1、光合作用的认识过程与光合色素光合作用的认识过程与光合色素 题组一 光合作用的发现历程 1.历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产 物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是( ) A.普利斯特莱的实验证明了植物可以更新空气 B.萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件 C.恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D.鲁宾和卡门的实验中， 用 18O 分别标记 H 2O 和 CO2， 证明了光合作用产生的氧气来自 H2O 而不是 CO2 答案 C 解析 恩吉尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是进行光合作用的场所， 但不能定量
2、分析光合作用生成的氧气量。 2.在甲、 乙两试管中培养小球藻， 给甲试管中提供C18O2和H2O， 给乙试管提供CO2和H218O， 在适宜的光照条件下，两试管最初释放的氧气分别应该是( ) A.甲为 18O 2，乙为 O2 B.甲、乙均为 18O 2 C.甲为 O2，乙为 18O 2 D.甲、乙均为 O2 答案 C 解析 光合作用释放的氧气来自水，所以甲、乙两试管最初释放的氧气分别为 O2和 18O 2。 3.如图表示德国科学家萨克斯做的实验，将绿叶在暗处放置一段时间后，用锡箔覆盖一部分 叶片，置于阳光下，一段时间后，经脱色、漂洗并用碘蒸气处理，结果被锡箔覆盖的部分呈 棕色，而不被锡箔覆盖的
3、部分呈蓝色。本实验证明( ) 光合作用需要 CO2 光合作用需要光 光合作用需要叶绿素 光合作用放出 O2 光合作用制造淀粉 A. B. C. D. 答案 C 解析 光照一段时间后， 叶片裸露的部分进行光合作用， 经脱色、 漂洗后用碘蒸气处理变蓝， 说明有淀粉生成， 正确。 有锡箔覆盖的部分， 用碘蒸气处理不变蓝， 说明光合作用需要光， 没有光就不能进行光合作用，正确。 4.下图是光合作用探索历程中恩吉尔曼和萨克斯的实验示意图，有关叙述正确的是( ) A.两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有淀粉 B.两实验均需要光的照射 C.两实验中只有恩吉尔曼的实验设置了对照 D.两实验均可证明光合
4、作用的产物有氧气 答案 B 解析 恩吉尔曼的实验中，检测的不是淀粉而是氧气，所以不用进行黑暗处理，以消耗细胞 中原有淀粉， 但实验要在没有空气的黑暗环境中进行， A 项错误； 两个实验都需要提供光照， 以保证进行光合作用，B 项正确；萨克斯的实验也设置了对照，即光照部分和遮光部分形成 了对照，C 项错误；萨克斯的实验证明了光合作用能产生淀粉，D 项错误。 5.在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进 行光合作用时发生能量转化的假说。以下科学实验能证明这一假说的是( ) A.英根豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验 B.恩吉尔曼证明光合作用的有效光
5、是红橙光和蓝紫光的实验 C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验 D.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水的实验 答案 C 解析 萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用的产物除氧气外还有淀粉， 即光能转变成储存在 淀粉等有机物中的化学能， 因此该实验能证明“植物在进行光合作用时发生能量转化”的假 说。 题组二 提取和分离叶绿体中的光合色素的实验 6.以圆形滤纸的中心为圆心，画叶绿体色素滤液的小圆进行色素分离，看到近似同心环状的 四个色素圈，排列在最外圈的一个呈( ) A.蓝绿色 B.黄绿色 C.黄色 D.橙黄色 答案 D 解析 绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是色素在层析液中的
6、溶解度不同， 在滤纸 上的扩散速度不同。其中胡萝卜素(橙黄色)的溶解度最大，故其扩散速度最快，排列在最外 圈。 7.分别在、三个研钵中加 2 g 剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按如表所示添加试剂，经研 磨、过滤得到 3 种不同颜色的溶液(深绿色、黄绿色、几乎无色)，则、三个研钵中 的溶液颜色分别是( ) 处理 SiO2(少量) CaCO3(少量) 无水乙醇(10 mL) 蒸馏水(10 mL) 注：“”表示添加；“”表示不添加。 A.几乎无色、黄绿色、深绿色 B.深绿色、几乎无色、黄绿色 C.黄绿色、深绿色、几乎无色 D.黄绿色、几乎无色、深绿色 答案 D 解析 由表格可知，研钵中未加入 CaCO3，从
7、而导致研磨过程中部分叶绿素被破坏，因 而提取液呈黄绿色；研钵中未加入无水乙醇，色素不溶于蒸馏水，因此研钵中的溶液几 乎无色；研钵中加入了 CaCO3、SiO2和无水乙醇，未加入蒸馏水，可得到正常的提取液， 故溶液呈深绿色。 8.如图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少)，则甲、乙两图分 别是( ) A.类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱 B.叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱 C.叶黄素、叶绿素的吸收光谱 D.叶黄素、类胡萝卜素的吸收光谱 答案 B 解析 叶绿素主要吸收红光和蓝光， 在光谱上有两个吸收区域； 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光， 在光谱上有一个吸收区域。 题组三 光合色素与光能
8、的捕获 9.某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。 将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素 层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是( ) A.光吸收差异显著，色素带缺第 2 条 B.光吸收差异不显著，色素带缺第 2 条 C.光吸收差异显著，色素带缺第 3 条 D.光吸收差异不显著，色素带缺第 3 条 答案 B 解析 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光， 所以缺少叶黄素时对红光的吸收差异不显著； 叶 绿体中色素层析后色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b。 10.(2018 太原高一检测)将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过 三棱镜照在混合
