第3講捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)、光合作用的原理1.說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能2.提取和分離葉綠體色素生命觀念運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀分析光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系和光合作用元素去向科學(xué)思維通過分析光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)中物質(zhì)和能量的變化、影響光合作用的各種因素，培養(yǎng)信息提取能力、圖文轉(zhuǎn)換能力和建構(gòu)數(shù)學(xué)模型分析生物學(xué)問題的能力科學(xué)探究通過綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力社會責(zé)任通過分析光合色素吸收光譜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，養(yǎng)成關(guān)心生產(chǎn)生活實(shí)際的責(zé)任一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1.綠葉中色素的提取和分離(1)實(shí)驗(yàn)原理操作原理提取葉綠體中的色素不溶于水，溶于有機(jī)溶劑分離葉綠體色素在層析液中的溶解度不同，色素隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度不同(2)實(shí)驗(yàn)步驟(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析色素種類色素顏色功能胡蘿卜素橙黃色主要吸收藍(lán)紫光葉黃素黃色葉綠素a藍(lán)綠色主要吸收藍(lán)紫光和紅光葉綠素b黃綠色①四種色素在層析液中溶解度最大的是胡蘿卜素，擴(kuò)散速度最快。②本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，四種色素中含量最多的是葉綠素a。2.葉綠體中色素的吸收光譜(1)葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。(2)葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。3.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)【易錯易混自糾】(1)提取色素時加碳酸鈣的目的是保護(hù)所有光合色素不被破壞。(×)提示：碳酸鈣中和有機(jī)酸，保護(hù)葉綠素不被破壞。(2)層析液沒過濾液細(xì)線時，色素在濾紙條上的擴(kuò)散效果更好。(×)提示：層析液沒過濾液細(xì)線時，色素會直接溶解到層析液中，濾紙條上看不到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)秋天葉片變黃，是葉黃素含量增多導(dǎo)致的。(×)提示：秋天，樹葉的葉綠素的分解速度遠(yuǎn)大于合成速度，而葉黃素含量較穩(wěn)定，從而顯現(xiàn)出葉黃素的顏色。(4)葉綠體中的色素主要分布在葉綠體內(nèi)膜上，酶分布于類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。(×)提示：葉綠體中的色素主要分布在葉綠體的類囊體薄膜上，酶分布于類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。(5)原核生物沒有葉綠體等細(xì)胞器，無法進(jìn)行光合作用。(×)提示：藍(lán)細(xì)菌無葉綠體，但有光合片層結(jié)構(gòu)、葉綠素和藻藍(lán)素。(6)葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同。(√)(7)葉綠體內(nèi)膜的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外膜的面積。(×)提示：葉綠體的內(nèi)膜沒有折疊。二、光合作用的原理1.光合作用原理的實(shí)驗(yàn)探索2.光合作用的過程(1)概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。(2)光合作用的總反應(yīng)式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2(3)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較過程圖解條件有光有沒有光都能進(jìn)行場所在葉綠體類囊體薄膜上在葉綠體基質(zhì)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化水的光解；ATP和NADPH的形成CO2的固定；C3的還原能量轉(zhuǎn)化光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP＋三、光合作用和化能合成作用的比較名稱光合作用化能合成作用不同點(diǎn)生物類型綠色植物和光合細(xì)菌硝化細(xì)菌等能量來源光能體外物質(zhì)氧化時釋放的化學(xué)能相同點(diǎn)代謝類型自養(yǎng)需氧型物質(zhì)變化將無機(jī)物（CO2和H2O等）轉(zhuǎn)化為儲存能量的有機(jī)物【易錯易混自糾】(1)光合作用的產(chǎn)物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以進(jìn)入篩管，通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?