3.2 叶绿体与光能的捕获课后习题-2024-2025学年高一上学期生物苏教版必修一

叶绿体与光能的捕获 一、选择题 1．19世纪80年代，生物学家恩格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，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 2．某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在暗处放置48 h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘蒸气处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。下列说法错误的是(　　) A．没有出现蓝色的部位是a、c、e B．b、c组对照，说明光合作用需要光照 C．a、b组对照，说明光合作用需要叶绿体 D．d、e组对照，说明光合作用需要光照和叶绿体 3．在做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂、药品的使用情况如表所示(“＋”表示使用，“－”表示未用)，其余操作均正常，他们所得到的实验结果依次应为(　　) 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ 水 ＋ － － － CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A．①②③④　　　　　　 B．②④①③ C．④②③① D．③②①④ 4．下列有关色素提取和分离实验的说法，正确的是(　　) A．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素 B．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢 C．分离色素时，蓝绿色的色素带距离滤液细线最远 D．根据绿叶中色素在无水乙醇中的溶解度不同，可对色素进行分离 5．为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和好氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，错误的是(　　) A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱 B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中 C．好氧细菌起指示作用 D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验 6．下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的有关叙述，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．加入无水乙醇的目的是溶解色素 D．滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离 7．关于叶绿体色素的叙述，错误的是(　　) A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光 B．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同 C．色素可溶解在层析液中 D．乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能 8．下列关于用新鲜菠菜进行“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述中，正确的是(　　) A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止叶绿素被破坏 B．即使菜叶剪碎不够充分，也可提取出4种光合色素 C．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同 D．分离色素时应将滤液细线置于层析液中 9．历经一个半世纪，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，相关叙述正确的是(　　) A．海尔蒙特认为树木生长发育不仅需要水，而且需要土壤 B．萨克斯的实验中，叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质 C．恩格尔曼的实验中，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标记CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2 10．下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的说法中正确的是(　　) A．利用无水乙醇可提取和分离色素，滤纸条上最终会有四条色素带出现 B．若滤纸条上未出现色素带，说明选择的叶片可能是黄化叶 C．从上向下数，滤纸条上第三条色素带的颜色为黄绿色 D．提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素高 11．下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程，相关叙述错误的是(　　) A．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色 B．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域 C．纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同 D．在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大 二、非选择题 12．如图是20世纪40年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。他们用氧的同位素(18O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。 (1)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是________和________；向第二组提供的物质是______和________；向两组共同提供的是____________。 (2)图中a和b分别代表________和________。 (3)这个实验说明了___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 13．德国科学家恩格尔曼利用一种水绵(具有呈螺旋状的叶绿体)，研究光对光合作用的效应。他将水绵放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移向氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如下图所示： (1)B情况下细菌的分布情况如何？_____________________________________________ ________________________________________________________________________， 如此分布是因为光合作用释放________。 (2)该实验证实了光合作用的场所是________，吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在______________、____________________。 (3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是什么？________________________________ ________________________________________________________________________， 在________________光点的细菌特别多。 14．下图1表示叶绿素分子将其侧链插入到生物膜结构中，图2表示用分光光度计测定的叶绿素a分子对不同光的吸收值。请回答下列问题： (1)图1所示的生物膜为________。 (2)叶绿素a主要吸收________________光。 (3)有同学认为仅根据吸收光谱图并不能判断哪些波长的光对光合作用最有效(由在不同波长光的作用下的光合效率绘制成的图像称为作用光谱)。