9、液处，一段时间后，好氧细菌的分布情况最可能是( ) A.随机、均匀分布在混合液中 B.集中分布在上下两侧 C.集中分布在中央位置 D.集中分布在溶液的下层 答案 B 解析 由于色素主要吸收红光和蓝紫光， 因此竖直放置的水绵在上侧红光处及下侧蓝紫光处 的光合作用较强，产生的氧气较多，因此好氧细菌在这两处集中分布。 11.如图是恩吉尔曼利用水绵及好氧细菌(图中的小点)做的实验(ag 代表不同的波长)。根据 此图，下列说法错误的是( ) A.光合作用最强的波长区段为 bc B.好氧细菌的聚集是因为有氧气的存在 C.该实验可证明水绵叶绿体色素对不同波长的光吸收量不同 D.波长 ac 区域对应的水绵含叶
10、绿素最多 答案 D 解析 好氧细菌分布越多的地方，光合作用越强。在波长 ac 区域细菌分布比较集中是因 为光合色素主要吸收该区域波长的光进行光合作用。 12.1880 年生物学家恩吉尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将三棱镜产生的光谱 投射到丝状的水绵体上， 并在水绵的悬液中放入好氧细菌， 观察细菌的聚集情况(如图所示)， 他得出光合作用强度在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是( ) A.细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 B.好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强，则在该种光照射下植物光合作用 强 C.好氧细菌聚集多的地方，水绵光合作用产生的有机物多
11、，则在该种光照射下植物光合作用 强 D.聚集的好氧细菌大量消耗光合作用产物O2， 使水绵的光合速率加快， 则该种光有利于 光合作用 答案 B 解析 好氧细菌分布在氧气浓度较高的环境中。图(a)中，好氧细菌分布多的地方，氧气浓 度高，氧气来自光合作用中的光反应，因此好氧细菌的分布也体现出光合速率的大小，故 B 项正确。 13.为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶 片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请分析回答下列问题： (1)提取叶片中光合色素时常使用_(试剂)研磨法来获取色素， 为使_， 还可加入少许二氧化硅。 (2)纸层析法是分离叶片光合色
12、素的简便方法。若研究者用该方法能否获得上述实验数据？ 为什么？_。 (3)据图可知，污染程度的加剧使_(色素类型)的含量减少。 答案 (1)无水乙醇(有机溶剂) 研磨充分 (2)否。 利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的 色素带，不能定量分析色素 (3)叶绿素(叶绿素 a 和叶绿素 b) 解析 (1)色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇提取色素，二氧化硅有助于研磨充 分。(2)利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素含量。(3)据图 可知，污染程度的加剧使叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量减少，类胡萝卜素含量不变。 14.中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学
13、拟研发“绿色”食用色素，他 以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。 .提取叶绿素 绿色叶片 X 碳酸钙 提取液 过滤液 浓缩液 叶绿素粗产品 .探究 pH 对叶绿素稳定性的影响 取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约 25 )下进行实验，方法和结果如 下表。 实验组号 叶绿素溶液(mL) 调 pH 至 处理时间(min) 溶液颜色 3.0 Y 10 绿色 3.0 7.0 10 绿色 3.0 6.0 10 黄绿色 3.0 5.0 10 黄褐色 注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。 根据所学知识和实验结果，请回答： (1)提取食用叶绿素的 X 应该为_， 原因是_。 (2)表中 Y
14、应该为_，原因是_。 (3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_食品，否则_。 (4)小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。 _。 答案 (1)对人体无害的有机溶剂(食用酒精) 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的 影响 (2)8.0 以 1.0 作为 pH 梯度进行实验 (3)酸性 叶绿素被破坏会造成食品失绿而影 响品质 (4)纸层析法，其主要步骤：制备滤纸条，画滤液细线，用层析液分离色素， 观察色素带 解析 (1)色素易溶于有机溶剂不溶于水，因此提取食用叶绿素应选用对人体无害的有机溶 剂。(2)据表中数据可知，pH 梯度为 1.0，因此 Y 的数值为
15、 8.0。(3)据题中实验结果可知，酸 性条件可破坏叶绿素。(4)检测产品中是否含有其他色素，可利用教材实验的纸层析法。 15.光和叶绿体是光合作用的重要条件，淀粉是光合作用的主要产物。要验证光合作用需要 光和叶绿体，根据提供的实验材料和用具，补充完善实验步骤和实验结果，并分析回答有关 问题： (1)材料用具：银边天竺葵(叶边缘呈白色，无叶绿体)，黑纸片，打孔器，白纸板，吸管，适 宜浓度的酒精，碘液，回形针。 (2)方法步骤： 将天竺葵暗处理 48 h，目的是_。 把黑纸片用回形针夹在绿色部位 A 位置上，然后把植株放在阳光下照射 46 h。 剪下此叶片，用打孔器分别在 A、B、C 部位各取一
16、个叶圆片(如图所示)。 把取下的叶圆片放入装有酒精溶液的试管中，热水浴加热、脱色，在清水中漂洗。 将三个叶圆片放在白纸板上，用吸管吸取碘液，分别滴在三个叶圆片上，观察结果。 (3)预期结果： A_；B_；C_。 (4)分析问题： 要证明光合作用需要光，需比较_和_。 要证明光合作用需要叶绿体，需比较_，其中起对照作用的是_。 答案 (2)除去叶片中原有的淀粉 (3)不变蓝 不变蓝 变蓝 (4)A C B 和 C C 解析 (2)暗处理是为了消耗掉叶片中原有的淀粉，防止对实验结果产生干扰。(3)(4)图中 A 处缺少光照，B 处缺少叶绿体，C 处既有光照又有叶绿体，所以 A 和 C 对照能够说明光合 作用需要光照，而 B 和 C 对照能够说明光合作用必须有叶绿体才能进行。