考点6 光合作用-2022年高考生物一轮复习考点（浙江专用）

考点06光合作用

【重要考向】

一、叶绿体色素的种类及提取与分离;

二、光合作用的原理及其应用;

三、环境因素影响光合速率

叶绿体色素的种类及提取与分离

一、叶绿素和其他色素

1.叶绿体中的色素

（1）分布：在类囊体的膜上（叶绿体基粒上）。

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素

叶绿素b（黄绿色）

（2）种类〈

叶黄素（黄色）

类胡萝卜素

胡萝卜素（橙黄色）

2.色素颜色与光的关系：其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，类胡

萝卜素主要吸收蓝紫光。

3.叶绿体中的色素及色素的吸收光谱

紫蓝青绿黄橙红

色素滤液

的-叶绿素b（黄绿）叶绿素

百1

j（含影勺占M

分-叶绿素a（蓝绿）

比-类胡萝卜素胡萝卜素（橙黄）

上畲量约占1/4）I叶黄素（黄）

400450500550600650700波长（nm）

|暗带|黄绿光四带|

430~470640~680

由图可以看出：（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,

对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。

3.色素的功能：吸收、传递和转化光能。

4.色素与叶片的颜色

(1)生长旺盛时，叶片颜色为绿色，类胡萝卜素的颜色常被叶绿素掩盖。

(2)深秋时，叶片变黄色，原因是气候变冷，叶绿素的合成速度变慢或停止，类胡

萝卜素的颜色显露出来。

二、光合色素的提取与分离

1.原理

(1)提取原理：绿叶中的光合色素能溶解在有机溶剂95%的乙醇中。

(2)分离原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上

扩散得快，反之则慢。

2.实验流程

提取色素：新鲜叶片烘干粉碎后，取2g放入研钵中加入少量SiCh、CaCCh和2〜3m

L95%的乙醇一放入研钵一研磨一过滤一收集到试管内并塞紧管口

'剪滤纸条：将滤纸剪成长10cm、宽1cm的滤

纸条，并在一端剪去两角

制备泗纸

铅笔画线：在距去角一端icm处用铅笔画一条

,细的横线

I

.用毛细吸管吸取少量滤液

画滤液细线，画线：沿铅笔画的横线均匀地画出一条细而直

.的滤液细线，待滤液干后，重复画线3〜4次

'①倒入试管2mL层析液

色素分离，②将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液中

.③软木塞塞住试管口

观察结果：滤纸条上色素带有四条

2.滤纸条上色素的分布和对光的吸收

吸收光

扩散速度

色素种类色素含量溶解度的种类

胡萝卜素最少最高最快

蓝紫光

叶黄素较少较高较快

叶绿素最多较低较慢

a红光

和蓝紫光

叶绿素b较多最低最慢

实验中的注意事项及操作目的

项目操作过程操作目的

选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高

将新鲜的菠菜叶烘干、粉碎成干粉，

溶解叶片中的色素

研磨时加入2〜3mL95%的乙醇

提取

研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸

色素研磨充分和保护叶绿素

钙

迅速充分研磨防止溶剂挥发并充分溶解色素

盛放滤液的小试管口加棉塞防止色素分子被氧化

滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸条上的扩散速度快

防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过

滤纸条的一端剪去两角

快

分离

滤液细线要细、齐、直使分离的色素带平齐，不重叠

色素

滤液细线干燥后重复画3〜4次使分离的色素带清晰便于观察

防止色素直接溶解到烧杯内的层析液

滤液细线不能触及层析液

中

【典例】

1.下列有关光合色素及其提取和分离实验，叙述正确的是

A.可利用层析液对叶绿体中的色素进行提取

B.叶绿素a位于滤纸条的最下端，颜色为蓝绿色

C.类胡萝卜素是叶绿体中许多种黄色、橙色、红色色素的合称

D.通过纸层析法，分离得到的色素条带会因层析液挥发而消失

【答案】c

【解析】叶绿体色素的提取的原理是色素溶于有机溶剂而不溶于水.分离实验的原理是

不同的色素在层析液中溶解度不同，所以扩散速度也不同。

可利用层析液对叶绿体中的色素进行分离，用有机溶剂如无水乙醇进行色素的提取，A

错误；叶绿素b位于滤纸条的最下端，B错误；类胡萝卜素是叶绿体中许多种黄色、橙

色、红色色素的合称，如胡萝卜素、叶黄素，C正确；分离得到的色素条带不会因层析

液挥发而消失，D错误。

2.如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

何

素

含

量

0叼一

甲乙丙丁扩散距离

A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发

B.水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是（甲+乙）〈（丙+丁）

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

【答案】B

【解析】绿叶中色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散

速度快，溶解度小，扩散速度慢；故滤纸条上甲〜丁依次是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄

素、胡萝卜素，据此分析。提取色素时加入碳酸钙是为了防止叶绿素分解，A错误；水

稻在秋季收获，此时叶片变黄，叶绿素总量降低，类胡萝卜素含量增加，故叶片中色素

量的变化是（甲+乙）〈（丙+丁），B正确；四种色素都能溶解在层析液中，其中丁的扩散

距离最远，丁色素的溶解度最大，C错误：由图可知甲为叶绿素b、乙为叶绿素a、丙为

叶黄素、丁为胡萝卜素，丙和丁主要吸收蓝紫光，D错误。

光合作用的原理及其应用

一、光合作用概述

1.概念

指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把C02和H20转化成贮存着能量的有机物，并

且释放出氧气的过程。

2.总反应式

酹

