5.4. 光合作用与能量转化 第1课时 捕获光能的色素和结构（分层作业）生物人教版2019必修1

5.4 光合作用与能量转化 5.4.1 捕获光能的色素和结构 （分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 1.用菠菜叶片作为实验材料提取叶绿体中的色素，下列相关叙述错误的是（　　） A.所用菠菜叶片应保持新鲜 B.如果错用蒸馏水替代无水乙醇，则得不到色素 C.分离色素时，滤液细线不能触及层析液 D.色素能溶于无水乙醇，但不能溶于层析液中 【答案】D 【解析】所用菠菜叶片应保持新鲜，因为叶绿素易分解；色素属于有机物，易溶于有机溶剂，需要用无水乙醇提取，如果错用蒸馏水替代无水乙醇，则得不到色素；分离色素时，滤液细线不能触及层析液，否则滤液细线中的色素会溶解在层析液中；色素能溶于无水乙醇，也能溶于层析液中。 2.在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到下图近似同心的四个色素环。下列说法正确的是（　B　） A.④的色素在层析液中的溶解度最高 B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2 C.若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡 D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光和红光 【答案】B 【解析】①扩散得最快，其溶解度最高；提取色素时加入少许SiO2可使研磨更充分，加少许CaCO3可保护色素；镁是合成叶绿素的原料，若提取的是缺镁叶片中的色素，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环颜色较淡；最外侧两圈色素是胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。 3.为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（　　） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 【答案】B 【解析】研磨叶片时，加入二氧化硅有助于研磨充分，加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；由于不同色素在层析液中的溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，即纸层析法，B正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 4.（2023·江苏，12）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述，合理的是（　　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 【答案】B 【解析】用有机溶剂提取色素时，碳酸钙主要是为了防止酸性物质对叶绿素的破坏，A错误；若连续多次重复画滤液细线，色素会随溶剂无水乙醇扩散，滤液细线变粗，纸层析后色素带容易重叠，B正确；该实验提取和分离色素的方法只能粗略比较不同色素的相对含量大小，不能测定绿叶中各种色素的具体含量，C错误；红色苋菜叶的红色主要是花青素导致的，花青素能溶解于水、乙醇等极性溶剂，而难溶于非极性有机溶剂，因此叶片中的花青素可以被无水乙醇提取出来，但滤液线中的花青素不会随着丙酮、苯、石油醚等非极性层析液在滤纸条上扩散，D错误。 5.图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构的放大图。下列有关叙述正确的是（　　） A.图乙所示结构取自图甲中的①或③ B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示的结构上 C.吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上 D.叶绿体以图甲中③堆叠的形式增大膜面积 【答案】B 【解析】图乙所示结构含有光合色素，是叶绿体的类囊体薄膜，来自③叶绿体基粒中类囊体，不来自①叶绿体内膜；与光合作用有关的酶分布在图乙类囊体薄膜上和叶绿体基质中；吸收光能的色素分布在③类囊体的薄膜上；叶绿体内含有大量基粒，一个基粒由很多③类囊体堆叠而成，以此增大膜面积。 6.科学家恩格尔曼用水绵和需氧细菌做了两个经典实验，对实验叙述正确的是（　　） A.他用同位素示踪法发现光合作用的场所是叶绿体 B.选用水绵作为实验材料是因为其叶绿体大、呈球形便于观察 C.他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大多数聚集在绿光区域 D.恩格尔曼实验证明了光合作用放氧部位是叶绿体 【答案】D 【解析】恩格尔曼的实验没有用同位素示踪法；选用水绵作为实验材料是因为其叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大多数聚集在红光和蓝紫光区域；恩格尔曼用极细的光束照射水绵，需氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，如果上述临时装片完全暴露在光下，需氧细菌则分布在叶绿体所有受光的部位，由此说明了氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 7.图甲～丁表示用新鲜菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤。请据图回答下列问题。 （1）图甲～丁中，实验操作步骤的先后顺序是　　　　　　　　　　（填序号）。  （2）图中试剂a、b依次是　 。  （3）步骤丙中，滤纸条上出现四条色素带，那么最上面一条色素带的色素名称是 　　　 　。  （4）步骤乙中，为了研磨充分和防止色素被破坏，依次加入　　　　　、　　　　。  （5）在该实验的操作过程中，有同学按下列方法操作，其中不合理的有 　　　　（在a～d中选择填空）。  a.用蒸馏水替代无水乙醇提取色素 b.在充分研磨叶片后立即加入碳酸钙 c.用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液 d.沿铅笔线连续数次画滤液细线 【答案】（1）乙、丁、甲、丙 （2）无水乙醇、层析液 （3） 胡萝卜素 （4） 二氧化硅（SiO2）　碳酸钙（CaCO3） （5） abcd 【解析】（1）据题图分析，甲表示画滤液细线，乙表示提取色素，丙表示分离色素，丁表示过滤，则实验操作步骤的先后顺序是乙、丁、甲、丙。 （2）依据实验原理可知，题图中试剂a为无水乙醇，试剂b为层析液。 （3）步骤丙中，滤纸条上出现四条色素带，从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，最上面一条色素带的色素名称是胡萝卜素。 （4）在研磨绿叶时，要向研钵中加少许二氧化硅（有助于研磨充分）和碳酸钙（防止研磨中色素被破坏）。 （5）蒸馏水属于无机溶剂，不能提取色素；加入碳酸钙、二氧化硅、无水乙醇后才能研磨；用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液，则大量滤液被吸收；沿铅笔线画滤液细线，待滤液干后再重画一到两次。 8.科学家恩格尔曼利用一种藻类（这种藻类具有呈螺旋带状的叶绿体），研究光对光合作用的效应。他将该种藻类放在一块载有需氧细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如图所示。请回答下列问题。 （1）描述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　　　　，吸收光能的色素分布在　　　　　　　　，催化反应的酶分布在　　　　　　　　　。  （3）恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是  　，  在　　　　　　　区域的细菌较多。  【答案】（1）细菌集中在叶绿体周围　 O2 （2）叶绿体　 类囊体的薄膜上　 类囊体薄膜上和叶绿体基质中 （3）探究不同颜色的光对光合作用的影响　 红光和蓝光 【解析】（1）白光的光质较为均匀，叶绿体光合作用释放O2，需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）该实验证实了进行光合作用的场所是叶绿体，吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体的薄膜上，而酶有的分布在类囊体薄膜上，有的分布在叶绿体基质中。 （3）C实验中的自变量是不同颜色的光照，本实验的目的是探究不同颜色的光对光合作用的影响。图中主要有红、绿、蓝三区，植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光，故在红光和蓝光区域光合作用较强，释放氧气较多，需氧细菌的数量较多。 9.（2024·皖南八校第一次联考）下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，错误的是（　　） A．实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片 B．滤纸条自上而下第四条色素带为黄绿色的叶绿素b C．色素提取的原理是四种色素在无水乙醇中的溶解度不同 D．色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关 【答案】C 【解析】为提高滤液中色素的浓度，实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片，A正确；叶绿素b呈黄绿色，且位于滤纸条的第四条色素带（自上而下），B正确；光合色素提取的原理是四种色素易溶于有机溶剂无水乙醇，C错误；色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关，溶解度高的随层析液扩散得速度快，D正确。 10.（2025·重庆渝中区巴蜀中学月考）有科学家提出，由于林冠层上部叶片的遮蔽影响了下部叶片对光的捕获，可通过降低叶片的叶绿素含量以提高林冠层的整体光合作用速率。根据此假设，降低叶片叶绿素含量后，下列叙述错误的是（　　） A．红光和蓝紫光可更多地到达林冠层下部叶片 B．叶肉细胞中用于合成光合作用相关酶的氮元素减少 C．林冠层上部叶片光合速率降低，下部叶片光合速率提高 D．改变林冠层的叶片角度也能实现相似的效果 【答案】B 【解析】叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，降低（林冠层上部叶片）叶绿素的含量后，红光和蓝紫光可更多地到达林冠层下部叶片，以提高林冠层的整体光合作用速率，A正确；氮元素是叶绿素的组成元素之一，降低叶片叶绿素含量后，用于合成叶绿素的氮元素减少，用于合成光合作用相关酶的氮元素增多，B错误；降低叶片叶绿素含量后，林冠层上部叶片吸收的光能减少，光合速率降低，林冠层下部叶片接收到的光照增多，光合速率提高，C正确；改变林冠层的叶片角度，使下部叶片接收到更多的光照，也可以提高林冠层的整体光合作用速率，D正确。 11.叶绿体中的类囊体有两种存在形式。一种是多个垛叠在一起形成基粒；另一种没有发生垛叠，贯穿在两个或两个以上基粒之间，被称为基质类囊体，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．两种类囊体相互连接形成了一个连续的膜系统 B．两种类囊体的比例会影响叶绿体对光能的捕获和转化 C．基粒类囊体的存在可以大大增加受光面积，提高光能利用率 D．基质类囊体上镶嵌有许多酶，是进行光合作用暗反应的场所 【答案】D 【解析】光合作用暗反应进行的场所是叶绿体基质，不是基质类囊体，D错误。 12.（2024·山东新高考联合体联考）下列关于光合作用探究历程的说法，错误的是（　　） A．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能并释放氧气 B．