×)提示：光合作用的產(chǎn)物有淀粉和蔗糖，蔗糖可以進(jìn)入篩管，通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈帯?2)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，在合適的條件下可完成暗反應(yīng)過程。(√)(3)若用含有18O的水澆灌番茄，則番茄周圍空氣中含有18O的物質(zhì)有Heq\o\al(18,2)O、18O2、C18O2。(√)(4)植物在夜晚不能進(jìn)行光反應(yīng)，只能進(jìn)行暗反應(yīng)。(×)提示：夜晚沒有光照，植物無法進(jìn)行光合作用。(5)暗反應(yīng)中14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。(×)提示：14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→(14CH2O)＋14C5。(6)光合作用中ATP的移動方向是從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。(√)(7)希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，且氧氣中的氧元素完全來自水。(×)提示：希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，不能說明氧氣中的氧元素完全來自水。1.（必修1P101拓展應(yīng)用和1題）綠藻、褐藻、紅藻在海洋中的垂直分布大致依次是淺層、中層、深層，從水層透光與植物光能捕獲兩個層面進(jìn)行解釋，原因是藻類本身的顏色是反射出來的光所形成的，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃光。水對紅光、橙光的吸收比藍(lán)光、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是相對富含短波長的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。2.（必修1P104正文拓展）光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅僅30s的時間，放射性代謝產(chǎn)物多達(dá)幾十種，縮短時間到7s，發(fā)現(xiàn)放射性代謝產(chǎn)物減少到12種。如果要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么，實(shí)驗(yàn)思路是不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物，該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物。教材拾遺1.（必修1P99學(xué)科交叉）一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光（不能利用紅外光）。2.（必修1P104相關(guān)信息）光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖，后者可以進(jìn)入篩管，再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街参锔魈??？键c(diǎn)1綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)異常原因分析異?，F(xiàn)象原因分析色素顏色過淺①未加二氧化硅，研磨不充分；②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液中色素（葉綠素）太少；③加入無水乙醇過多，提取濃度太低；④未重復(fù)畫濾液細(xì)線1～2次濾紙條下面兩條帶較淺①忘記加碳酸鈣或加入過少，導(dǎo)致葉綠素被破壞；②所用葉片為“黃葉”濾紙條色素帶重疊①濾液細(xì)線不直；②濾液細(xì)線過粗濾紙條無色素帶①忘記畫濾液細(xì)線；②用清水代替無水乙醇來提取色素；③濾液細(xì)線觸及層析液，色素全部溶解到層析液中結(jié)合實(shí)驗(yàn)的基本原理和過程，考查科學(xué)探究1.植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A.氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體薄膜上C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰D.葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越慢【解析】D葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，A正確；光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜，需要光合色素吸收光能，葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體的類囊體薄膜上，B正確；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰，C正確；葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越快，D錯誤。2.（2024·吉林三模）為研究高光強(qiáng)對移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用乙醇提取葉綠體色素，層析后濾紙條的結(jié)果如圖（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶）。下列敘述正確的是()A.強(qiáng)光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加B.層析液一般可以用石油醚，原理是溶解度高的色素擴(kuò)散速度慢C.色素Ⅰ比色素Ⅳ吸收的可見光的波長長D.畫濾液線時，濾液在點(diǎn)樣線上只能畫一次【解析】A圖示表明強(qiáng)光照下葉綠素條帶寬度變窄，類胡蘿卜素條帶變寬，說明此時葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加，A正確；層析液一般可以用石油醚，原理是溶解度高的色素擴(kuò)散速度快，B錯誤；色素Ⅰ（胡蘿卜素，吸收藍(lán)紫光）比色素Ⅳ（葉綠素b，吸收藍(lán)紫光和紅光）吸收的可見光的波長短，C錯誤；在分離色素實(shí)驗(yàn)中，畫濾液細(xì)線時，需要重復(fù)畫線，增加色素量，但操作是應(yīng)在前一次畫線晾干后再畫第二次，D錯誤。圍繞捕獲光能的色素，考查科學(xué)思維3.（2024·山西適應(yīng)性考試）用含有不同濃度的Cu2+培養(yǎng)液培養(yǎng)某植物幼苗，測得該植物葉綠素含量的變化如下表所示。下列相關(guān)分析錯誤的是()Cu2+濃度/(μmol·L-1)01101001000葉綠素含量/(mg·g-1FW)葉綠素a2.02.32.22.01.4葉綠素b0.40.50.50.50.4A.隨著Cu2+濃度的增大，葉綠素含量呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢B.Cu2+濃度為100μmol·L-1時，Cu2+促進(jìn)葉綠素a和葉綠素b的合成C.當(dāng)Cu2+濃度為1000μmol·L-1時，可推測該植物幼苗光合作用減弱D.測定葉綠素a和葉綠素b的含量，要提取分離色素后再做定量分析【答案】Beq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(影響葉綠素合成的因素))(1)光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。(2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，而使葉子變黃。(3)必需元素：葉綠素中含Mg等必需元素，缺乏Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉子變黃。另外，F(xiàn)e等是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻，葉子變黃。(4)水分：葉綠素的形成和水有著密切的關(guān)系。葉片缺水不但影響葉綠素的合成，且已合成的葉綠素會加速分解，造成葉片發(fā)黃。考點(diǎn)2光合作用過程的分析1.光合作用反應(yīng)式及元素去向分析(1)O：Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))18O2；C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up7(C3的還原))（CHeq\o\al(18,2)O）。(2)C：14CO2→14C3→(14CH2O)。(3)H：H2O→NADPH→(CH2O)，NADPH為還原型輔酶Ⅱ。2.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)分析方法：需從物質(zhì)的生成和消耗兩個方面綜合分析。(2)示例當(dāng)外界條件（如光照、CO2）突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化，可以采用以下方法：①建立模型需在繪制光合作用模式簡圖的基礎(chǔ)上借助圖形進(jìn)行分析。②含量變化分析過程與結(jié)果(3)“模型法”表示C3和C5含量的變化趨勢（起始值C3高于C5，約為其2倍）CO2含量不變時：光照強(qiáng)度不變時：3.連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時間，有機(jī)物還能繼續(xù)合成。(2)在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物的積累量要多。