考點6 光合作用-2022年高考生物一輪復習考點（浙江專用）

考點06光合作用

【重要考向】

一、葉綠體色素的種類及提取與分離;

二、光合作用的原理及其應用;

三、環(huán)境因素影響光合速率

葉綠體色素的種類及提取與分離

一、葉綠素和其他色素

1.葉綠體中的色素

（1）分布：在類囊體的膜上（葉綠體基粒上）。

葉綠素a（藍綠色）

葉綠素

葉綠素b（黃綠色）

（2）種類〈

葉黃素（黃色）

類胡蘿卜素

胡蘿卜素（橙黃色）

2.色素顏色與光的關(guān)系：其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，幾乎不吸收綠光，類胡

蘿卜素主要吸收藍紫光。

3.葉綠體中的色素及色素的吸收光譜

紫藍青綠黃橙紅

色素濾液

的-葉綠素b（黃綠）葉綠素

百1

j（含影勺占M

分-葉綠素a（藍綠）

比-類胡蘿卜素胡蘿卜素（橙黃）

上畬量約占1/4）I葉黃素（黃）

400450500550600650700波長（nm）

|暗帶|黃綠光四帶|

430~470640~680

由圖可以看出：（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）葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大,

對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。

3.色素的功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能。

4.色素與葉片的顏色

(1)生長旺盛時，葉片顏色為綠色，類胡蘿卜素的顏色常被葉綠素掩蓋。

(2)深秋時，葉片變黃色，原因是氣候變冷，葉綠素的合成速度變慢或停止，類胡

蘿卜素的顏色顯露出來。

二、光合色素的提取與分離

1.原理

(1)提取原理：綠葉中的光合色素能溶解在有機溶劑95%的乙醇中。

(2)分離原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上

擴散得快，反之則慢。

2.實驗流程

提取色素：新鮮葉片烘干粉碎后，取2g放入研缽中加入少量SiCh、CaCCh和2?3m

L95%的乙醇一放入研缽一研磨一過濾一收集到試管內(nèi)并塞緊管口

'剪濾紙條：將濾紙剪成長10cm、寬1cm的濾

紙條，并在一端剪去兩角

制備泗紙

鉛筆畫線：在距去角一端icm處用鉛筆畫一條

,細的橫線

I

.用毛細吸管吸取少量濾液

畫濾液細線，畫線：沿鉛筆畫的橫線均勻地畫出一條細而直

.的濾液細線，待濾液干后，重復畫線3?4次

'①倒入試管2mL層析液

色素分離，②將濾紙條有濾液細線的一端插入層析液中

.③軟木塞塞住試管口

觀察結(jié)果：濾紙條上色素帶有四條

2.濾紙條上色素的分布和對光的吸收

吸收光

擴散速度

色素種類色素含量溶解度的種類

胡蘿卜素最少最高最快

藍紫光

葉黃素較少較高較快

葉綠素最多較低較慢

a紅光

和藍紫光

葉綠素b較多最低最慢

實驗中的注意事項及操作目的

項目操作過程操作目的

選取新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高

將新鮮的菠菜葉烘干、粉碎成干粉，

溶解葉片中的色素

研磨時加入2?3mL95%的乙醇

提取

研磨時加入少許的二氧化硅和碳酸

色素研磨充分和保護葉綠素

鈣

迅速充分研磨防止溶劑揮發(fā)并充分溶解色素

盛放濾液的小試管口加棉塞防止色素分子被氧化

濾紙條預先干燥處理使層析液在濾紙條上的擴散速度快

防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過

濾紙條的一端剪去兩角

快

分離

濾液細線要細、齊、直使分離的色素帶平齊，不重疊

色素

濾液細線干燥后重復畫3?4次使分離的色素帶清晰便于觀察

防止色素直接溶解到燒杯內(nèi)的層析液

濾液細線不能觸及層析液

中

【典例】

1.下列有關(guān)光合色素及其提取和分離實驗，敘述正確的是

A.可利用層析液對葉綠體中的色素進行提取

B.葉綠素a位于濾紙條的最下端，顏色為藍綠色