希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素全部来自水 C．阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D．卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 【答案】B 【解析】希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移，B错误。 13.（2024·合肥二模）如图所示，将草酸铁（含Fe3＋）加入含有离体叶绿体的溶液中，除去空气并给予适宜的光照后，溶液颜色发生变化并产生氧气。在相同条件下，不添加草酸铁时，则不产生氧气。下列有关论述正确的是（　　） A．可通过差速离心法提取叶绿体并置于蒸馏水中保存 B．相较于蓝紫光，绿光照射使叶绿体释放氧气量更多 C．颜色变化是由于Fe3＋被还原，Fe3＋相当于叶绿体基质内的NADH D．实验说明叶绿体中氧气的产生过程与糖类的合成过程相对独立 【答案】D 【解析】可通过差速离心法提取叶绿体，但是不能置于蒸馏水中保存，否则会吸水涨破，A错误；相较于绿光，蓝紫光吸收量大，用蓝紫光照射使叶绿体释放氧气量更多，B错误；NADH是呼吸作用中的还原剂，颜色变化是由于Fe3＋被还原，Fe3＋不是还原剂，C错误；实验过程中除去了空气，说明叶绿体中氧气的产生过程与糖类的合成过程相对独立，D正确。 14.（2025·来宾质检）在光合作用发现过程中，科学家卡尔文做出了重要贡献。卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间，然后用甲醇（可杀死小球藻）分别处理并取样，最后根据标记化合物出现情况，确定生成物质的先后次序。下列有关说法正确的是（　　） A．在卡尔文的实验过程中，不产生氧气，也不消耗氧气 B．该实验过程应该在无氧环境中进行，以排除干扰 C．若要确定第一个生成的物质，光照时间应延长 D．含有14C的物质，主要存在于叶绿体基质中 【答案】D 【解析】小球藻进行光合作用的过程中，可以通过水的光解产生氧气，线粒体进行有氧呼吸的过程也会消耗氧气，A错误；卡尔文探究的是暗反应的过程，氧气对该实验没有明显干扰，不需要设置无氧环境，B错误；若要确定第一个生成的物质，应不断缩短光照时间，直到产物不再发生改变，可确定该产物是第一个生成的物质，C错误；暗反应的场所在叶绿体基质，以14CO2为原料生成的含有14C的物质主要存在于叶绿体基质中，D正确。 15．（20分）（高考真题·2024·河北，19）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量/（mg·g－1） 类胡萝卜素含量/（mg·g－1） 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： （1）如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中____________光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为____________和____________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的____________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 （2）（6分）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用______________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是______________________________________________。 （3）（4分）研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为____________________________________________________________ ________________________________________________________________（答出两点即可）。 【答案】 （1） 蓝　 类囊体薄膜 　C5　 糖类　 紫外光　 （2） 无水乙醇　 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 （3） 覆盖蓝膜，紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用 【解析】 （1） 植物的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光，因此题述三种光中蓝光可被高效吸收。光合作用暗反应阶段C3还原的产物包括糖类和C5。据柱形图分析可知，与白膜覆盖相比，蓝膜覆盖和绿膜覆盖透过的紫外光较少，可以更好地减弱幼苗受到的辐射。 （2） 光合色素提取的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，所以可以用无水乙醇作为溶剂提取光合色素。根据色素的吸收光谱，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，两者都可以吸收蓝紫光，测定叶绿素的含量时，选择红光而不选择蓝紫光，可以避免类胡萝卜素对实验结果的影响。 （3） 高原环境紫外光强烈，覆盖蓝膜后，紫外光透过率降低，可降低紫外光对幼苗的伤害，此外，与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量最高，可以提高植物对光能的利用率，促进植物的光合作用。 16.（2024·连云港质检）纸层析法分离叶绿体色素时，迁移率（Rf）可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中色素层析结果（部分数据，单位：cm）。