例如：若同一植物處于兩種不同情況下進(jìn)行光合作用，甲一直光照10min，黑暗處理10min；乙光照5s，黑暗處理5s，持續(xù)20min，則光合作用制造的有機(jī)物甲<乙。結(jié)合光合作用的過程，考查科學(xué)思維1.（2024·天津高三月考）研究人員利用菠菜葉綠體的類囊體和類似于“卡爾文循環(huán)”的“CETCH循環(huán)體系”構(gòu)建了一種人造葉綠體（如下圖），高效地將CO2轉(zhuǎn)化為羥基乙酸，羥基乙酸可作為合成多種有機(jī)物的原料。下列分析錯誤的是()A.為了使人造葉綠體能持續(xù)地運(yùn)作，需要源源不斷地輸入光能B.圖中的CETCH循環(huán)需要NADP＋、ADP和Pi作為直接原料C.因?yàn)闆]有呼吸作用的消耗，人造葉綠體比天然葉綠體制造有機(jī)物的效率更高D.若人造葉綠體得到廣泛應(yīng)用，一定程度上可抵消碳排放的影響【解析】B人造葉綠體能利用光能通過CETCH循環(huán)將CO2轉(zhuǎn)化為羥基乙酸，為了使人造葉綠體能持續(xù)地運(yùn)作，需要源源不斷地輸入光能，A正確；通過葉綠體的類囊體膜，能將NADP＋、ADP和Pi轉(zhuǎn)化為NADPH、ATP，CETCH循環(huán)需要NADPH、ATP、CO2等作為直接原料，相當(dāng)于光合作用暗反應(yīng)階段，B錯誤；因?yàn)闆]有呼吸作用的消耗，人造葉綠體比天然葉綠體制造有機(jī)物的效率更高，若人造葉綠體得到廣泛應(yīng)用，一定程度上可抵消碳排放的影響，C、D正確。圍繞條件驟變時葉綠體中各物質(zhì)含量變化，考查科學(xué)思維2.（2024·江西高三月考）下圖是某綠色植物光合作用的示意圖，其中a、b表示物質(zhì)，Ⅰ、Ⅱ表示反應(yīng)階段。下列敘述錯誤的是()A.缺Mg會影響該植物Ⅰ階段對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化B.在類囊體薄膜上產(chǎn)生的a和b可參與葉綠體基質(zhì)中的Ⅱ階段C.若光照強(qiáng)度減弱，則短時間內(nèi)該植物細(xì)胞中C3/C5的值變小D.該植物經(jīng)光合作用可將光能轉(zhuǎn)變成糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能【解析】CⅠ、Ⅱ分別表示光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段，a、b表示物質(zhì)NADPH和ATP。缺Mg會影響葉綠素的合成，進(jìn)而影響光反應(yīng)階段對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，A正確；在類囊體薄膜上產(chǎn)生的NADPH和ATP可參與葉綠體基質(zhì)中的暗反應(yīng)，B正確；若光照強(qiáng)度減弱，則短時間內(nèi)NADPH和ATP的生成量減少，C3的還原減弱，導(dǎo)致C3/C5的值變大，C錯誤；該植物經(jīng)光合作用可將光能轉(zhuǎn)變成糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能，D正確。3.為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。每組處理的總時間均為135s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75ms（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組（對照組）：光照時間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%?；卮鹣铝袉栴}：(1)單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量（填“高于”“等于”或“低于”）D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要。(2)比較A、B、C三組處理可以推知，隨著光照和黑暗交替頻率的增加，使光下產(chǎn)生的能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中?！敬鸢浮?1)高于C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%光照(2)ATP和NADPHCO2的同化量【解析】光合作用過程有兩個階段：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可繼續(xù)進(jìn)行一段時間，有機(jī)物還能繼續(xù)合成。A、B、C三組處理相比，隨著光照時間間隔的減少，光照頻率的增加，使光下產(chǎn)生的ATP和NADPH能夠及時被利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物的積累量要多。結(jié)合光合作用的探究歷程，考查科學(xué)思維與科學(xué)探究4.（2024·寧夏月考）下列有關(guān)探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)的敘述，錯誤的是()A.希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣B.魯賓和卡門發(fā)現(xiàn)光照下葉綠體可合成ATPC.