粉__

恩格

尔曼

氧是由__叶绿体__释放出来的，__叶绿体__是绿色植物进行光合作用的场所

鲁宾和

卡门

光合作用释放的氧全部来自__H2O__

二、光合作用的过程：

根据是否需要__光__可以概括地分为__光反应__和__暗反应__两个阶段。

1．光反应阶段：

必须__有光__才能进行

（1）水的光解：

H2O__1/2O2__＋2[H]，[H]作为还原剂，参与__暗反应__阶段的化学反应。

（2）ATP的生成：

ADP＋Pi＋光能ATP，ATP参与__暗反应__阶段的化学反应。

2．暗反应阶段：

__有没有光__都可以进行

（1）CO2的固定：

　CO2＋C52C3　。

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。

（　×　）

（2）光反应产生的ATP可用于核糖体合成蛋白质。

（　×　）

（3）光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂。

（　√　）

（4）离体的叶绿体基质中添加A