1、第第 4 节节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化 第第 1 1 课时课时 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构 A 组 基础对点练 题组一 捕获光能的色素及绿叶中色素的提取和分离 1(2019 北京高一期末)下列关于绿叶中色素的提取与分离实验的叙述中，错误的是( ) A加入 CaCO3是为了防止色素被破坏 B加入 SiO2有利于破坏叶肉细胞 C分离色素时塞紧试管口是为了防止乙醇和层析液的挥发 D滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离 答案 D 解析 色素的量合适才能使分离效果明显，故 D 错误。 2下列分离叶绿体中色素的装置，正确的是( ) 答案 A 解析 在放置滤纸条时，一定注意
2、的是滤液细线不能没入层析液中；层析液易挥发一定要加盖。 3下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的操作，正确的是( ) A使用干燥的定性滤纸过滤后收集滤液 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 23 次 D研磨叶片时，用体积分数为 70%的乙醇溶解色素 答案 B 解析 过滤时应该采用尼龙布，A 错误；将干燥处理过的定性滤纸条用于层析，B 正确；在 画出一条滤液细线后待其干后再重复画线 12 次，C 错误；研磨叶片时，用无水乙醇溶解色 素，D 错误。 4如图是利用新鲜的菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素 带在滤纸条上的分布情况，下列说法
3、正确的是( ) A是叶黄素，是胡萝卜素，它们都是类胡萝卜素 B是叶绿素 b，其含量最多 C的溶解度最高，扩散速度最慢 D菠菜叶如果摆放时间过长，实验中色素带宽度会变窄 答案 D 解析 不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大，随着层析液扩散的速度越快，可推 断出：是胡萝卜素，是叶黄素，A 错误；是叶绿素 a，其含量最多，B 错误；的溶 解度最低，扩散速度最慢，C 错误；菠菜叶如果摆放时间过长，叶绿素会被破坏，实验中 色素带会变浅和变窄，D 正确。 5 北方秋季， 银杏、 黄栌、 红枫等树种的叶片由绿变黄或变红， 一时间层林尽染， 分外妖娆。 低温造成叶片吸收光的能力减弱，其中吸收明显减少的是
4、( ) A黄光、红光 B红光、蓝紫光 C蓝紫光、绿光 D绿光、黄光 答案 B 解析 秋冬季节，由于叶绿体中的叶绿素易被破坏，主要含有类胡萝卜素，从而使叶片呈现 黄色。由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以叶绿素被破坏后，导致叶片吸收光的能力减 弱，其中吸收明显减少的是红光、蓝紫光。 6如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是( ) A由图可知，类胡萝卜素主要吸收 400500 nm 波长的光 B用 450 nm 波长的光比 600 nm 波长的光更有利于提高光合作用强度 C由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少 D土壤中缺乏镁时
5、，植物对 420470 nm 波长的光的利用量显著减少 答案 C 解析 由图可知， 由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后， 叶绿体吸收利用的光能增多， C 错误。 题组二 叶绿体的结构适于进行光合作用 7下列有关叶绿体和线粒体的叙述错误的是( ) A两者都是与能量转换有关的细胞器 B能进行光合作用的生物都有叶绿体，需氧型生物的细胞均有线粒体 C两者都含有磷脂、DNA 和多种酶，叶绿体中还含有色素 D两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中一般还有基粒 答案 B 解析 需氧型生物的细胞不一定有线粒体，如醋酸杆菌；能进行光合作用的生物不一定都有 叶绿体，如蓝细菌，B 错误。 8.德国科
6、学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的吸收光谱。他将棱镜产生的散射光投 射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入需氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由 实验结果得出光合作用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需氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强 C需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强 D需氧细菌大量消耗 O2，使水绵的光合速率大幅度加快 答案 B 解析 细菌不能进行光合作用，该实验中进行光合作用的是水绵，A 错误；该实验的设计思 路是需氧细菌需要 O2，水绵光合作用强的部位，产生的 O2
7、多，在 O2含量多的地方需氧细菌 的数量多， B 正确、 C 错误； 水绵光合速率的快慢与需氧细菌大量消耗O2无明显关系， D 错误。 9如图为叶绿体亚显微结构模式图，下列关于其结构与功能的叙述正确的是( ) A叶绿体普遍分布在植物体的所有细胞中 B叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素 a 呈蓝绿色，叶绿素 b 呈黄绿色 C同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积 D吸收光能的色素都分布在外膜上 答案 B 解析 植物细胞不都有叶绿体，如根部细胞不含叶绿体，植物见光的绿色部位的细胞才有叶 绿体，A 错误；叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素 a 呈蓝绿色，叶绿素 b 呈黄绿色，B 正确；同线粒