恩格爾曼證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放出氧氣D.卡爾文運(yùn)用同位素標(biāo)記法探究碳元素的轉(zhuǎn)移途徑【解析】B希爾發(fā)現(xiàn)在離體的葉綠體懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣，該實(shí)驗(yàn)被后人稱為希爾反應(yīng)，該實(shí)驗(yàn)證明了葉綠體在光下可以產(chǎn)生氧氣，A正確；魯賓和卡門用同位素示蹤法（用18O標(biāo)記水或二氧化碳）研究了光合作用中氧氣全部來自水，B錯誤；恩格爾曼采用水綿、好氧細(xì)菌和極細(xì)光束進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光合作用的場所是葉綠體，且能產(chǎn)生氧氣，C正確；卡爾文采用同位素標(biāo)記法（用14C標(biāo)記的CO2供小球藻進(jìn)行光合作用），探明了CO2的固定過程中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑，D正確。5.1946年到1953年，得益于紙層析法的發(fā)明和放射性同位素的研究，卡爾文及其同事用14CO2飼養(yǎng)單細(xì)胞小球藻，進(jìn)行了如圖1所示的研究，請回答：(1)小球藻利用14CO2的場所是，為保證實(shí)驗(yàn)效果，最好選擇（填“綠”或“白”）光燈照射。(2)圖示過程中將小球藻浸入沸騰的乙醇中，其作用是（至少答出2點(diǎn)），進(jìn)行層析的目的是。(3)卡爾文實(shí)驗(yàn)的研究目的是。(4)圖2是小球藻同化14CO2后，不同時間、不同物質(zhì)的放射自顯影圖。不同黑斑的大小反映的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明小球藻首先將14CO2轉(zhuǎn)化為，最終（填“能”或“不能”）轉(zhuǎn)化為非糖類物質(zhì)?！敬鸢浮?1)葉綠體基質(zhì)白(2)殺死細(xì)胞（使酶失活）、提取細(xì)胞中的有機(jī)物分離提取液中不同的細(xì)胞代謝產(chǎn)物(3)探究在光合作用中CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的轉(zhuǎn)移途徑(4)被標(biāo)記的提取物的量PGA能【解析】(1)光合作用的暗反應(yīng)階段中CO2被C5固定形成C3，場所是葉綠體基質(zhì)，該實(shí)驗(yàn)自變量是不同的時間，因變量是放射性碳元素的分布情況，光照強(qiáng)度是無關(guān)變量，無關(guān)變量要相同且適宜，故最好選擇白光燈照射。(2)該實(shí)驗(yàn)探究不同時間放射性碳元素的分布情況，每隔幾秒取出部分樣品，用沸騰的乙醇?xì)⑺兰?xì)胞并提取細(xì)胞中的有機(jī)物，然后蒸發(fā)濃縮后層析，進(jìn)行層析的目的是分離提取液中不同的細(xì)胞代謝產(chǎn)物，然后檢測放射性位置和放射量。(3)卡爾文實(shí)驗(yàn)的研究目的是探究在暗反應(yīng)階段，CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的轉(zhuǎn)移途徑。(4)不同黑斑的大小反映的是被標(biāo)記的提取物的量，分析圖2中小球藻使用14CO2同化0.5s的結(jié)果可知，小球藻首先將14CO2轉(zhuǎn)化為PGA，分析圖2中小球藻使用14CO2同化30s的結(jié)果可知，最終能轉(zhuǎn)化為非糖類物質(zhì)。1.（2020·廣東卷）銀杏是我國特有的珍稀植物，其葉片變黃后極具觀賞價值。某同學(xué)用紙層析法探究銀杏綠葉和黃葉的色素差別，下列實(shí)驗(yàn)操作正確的是()A.選擇新鮮程度不同的葉片混合研磨B.研磨時用水補(bǔ)充損失的提取液C.將兩組濾紙條置于同一燒杯中層析D.用過的層析液直接倒入下水道【解析】C本實(shí)驗(yàn)的目的是用紙層析法探究銀杏綠葉和黃葉的色素差別，選擇新鮮程度不同的葉片分開研磨，A錯誤；色素溶于有機(jī)溶劑，提取液為無水乙醇，光合色素不溶于水，B錯誤；由于濾紙條不會相互影響，層析液成分相同，兩組濾紙條可以置于同一個燒杯中層析，C正確；用過的層析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D錯誤。2.（2024·湖北卷）植物甲的花產(chǎn)量、品質(zhì)（與葉黃素含量呈正相關(guān)）與光照長短密切相關(guān)。研究人員用不同光照處理植物甲幼苗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。下列敘述正確的是()組別光照處理首次開花時間莖粗/mm花的葉黃素含量/(g·kg-1)鮮花累計平均產(chǎn)量/(kg·hm-2)①光照8h/黑暗16h7月4日9.52.313000②光照12h/黑暗12h7月18日10.64.421800③光照16h/黑暗8h7月26日11.52.422500A.第①組處理有利于誘導(dǎo)植物甲提前開花，且產(chǎn)量最高B.植物甲花的品質(zhì)與光照處理中的黑暗時長呈負(fù)相關(guān)C.綜合考慮花的產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)該選擇第②組處理D.