C.類胡蘿卜素是葉綠體中許多種黃色、橙色、紅色色素的合稱

D.通過紙層析法，分離得到的色素條帶會因?qū)游鲆簱]發(fā)而消失

【答案】c

【解析】葉綠體色素的提取的原理是色素溶于有機溶劑而不溶于水.分離實驗的原理是

不同的色素在層析液中溶解度不同，所以擴散速度也不同。

可利用層析液對葉綠體中的色素進行分離，用有機溶劑如無水乙醇進行色素的提取，A

錯誤；葉綠素b位于濾紙條的最下端，B錯誤；類胡蘿卜素是葉綠體中許多種黃色、橙

色、紅色色素的合稱，如胡蘿卜素、葉黃素，C正確；分離得到的色素條帶不會因?qū)游?/p>

液揮發(fā)而消失，D錯誤。

2.如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法正確的是

何

素

含

量

0叼一

甲乙丙丁擴散距離

A.提取色素時加入碳酸鈣是為了防止濾液揮發(fā)

B.水稻在收獲時節(jié)，葉片中色素量的變化是（甲+乙）〈（丙+丁）

C.四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大

D.四種色素中，丙和丁主要吸收紅光

【答案】B

【解析】綠葉中色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素，溶解度大，擴散

速度快，溶解度小，擴散速度慢；故濾紙條上甲?丁依次是：葉綠素b、葉綠素a、葉黃

素、胡蘿卜素，據(jù)此分析。提取色素時加入碳酸鈣是為了防止葉綠素分解，A錯誤；水

稻在秋季收獲，此時葉片變黃，葉綠素總量降低，類胡蘿卜素含量增加，故葉片中色素

量的變化是（甲+乙）〈（丙+?。珺正確；四種色素都能溶解在層析液中，其中丁的擴散

距離最遠，丁色素的溶解度最大，C錯誤：由圖可知甲為葉綠素b、乙為葉綠素a、丙為

葉黃素、丁為胡蘿卜素，丙和丁主要吸收藍紫光，D錯誤。

光合作用的原理及其應用

一、光合作用概述

1.概念

指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把C02和H20轉(zhuǎn)化成貯存著能量的有機物，并

且釋放出氧氣的過程。

2.總反應式

酹

6CO2+12H2O------>C6Hl2O6+6H2O+6O2。

3.光合作用的過程

二、光反應和碳反應

1.光反應

(1)過程

①光能被吸收并轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學能。

②水在光下裂解為H+、O2和電子。

③水中的氫(才+廣)在光下將NADP+還原為NADPH。

(2)場所：類囊體膜中。

(3)反應物：H20>ADP、Pi、NADP+等。

(4)生成物：Ch、NADPH、ATP等。

(5)條件：色素、光、酶。

(6)能量變化：光能-ATP與NADPH中的化學能。

2.碳反應

(1)過程

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)場所：葉綠體基質(zhì)。

(3)反應物：CO?、ATP、NADPH等。

(4)產(chǎn)物：三碳糖

(5)能量變化：ATP、NADPH中的化學能一＞三碳糖中的化學能。

3.聯(lián)系：光反應為碳反應提供NADPH、ATP,碳反應為光反應提供ADP、Pi和NADP

十,如圖所示。

光反應與碳反應的比較

比較項目光反應碳反應

場所類囊體膜葉綠體基質(zhì)

時間短促，以微秒計較緩慢

條件光、色素、酶、水多種酶、CO?、NADPH、ATP

利用光能使水光解產(chǎn)生02,同時產(chǎn)生

過程將CO2還原為糖的一系列反應

ATP和NADPH

+①C02的固定：U＞

①水的光解：H2O—^2H+2e"+1C02+RBP------

葉綠體Z

2個三碳酸分子

0

2②三碳酸分子的還原：

②ATP的合成：ADP+Pi+能量

_八一八-zATP、NADPH,人

物質(zhì)變化醉2個二碳酸分子—南~^個

------->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中活躍的化學活躍的化學能一＞有機物中穩(wěn)定