8、体不一样，叶绿体的内膜没有扩大受光面积，而是叶绿体通过类囊体堆叠形成 基粒， 极大地扩展了受光面积， C 错误； 吸收光能的色素都分布在类囊体薄膜上， D 错误。 10某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图 所示。请回答下列问题： (1)分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是_。 A、B 是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是_(填“A”或 “B”)处。 (2)在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第条色素带。缺失第条色素带的植 株不能合成_，导致对_光的吸收能力明显减弱。 答案 (1)光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高
9、的随层析液在滤纸上扩散得快，反之 则慢 A (2)叶黄素 蓝紫 解析 (1)分离绿叶中色素的原理是绿叶中的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。A、B 是滤纸条上的标记，在分离色素时，滤液细线的 画线处不能没入层析液中，据此分析题图可知：层析液最先所处的位置是 A 处。 (2)图中、分别是叶绿素 b、叶绿素 a、叶黄素、胡萝卜素。叶黄素主要吸收蓝 紫光，缺失第条色素带的植株不能合成叶黄素，导致对蓝紫光的吸收能力明显减弱。 B 组 综合强化练 1在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是( ) 加入的提取液太多 用体积分数为95
10、%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇 研磨时 没有加入碳酸钙 研磨时没有加入二氧化硅 取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少 画 滤液细线的次数少 使用放置数天的菠菜叶 A B C D 答案 C 解析 加入的提取液太多，色素的比例小，则色素带颜色较浅，正确；体积分数为 95%的 乙醇加入无水碳酸钠可以代替无水乙醇，不会导致色素带颜色较浅，错误；研磨时没有加 入 CaCO3，使部分色素被破坏，正确；研磨时没有加入 SiO2，导致研磨不充分，色素没有 充分提取，正确；取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少，绿叶中所含色素少，正确；在画 滤液细线时，应等滤液干燥后再重画一到两次，画滤液细线次数太少，会使滤纸上的色素量
11、 少，也会导致滤纸条上色素带颜色较浅，正确；使用放置数天的菠菜叶，使部分色素被破 坏，叶中所含色素少，正确。 2将竖直放置的水绵和某种需氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处， 一段时间后，需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，因此需氧细菌在这两处集中分布。 3西兰花被誉为“蔬菜皇冠”。大棚种植西兰花能够让我们在寒冷的冬季也能享受其美味。 为了增加其产量，大棚内照明灯
12、的颜色和大棚的塑料薄膜颜色选择最好的组合为( ) A蓝紫光或红光、无色透明 B蓝紫光或红光、黄色透明 C白光、黄色透明 D白光、无色透明 答案 A 解析 大棚内的照明灯的颜色：由于照明灯的功率是一定的，所以在相同的功率下，用蓝紫 光或红光的灯泡，植物利用光能的效率最高；大棚的塑料薄膜颜色：由于太阳光是一定的， 所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得各种颜色的光就越多，植物生长越好。 4.利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素， 设法分离得到各种色素后， 并将叶绿素 b、 叶绿素 a、 叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的 1、2、3、4、5 位置(如图所示)，当滤纸下方 浸入层析液后，滤纸条上各色素
13、正确位置应为( ) 答案 B 解析 在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、 叶绿素 b。 色素溶解度越大， 随层析液在滤纸上扩散的速度越快， 反之则慢， 因此将叶绿素 b、 叶绿素 a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的 1、2、3、4，从低到高依次是 1、2、 3、4。混合液中含 4 种色素，扩散后在滤纸条上形成 4 条色素带。故选 B。 5甲、乙、丙、丁四位同学，利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用纸层析法进行叶绿体中色 素的提取和分离实验时，由于操作不同，得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的 是( ) A甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B