植物甲花的葉黃素含量與花的產(chǎn)量呈正相關(guān)【解析】C由表中數(shù)據(jù)分析可知，三組中，第①組首次開花時間最早，說明第①組處理有利于誘導(dǎo)植物甲提前開花，但在三組中產(chǎn)量最低，A錯誤；由題干信息可知，植物甲花的品質(zhì)與葉黃素含量呈正相關(guān)，根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，第①組光照處理中的黑暗時長最長，花的葉黃素含量最低，而第③組光照處理中的黑暗時長最短，但花的葉黃素含量卻不是最高的，說明植物甲花的品質(zhì)與光照處理中的黑暗時長不是呈負(fù)相關(guān)，B錯誤；由表中信息可知，第②組光照處理，花的葉黃素含量最高，植物甲花的品質(zhì)最好，第③組光照處理，鮮花累計平均產(chǎn)量最高，說明植物甲的花產(chǎn)量最高，綜合考慮花的產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)該選擇第②組處理，C正確；由表中數(shù)據(jù)分析可知，第②組光照處理，花的葉黃素含量最高，但鮮花累計平均產(chǎn)量卻不是最高，說明植物甲花的產(chǎn)量不是最高，所以植物甲花的葉黃素含量與花的產(chǎn)量不是呈正相關(guān)，D錯誤。3.（2021·重慶卷）如圖為類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是()A.水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B.NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPHC.產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D.電子(e－)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)【解析】A水光解產(chǎn)生O2的場所是葉綠體的類囊體膜上，若被有氧呼吸利用，其場所在線粒體內(nèi)膜，O2被線粒體利用至少需要穿過葉綠體的3層膜和線粒體的2層膜，所以至少要穿過5層膜，A錯誤；光反應(yīng)中NADP＋與電子(e－)和質(zhì)子(H＋)結(jié)合形成NADPH，B正確；由圖可知，產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)以及核酸代謝、色素合成等其他消耗能量的反應(yīng)，C正確；電子(e－)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，D正確。4.（2024·甘肅卷）類胡蘿卜素不僅參與光合作用，還是一些植物激素的合成前體。研究者發(fā)現(xiàn)了某作物的一種胎萌突變體，其種子大部分為黃色，少部分呈白色，白色種子未完全成熟即可在母體上萌發(fā)。經(jīng)鑒定，白色種子為某基因的純合突變體。在正常光照下(400μmol·m-2·s-1)，純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失。將野生型和純合突變體種子在黑暗中萌發(fā)后轉(zhuǎn)移到正常光和弱光(1μmol·m-2·s-1)下培養(yǎng)一周，提取并測定葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量，結(jié)果如圖所示。回答下列問題：(1)提取葉片中葉綠素和類胡蘿卜素常使用的溶劑是，加入少許碳酸鈣可以________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)野生型植株葉片葉綠素含量在正常光下比弱光下高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子，因?yàn)開_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)已知此突變體與類胡蘿卜素合成有關(guān)，本研究中支持此結(jié)論的證據(jù)有：①純合體種子為白色；②。(5)純合突變體中可能存在某種植物激素X的合成缺陷，X最可能是。若以上推斷合理，則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量，但不影響純合突變體中X的含量。為檢驗(yàn)上述假設(shè)，請完成下面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計：①植物培養(yǎng)和處理：取野生型和純合突變體種子，萌發(fā)后在條件下培養(yǎng)一周，然后將野生型植株均分為A、B兩組，將突變體植株均分為C、D兩組，A、C組為對照，B、D組干旱處理4小時。②測量指標(biāo)：每組取3～5株植物的葉片，在顯微鏡下觀察、測量并記錄各組的________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③預(yù)期結(jié)果：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)無水乙醇防止研磨中色素被破壞(2)葉綠素的形成需要光照，正常光下更有利于葉綠素的形成(3)純合突變體葉片中的葉綠素和類胡蘿卜素的相對含量都極低，光合作用極弱，無法滿足植株生長對有機(jī)物的需求(4)與野生型相比，純合突變體葉片中類胡蘿卜素含量極低（幾乎為零）(5)細(xì)胞分裂素含水量等適宜葉綠體的大小及數(shù)量，取其平均值B組葉綠體的大小及數(shù)量高于A組，C、D兩組葉綠體的大小及數(shù)量無差異且均明顯低于A、B兩組。