能量變化

能的化學能

完成標志。2釋放、ATP和NADPH的生成糖類等有機物的生成

光反應能為碳反應提供ATP、NADPH、碳反應為光反應提供ADP、Pi、NAD

聯(lián)系

P+?二者緊密聯(lián)系，缺一不可

//三碳酸

HO水在光p分子co

H蘭2科答2ADPH2種*2

示意圖光能北呂口大竺工4蠹化即「

1-------巴ADP點互精/，三碳糖運至

■二碳糖一葉綠體外/

【典例】

1.如圖為大豆葉片光合作用碳反應階段的示意圖。下列敘述正確的是

三碳糖

A.CO2的固定實質(zhì)上是將ATP中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)槿妓岱肿又械幕瘜W能

B.CO?可直接被NADPH還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類

C.被還原的三碳酸分子在相關(guān)酶的催化作用下，可再形成RuBP

D.光強度由強變?nèi)鯐r，短時間內(nèi)RuBP含量會升高

【答案】C

【解析】ATP中的能量轉(zhuǎn)化到有機物中成為穩(wěn)定的化學能，不參與CO2的固定，A項錯

誤；在碳反應中，綠葉通過氣孔從外界吸收進來的二氧化碳不能直接被還原，它首先與

RuBP結(jié)合形成三碳酸分子，三碳酸分子接受ATP釋放的能量并被NADPH還原，再經(jīng)

一系列變化形成糖類，在該過程中一部分三碳糖形成RuBP,B項錯誤；三碳酸分子被N

ADPH還原后可再形成RuBP,此過程中需要能參與，C項正確：光強度由強變?nèi)鯐r，會

造成NADPH和ATP在短時間內(nèi)減少，RuBP的合成速率下降，而其分解速率不變，所

以RuBP的含量會下降，D項錯誤。

2.光合作用的作用光譜代表各種波長下植物的光合作用效率，圖1為正常綠色植物的葉綠

素a的作用光譜，圖2表示卡爾文循環(huán)的基本過程。據(jù)圖回答下列問題：

（1）根據(jù)葉綠素a的作用光譜，可知（填“紅：“藍紫，）光的光合作用效率高。若

繪制葉綠素a的吸收光譜，則以為橫坐標，以為縱坐標。

（2）圖2中的乙為,乙一丙的過程需要光反應中產(chǎn)生_______?？栁难h(huán)產(chǎn)

生的中間產(chǎn)物是維持循環(huán)所必需的，當RuBP含量低時，最初形成的三碳糖都用于

RuBP的增生，有利于______________________________________________________

O

（3）RuBP含量增加會提高卡爾文循環(huán)的速率直至達到穩(wěn)定。達到穩(wěn)定時，圖2中？處

物質(zhì)的數(shù)目為。

【答案】（1）藍紫（光的）波長葉綠素a對不同波長光的吸收率

（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】根據(jù)光合作用過程分析，葉綠體色素吸收光能用于光反應階段并產(chǎn)生氧氣，因

此圖1中氧氣的釋放速率代表了光合速率，圖中顯示葉綠素a的吸收值有兩個波峰，主

要集中于紅光和藍紫光區(qū)；圖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）據(jù)圖分析，葉綠素a對藍紫光的作用光譜的峰值更高，說明藍紫光的光合作用效率

高；若繪制葉綠素a的吸收光譜，則應該以波長為橫坐標，以葉綠素a對不同波長光的

吸收率為縱坐標。

（2）根據(jù)以上分析已知圖2中乙是三磷酸（3—磷酸甘油酸），其還原生成三碳糖的過程

需要光反應提供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個CO2進入卡爾文循環(huán)形成6個三碳糖，其中5個三碳糖再生成3個C5,另

外1個三碳糖則離開卡爾文循環(huán)，轉(zhuǎn)變成糖類等有機物。因此達到穩(wěn)定時，圖2中？處

物質(zhì)的數(shù)目為25個。

環(huán)境因素影響光合速率

一、光合速率（又稱光合強度）

1.含義：一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時間內(nèi)進行多少光合作用（如釋放

多少氧氣、消耗多少二氧化碳）。

2.表示方法：產(chǎn)生氧氣量/單位時間或消耗二氧化碳量/單位時間。

二、環(huán)境因素對光合速率的影響

1.光強度對光合速率的影響

2

.

一時

合

②

①

①

②

③

產(chǎn)

增

C

可

點

限

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O

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C

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