14、乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C丙可能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 答案 C 解析 叶绿体中的色素属于有机物，易溶于乙醇等有机溶剂，难溶于水，所以不能用水作提 取液和层析液，A 正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度 太低导致的，B 正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素 a 和叶 绿素 b 含量较少，正常叶绿体中色素含量从高到低依次是叶绿素 a、叶绿素 b、叶黄素和胡萝 卜素，C 错误；丁中叶绿素 a 和叶绿素 b 含量很少，可能是研磨时未加入 CaCO3，破坏了叶 绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更
15、易受到破坏，D 正确。 6秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小 组对此进行实验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现 四条色素带，靠近层析液的两条色素带非常窄，有关推断不合理的是( ) A变窄的是叶黄素和叶绿素 a B低温叶绿素容易被破坏 C滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素 D叶绿素易溶于无水乙醇 答案 A 解析 绿叶中色素的分离实验中，色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶 绿素 b，因此变窄的两条色素带是叶绿素 a 和叶绿素 b，A 错误。 7下面是甲、乙、丙三位同学进行“绿叶中色素的提取和
16、分离”实验的过程，请据图回答下 列问题： (1)甲同学选用新鲜菠菜的绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，如图 1 所 示。甲同学分离色素的方法是_，滤纸条上色素带位置的不同主要取决于 _。从上往下数，叶黄素位于第_条色素带。 (2)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验， 在滤纸条上出现了黄、 绿两条色素带。 他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光学分析仪器 检测，通过分析色素溶液的_来判断色带上色素种类。 (3)丙同学对甲同学“绿叶中色素的分离”实验进行改进，实验装置如图 2 所示。该同学应将 提取到的滤液滴在_(填“a”或“b”)处，棉线
17、灯芯下端应浸没在_中。实验 结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是_(填色素的名称)。 答案 (1)纸层析法 色素在层析液中溶解度的大小 2 (2)吸收光谱 (3)a 层析液 叶绿素 b 解析 (1)甲同学分离色素用的是纸层析法；色素在层析液中的溶解度不同，其随着层析液向 上扩散的速度不同，就位于色素带的不同位置，因此滤纸条上色素带位置的不同主要取决于 色素在层析液中溶解度的大小。从上往下数，叶黄素位于第 2 条色素带。 (2)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验， 在滤纸条上出现了黄、 绿两条色素带。 他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光
18、学分析仪器 检测，通过分析色素溶液的吸收光谱来判断色带上色素种类。 (3)丙同学应将提取到的滤液滴在 a 处，棉线灯芯下端应浸没在层析液中。实验结果得到四个 不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是溶解度最小的叶绿素 b。 8如图 1 表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验流程，请分析回答下列问题： (1)提取色素时为了研磨充分应加入_，纸层析法分离色素的原理是_。 (2)纸层析法分离色素的“结果”如图 2 所示，其中共有的色素带的颜色是_， 据此能得出的结论是_。 (3)将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果”吸收光谱最明显 的差异出现在_光区域。将制得的韭菜滤液在强
19、光下曝光 12 h，再重复上述实验， 其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致，其原因是_。 (4)每分子叶绿素含有一个 Mg2 ，可被 H、Cu2等置换。韭菜滤液用 5%的 HCl 处理一段时 间后，其颜色与研磨时未加_的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含 Cu2 的试剂处 理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本的绿色，其原因是_。 答案 (1)二氧化硅(SiO2) 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 (2)橙黄色、黄色 叶绿素的形成需要光 (3)红 叶绿素不稳定，在强光下易分解 (4)碳酸钙(CaCO3) 铜代叶绿素比叶绿素稳定 解析 (1)在提取绿叶中的色素时要在研钵中加无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅，各色素随层析 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。 (2)滤纸条从上到下依次是胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿素 a(最宽)、叶绿素 b，据图可知， 图 2 中共有的色素带的颜色是橙黄色、黄色，说明叶绿素的形成需要光。 (3)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，由于韭黄色素滤液中缺少叶绿素，所以它们吸收光谱最明 显的差异出现在红光区域。 韭菜滤液在强光下曝光 12 h 后， 由于叶绿素不稳定， 会被分解， 所以重复上述实验，其结果与韭黄滤液的实验结果基本一致。