6CO2+12H2O------>C6Hl2O6+6H2O+6O2。

3.光合作用的过程

二、光反应和碳反应

1.光反应

(1)过程

①光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能。

②水在光下裂解为H+、O2和电子。

③水中的氢(才+广)在光下将NADP+还原为NADPH。

(2)场所：类囊体膜中。

(3)反应物：H20>ADP、Pi、NADP+等。

(4)生成物：Ch、NADPH、ATP等。

(5)条件：色素、光、酶。

(6)能量变化：光能-ATP与NADPH中的化学能。

2.碳反应

(1)过程

①CO?的固定：CCh+RuBP一2三碳酸分子。

②2三碳酸分子*二2三碳糖。

(2)场所：叶绿体基质。

(3)反应物：CO?、ATP、NADPH等。

(4)产物：三碳糖

(5)能量变化：ATP、NADPH中的化学能一＞三碳糖中的化学能。

3.联系：光反应为碳反应提供NADPH、ATP,碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP

十,如图所示。

光反应与碳反应的比较

比较项目光反应碳反应

场所类囊体膜叶绿体基质

时间短促，以微秒计较缓慢

条件光、色素、酶、水多种酶、CO?、NADPH、ATP

利用光能使水光解产生02,同时产生

过程将CO2还原为糖的一系列反应

ATP和NADPH

+①C02的固定：U＞

①水的光解：H2O—^2H+2e"+1C02+RBP------

叶绿体Z

2个三碳酸分子

0

2②三碳酸分子的还原：

②ATP的合成：ADP+Pi+能量

_八一八-zATP、NADPH,人

物质变化醉2个二碳酸分子—南~^个

------->ATP

三碳糖

③NADPH的合成：NADP++H++2

③RuBP的再生：三碳糖一JRU

e-B>NADPH

BP

光能一＞ATP＞NADPH中活跃的化学活跃的化学能一＞有机物中稳定

能量变化

能的化学能

完成标志。2释放、ATP和NADPH的生成糖类等有机物的生成

光反应能为碳反应提供ATP、NADPH、碳反应为光反应提供ADP、Pi、NAD

联系

P+»二者紧密联系，缺一不可

//三碳酸

HO水在光p分子co

H兰2科答2ADPH2种*2

示意图光能北吕口大竺工4蠹化即「

1-------巴ADP点互精/，三碳糖运至

■二碳糖一叶绿体外/

【典例】

1.如图为大豆叶片光合作用碳反应阶段的示意图。下列叙述正确的是

三碳糖

A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为三碳酸分子中的化学能

B.CO?可直接被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类

C.被还原的三碳酸分子在相关酶的催化作用下，可再形成RuBP

D.光强度由强变弱时，短时间内RuBP含量会升高

【答案】C

【解析】ATP中的能量转化到有机物中成为稳定的化学能，不参与CO2的固定，A项错

误；在碳反应中，绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳不能直接被还原，它首先与

RuBP结合形成三碳酸分子，三碳酸分子接受ATP释放的能量并被NADPH还原，再经

一系列变化形成糖类，在该过程中一部分三碳糖形成RuBP,B项错误；三碳酸分子被N

ADPH还原后可再形成RuBP,此过程中需要能参与，C项正确：光强度由强变弱时，会

造成NADPH和ATP在短时间内减少，RuBP的合成速率下降，而其分解速率不变，所

以RuBP的含量会下降，D项错误。

2.光合作用的作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率，图1为正常绿色植物的叶绿

素a的作用光谱，图2表示卡尔文循环的基本过程。据图回答下列问题：

（1）根据叶绿素a的作用光谱，可知（填“红：“蓝紫，）光的光合作用效率高。若

绘制叶绿素a的吸收光谱，则以为横坐标，以为纵坐标。

（2）图2中的乙为,乙一丙的过程需要光反应中产生_______。卡尔文循环产

生的中间产物是维持循环所必需的，当RuBP含量低时，最初形成的三碳糖都用于

RuBP的增生，有利于______________________________________________________

O

（3）RuBP含量增加会提高卡尔文循环的速率直至达到稳定。达到稳定时，图2中？处

物质的数目为。

【答案】（1）蓝紫（光的）波长叶绿素a对不同波长光的吸收率

（2）三碳酸（3—磷酸甘油酸）ATP和NADPH加速CCh的固定（加速C02的

同化、加快光合作用）（3）25

【解析】根据光合作用过程分析，叶绿体色素吸收光能用于光反应阶段并产生氧气，因

此图1中氧气的释放速率代表了光合速率，图中显示叶绿素a的吸收值有两个波峰，主

要集中于红光和蓝紫光区；图2中甲是二氧化碳，乙是三磷酸（3—磷酸甘油酸），丙是

三碳糖。

（1）据图分析，叶绿素a对蓝紫光的作用光谱的峰值更高，说明蓝紫光的光合作用效率

高；若绘制叶绿素a的吸收光谱，则应该以波长为横坐标，以叶绿素a对不同波长光的

吸收率为纵坐标。

（2）根据以上分析已知图2中乙是三磷酸（3—磷酸甘油酸），其还原生成三碳糖的过程

需要光反应提供ATP和NADPH„最初形成的三碳糖都用于RuBP的增生，有利于加快

C02的固定。

（3）每3个CO2进入卡尔文循环形成6个三碳糖，其中5个三碳糖再生成3个C5,另

外1个三碳糖则离开卡尔文循环，转变成糖类等有机物。因此达到稳定时，图2中？处

物质的数目为25个。

环境因素影响光合速率

一、光合速率（又称光合强度）

1.含义：一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如释放

多少氧气、消耗多少二氧化碳）。

2.表示方法：产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。

二、环境因素对光合速率的影响

1.光强度对光合速率的影响

2

.

一时

合

②

①

①

②

③

产

增

C

可

点

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O

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图

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