请用以下实验材料及用具进行探究。 实验材料及用具：水绵、好氧细菌、三棱镜、白色光源、显微镜等。 实验原理： ①水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 实验步骤： ①取一些好氧细菌放在含有一条水绵的溶液中，制成临时装片。 ②将临时装片置于________________的环境中。 ③将________________的光投射到一段水绵上。 ④观察水绵不同部位聚集的好氧细菌的多少。 实验结果及分析：根据上述实验结果，某同学画出了水绵的作用光谱与叶绿素a吸收光谱曲线如图3所示。 两者是否完全吻合？________，其原因可能是____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 叶绿体与光能的捕获 一、选择题 1．19世纪80年代，生物学家恩格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，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 解析：选B　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，因此好氧细菌的分布也体现出光合速率的大小，B正确。 2．某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在暗处放置48 h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘蒸气处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。下列说法错误的是(　　) A．没有出现蓝色的部位是a、c、e B．b、c组对照，说明光合作用需要光照 C．a、b组对照，说明光合作用需要叶绿体 D．d、e组对照，说明光合作用需要光照和叶绿体 解析：选D　图中a处为黄白色，由于缺乏叶绿素不能进行光合作用，无淀粉生成，用碘蒸气处理后不会出现蓝色，b和d为绿色、有叶绿体，在光照下能进行光合作用产生淀粉，用碘蒸气处理后会出现蓝色，c和e部位遮光，并且e部位无叶绿体，二者不能进行光合作用，无淀粉生成，用碘蒸气处理后不会出现蓝色，A正确；b、c都为绿色，有叶绿体，但c遮光，不能进行光合作用产生淀粉，b曝光，能进行光合作用产生淀粉，所以用碘蒸气处理后，b出现蓝色，而c不出现，说明光合作用需要光照，B正确；a、b组对照，自变量是叶片的颜色，绿色的叶片曝光能产生淀粉，用碘蒸气处理后变蓝，而黄白色的叶片因缺少叶绿体而无法进行光合作用，用碘蒸气处理后不变蓝，说明光合作用需要叶绿体，C正确；d、e组对照，有两个变量，不遵循单一变量原则，D错误。 3．在做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂、药品的使用情况如表所示(“＋”表示使用，“－”表示未用)，其余操作均正常，他们所得到的实验结果依次应为(　　) 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ 水 ＋ － － － CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A．①②③④　　　　　　 B．②④①③ C．④②③① D．③②①④ 解析：选B　无水乙醇用于溶解绿叶中的色素，甲同学未加无水乙醇，其滤纸条上应无色素带(②)；CaCO3能够防止研磨时叶绿素被破坏，丙同学未加CaCO3，其滤纸条上叶绿素a、叶绿素b对应的色素带应较窄(①)；SiO2能够使研磨更充分，丁同学未加SiO2，其滤纸条上的四种色素带均应较窄(③)；乙同学操作正确，其滤纸条上的色素带应为正常的(④)。 4．下列有关色素提取和分离实验的说法，正确的是(　　) A．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素 B．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢 C．分离色素时，蓝绿色的色素带距离滤液细线最远 D．根据绿叶中色素在无水乙醇中的溶解度不同，可对色素进行分离 解析：选A　根据叶绿体中的4种色素在层析液中的溶解度不同可将其分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素可以在滤纸上通过扩散分开，A正确；叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越快，B错误；分离色素时，蓝绿色的色素带为叶绿素a，距离滤液细线较近，橙黄色的色素带为胡萝卜素，溶解度最高，距离滤液细线最远，C错误；无水乙醇用于提取绿叶中的光合色素，根据绿叶中色素在层析液中溶解度不同对色素进行分离，D错误。 5．为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和好氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，错误的是(　　) A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱 B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中 C．好氧细菌起指示作用 D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验 解析：选A　本实验的目的是探究叶绿体在吸收光能后能否产生氧气，而与光的种类没有关系，不需用三棱镜将混合光分解成连续光谱；为了防止空气、光对实验结果的影响，应该将临时装片放在没有空气的黑暗环境中；好氧细菌的分布密疏，表示了氧气产生的多少；水绵的叶绿体便于观察且有利于设置对照实验。 6．下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的有关叙述，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．加入无水乙醇的目的是溶解色素 D．滤纸条上的滤液细线中色素越少越利于色素分离 解析：选D　CaCO3用于防止色素被破坏；SiO2有助于充分研磨；无水乙醇是用于提取色素的有机溶剂；色素的量合适才能使分离效果明显。 7．关于叶绿体色素的叙述，错误的是(　　) A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光 B．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同 C．色素可溶解在层析液中 D．乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能 解析：选D　叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；绿叶中叶绿素约占3/4，类胡萝卜素约占1/4；色素可溶解在层析液中；提取的叶绿体色素仍可吸收光能，但叶绿体结构被破坏，导致不能进行完整的光合作用。 8．下列关于用新鲜菠菜进行“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述中，正确的是(　　) A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止叶绿素被破坏 B．即使菜叶剪碎不够充分，也可提取出4种光合色素 C．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同 D．分离色素时应将滤液细线置于层析液中 解析：选B　CaCO3可防止叶绿素被破坏，应在研磨前加入少许CaCO3，A错误；即使菜叶剪碎不够充分，也不会明显影响研磨，且色素种类并没有减少，所以仍可提取出4种光合色素，B正确；四条色素带在滤纸条上的排列顺序是由其在层析液中的溶解度决定的，跟选材无关，C错误；分离色素时不能让滤液细线触及层析液，以免色素溶解在层析液中，D错误。 9．历经一个半世纪，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，相关叙述正确的是(　　) A．海尔蒙特认为树木生长发育不仅需要水，而且需要土壤 B．萨克斯的实验中，叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质 C．