【解析】在正常光照下(400μmol·m-2·s-1)，純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失，葉綠素和類胡蘿卜素的相對含量都極低，分別為0.3和0.1，說明純合突變體的光合作用極弱，無法滿足植株生長對有機(jī)物的需求，使得植株難以生長，因此正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子。純合突變體中可能存在某種植物激素X的合成缺陷。由圖可知：純合突變體葉片中的葉綠素和類胡蘿卜素的相對含量都極低，而細(xì)胞分裂素能促進(jìn)葉綠素的合成，據(jù)此可推知：X最可能是細(xì)胞分裂素。若以上推斷合理，則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量，但不影響純合突變體中X的含量。為檢驗(yàn)上述假設(shè)，并結(jié)合題意“在正常光照下，純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失”可知：該實(shí)驗(yàn)的自變量是植株的種類和培養(yǎng)條件，因變量是葉綠體的大小及數(shù)量，而在實(shí)驗(yàn)過程中對植株的生長有影響的無關(guān)變量應(yīng)控制相同且適宜。據(jù)此，依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計遵循的對照原則和單一變量原則和題干中給出的不完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計可推知，補(bǔ)充完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計如下：①植物培養(yǎng)和處理：取野生型和純合突變體種子，萌發(fā)后在含水量等適宜條件下培養(yǎng)一周，然后將野生型植株均分為A、B兩組，將突變體植株均分為C、D兩組，A、C組為對照，B、D組干旱處理4小時。②測量指標(biāo)：每組取3～5株植物的葉片，在顯微鏡下觀察、測量并記錄各組的葉綠體的大小及數(shù)量，取其平均值。③預(yù)期結(jié)果：本實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其結(jié)論是已知的，即干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量，但不影響純合突變體中X的含量，所以預(yù)期結(jié)果是B組葉綠體的大小及數(shù)量高于A組，C、D兩組葉綠體的大小及數(shù)量無差異且均明顯低于A、B兩組。5.（2023·全國甲卷）某同學(xué)將從菠菜葉中分離得到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后有糖產(chǎn)生。回答下列問題：(1)葉片是分離制備葉綠體的常用材料，若要將葉肉細(xì)胞中的葉綠體與線粒體等其他細(xì)胞器分離，可以采用的方法是。葉綠體中光合色素分布在上，其中類胡蘿卜素主要吸收（填“藍(lán)紫光”“紅光”或“綠光”）。(2)將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發(fā)現(xiàn)黑暗條件下懸浮液中不能產(chǎn)生糖，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)葉片進(jìn)行光合作用時，葉綠體中會產(chǎn)生淀粉。請?jiān)O(shè)計實(shí)驗(yàn)證明葉綠體中有淀粉存在，簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)差速離心法類囊體薄膜藍(lán)紫光(2)黑暗條件下不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能產(chǎn)生暗反應(yīng)所需要的ATP和NADPH(3)實(shí)驗(yàn)思路：取一定量光照后的菠菜葉片進(jìn)行脫色處理，利用差速離心法分離出葉綠體，將葉綠體破壞后加入緩沖液制成混合液作為實(shí)驗(yàn)組，再設(shè)置等體積緩沖液作為對照組，其他條件相同且適宜，加入碘液后觀察兩組是否變藍(lán)。預(yù)期結(jié)果：實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)藍(lán)色；對照組無藍(lán)色出現(xiàn)【解析】(1)植物細(xì)胞器的分離可用差速離心法，葉綠體中的光合色素分布在類囊體薄膜上，光合色素葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。(2)光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)同時進(jìn)行，黑暗條件下無光，光反應(yīng)不能進(jìn)行，無法為暗反應(yīng)提供原料ATP和NADPH，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，產(chǎn)物不能生成。(3)要驗(yàn)證葉綠體中有光合作用產(chǎn)物