恩格尔曼的实验中，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标记CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2 解析：选B　海尔蒙特认为树木只要有水，就能生长发育，A错误；萨克斯的实验中，叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质，从而证明光合作用能合成淀粉，B正确；恩格尔曼的实验发现光合作用的场所是叶绿体，产物有氧气，并未定量分析，C错误；鲁宾和卡门采用同位素标记法用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2，D错误。 10．下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的说法中正确的是(　　) A．利用无水乙醇可提取和分离色素，滤纸条上最终会有四条色素带出现 B．若滤纸条上未出现色素带，说明选择的叶片可能是黄化叶 C．从上向下数，滤纸条上第三条色素带的颜色为黄绿色 D．提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素高 解析：选D　无水乙醇可用来提取色素，但分离色素要使用层析液，A错误。叶片黄化说明叶绿素含量少或不含叶绿素，导致类胡萝卜素的颜色显现，但滤纸条上仍然会出现色素带，B错误。从上向下数，滤纸条上第三条色素带应该是叶绿素a，呈蓝绿色，C错误。由于绿叶中叶绿素的含量比类胡萝卜素的高，因此提取液呈现绿色，D正确。 11．下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程，相关叙述错误的是(　　) A．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色 B．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域 C．纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同 D．在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大 解析：选B　韭菜色素滤液能分离出橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，而韭黄色素滤液只能分离出橙黄色和黄色，因此两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色，A正确；两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异是红光区域，B错误；纸层析法分离色素的原理是不同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，C正确；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，因此不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大，D正确。 二、非选择题 12．如图是20世纪40年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。他们用氧的同位素(18O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。 (1)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是________和________；向第二组提供的物质是______和________；向两组共同提供的是____________。 (2)图中a和b分别代表________和________。 (3)这个实验说明了___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：提供给第一组的物质是H2O和C18O2，提供给第二组的物质是HO和CO2。向两组共同提供的是光能和小球藻。虽然向每组提供的水和二氧化碳都含有氧，但通过同位素的不同标记，使光合作用释放出的氧气为a和b两种。两位科学家的实验结果是a为O2，而b为18O2。 答案：(1)H2O　C18O2　HO　CO2　光能和小球藻　(2)O2　18O2　(3)光合作用产生的氧气中的氧全部来自水 13．德国科学家恩格尔曼利用一种水绵(具有呈螺旋状的叶绿体)，研究光对光合作用的效应。他将水绵放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移向氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如下图所示： (1)B情况下细菌的分布情况如何？_____________________________________________ ________________________________________________________________________， 如此分布是因为光合作用释放________。 (2)该实验证实了光合作用的场所是________，吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在______________、____________________。 (3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是什么？________________________________ ________________________________________________________________________， 在________________光点的细菌特别多。 解析：(1)白光的光质较为均匀，好氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。(2)通过螺旋状的叶绿体与好氧细菌的关系可以看出进行光合作用的位置在叶绿体上，色素分布在叶绿体的类囊体膜上，而相关的酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体基质中。(3)在C实验中的自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光点和蓝光点的好氧细菌远远多于绿光点。 答案：(1)细菌集中在叶绿体周围　O2 (2)叶绿体　类囊体膜上　类囊体上和基质中 (3)探究叶绿体进行光合作用吸收哪种波长的光　蓝和红 14．下图1表示叶绿素分子将其侧链插入到生物膜结构中，图2表示用分光光度计测定的叶绿素a分子对不同光的吸收值。请回答下列问题： (1)图1所示的生物膜为________。 (2)叶绿素a主要吸收________________光。 (3)有同学认为仅根据吸收光谱图并不能判断哪些波长的光对光合作用最有效(由在不同波长光的作用下的光合效率绘制成的图像称为作用光谱)。请用以下实验材料及用具进行探究。 实验材料及用具：水绵、好氧细菌、三棱镜、白色光源、显微镜等。 实验原理： ①水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 实验步骤： ①取一些好氧细菌放在含有一条水绵的溶液中，制成临时装片。 ②将临时装片置于________________的环境中。 ③将________________的光投射到一段水绵上。 ④观察水绵不同部位聚集的好氧细菌的多少。 实验结果及分析：根据上述实验结果，某同学画出了水绵的作用光谱与叶绿素a吸收光谱曲线如图3所示。 两者是否完全吻合？________，其原因可能是____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)图1所示的生物膜上有色素，应是类囊体膜。(2)由图可知，叶绿素a主要吸收400～500 nm的蓝紫光和650～700 nm的红光。(3)实验原理中，因为水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气，而好氧细菌会聚集在氧气含量高的部位，可以根据其聚集程度判断氧气释放速率即光合效率。实验步骤：临时装片应放置在黑暗且无空气的环境中，然后将通过三棱镜的光照射到一段水绵上，观察水绵的不同部位聚集的好氧细菌的多少。由实验结果可知，两者不完全吻合，因为在叶绿体中参与光合作用的色素除叶绿素a外，还有叶绿素b等其他色素，作用光谱反映的是这些光合色素共同作用的结果。 答案：(1)类囊体膜　(2)红光和蓝紫 (3)实验原理：②好氧细菌会聚集在氧气含量高的部位，可以根据其聚集程度判断氧气释放速率即光合效率 实验步骤：②黑暗无空气　③通过三棱镜 实验结果及分析：不完全吻合　参与光合作用的色素除叶绿素a外，还有叶绿素b等其他色素，作用光谱反映的是这些光合色素共同作用的结果 学科网（北京）股份有限公司 $$