下列相关叙述正确的是（　　） 项目 溶剂 色素1 色素2 色素3 色素4 实验组1 7.8 ？ ？ 1.9 ？ 实验组2 8.2 ？ ？ 1.5 ？ 实验组3 8.0 ？ ？ 1.4 ？ 平均移动距离 8.0 7.6 ？ ？ 0.8 迁移率（Rf） 无 0.95 0.53 ？ 0.10 A.色素3的迁移率（Rf）为0.2，若植物体缺镁，该色素含量会增加 B．在层析液中溶解度最小的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4 C．能够吸收蓝紫光的只有色素1和色素2，能够吸收红光的只有色素3和色素4 D．该实验所用的层析液中包含苯、丙酮、石油醚等成分 【答案】D 【解析】根据实验1、2、3三组数据可求出，色素3的平均移动距离为（1.9＋1.5＋1.4）÷3＝1.6（cm），而溶剂平均移动距离为8.0 cm，故Rf值为1.6÷8.0＝0.2，根据Rf的大小可知，色素3是叶绿素a，其化学元素组成有镁，若植物体缺镁，该色素含量会减少，A错误；根据Rf的大小可知，色素1移动距离最远，扩散速度最快，在层析液中溶解度最大，B错误；根据Rf的大小可知，色素1是胡萝卜素，色素2是叶黄素，色素3是叶绿素a，色素4是叶绿素b，叶绿素（色素3、4）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素（色素1、2）主要吸收蓝紫光，C错误。 17.研究发现，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。如图为绿叶中色素的吸收光谱，其中②表示叶绿素b，③表示叶绿素a。下列叙述错误的是（　　） A．叶片在640～660 nm波长光下释放氧气主要是叶绿素参与光合作用引起的 B．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C3的量增加 C．利用纸层析法分离色素时，②对应的条带离画线处最近 D．弱光下②的相对含量增高可能有利于植物对弱光的利用 【答案】B 【解析】由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，色素吸收的光能增多，光反应增强，产生的ATP和NADPH增多，短时间内C3的量减少，B错误。 18.（2022·湖北，12）某植物的2种黄叶突变体表型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g－1），结果如表。下列有关叙述正确的是（　　） 植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1 235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.36 A.两种突变体的出现增加了物种多样性 B．突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C．两种突变体的光合色素含量差异是不同基因的突变所致 D．叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 【答案】D 【解析】两种突变体之间并无生殖隔离，仍属同一物种，只是增加了遗传多样性，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量差异可能是同一基因向不同方向突变导致的，C错误。 19.将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP（蓝色）、蔗糖和磷酸缓冲液（pH为7.3）的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。下列叙述正确的是（　　） A．加蔗糖的目的是为叶绿体提供光合作用所需的原料 B．使DCIP由蓝色变成无色的物质是还原型辅酶Ⅰ C．加入DCIP有可能降低叶绿体内C3的消耗速率 D．光照下水的分解过程发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上 【答案】C 【解析】蔗糖使外界溶液具有一定浓度，这能避免叶绿体吸水涨破，而磷酸缓冲液（pH为7.3）具有使叶绿体中的酶保持活性等作用，A错误；水在光照下被分解，除产生氧气外，还产生还原型辅酶Ⅱ（NADPH），进而使DCIP由蓝色变成无色，B错误；加入DCIP有利于NADPH的消耗，而NADPH参与C3的还原过程，所以加入DCIP有可能降低叶绿体内C3的消耗速率，C正确；光照下水的分解过程发生在叶绿体类囊体薄膜上，D错误。 20.为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如图，请回答下列问题。 （1）本实验的因变量是　　　　　　。由图中曲线对比可知，经　　　　处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这将直接导致光反应中叶绿素吸收的　　　　　　　　减少从而降低光合速率。由此推知，若遇到较低温天气，除升温方法外，可对植物进行　　　　处理以减少叶绿素的损失。  （2）提取上述四组该植物叶片中的色素时，为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的　　　　。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离，结果发现，第4组得到的色素带中，从上到下的第　　　　条色素带均明显变窄。  【答案】（1）叶绿素相对含量　光+0 ℃　红光和蓝紫光　遮光　 （2）碳酸钙　三、四 【解析】（1）根据曲线图分析可知，自变量为光照强度、温度，因变量为叶绿素相对含量。由图中曲线对比可知，第4组曲线（经低温0 ℃+光照处理）的植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这将导致叶绿素吸收的蓝紫光和红光减少从而降低光合速率。由此推知，若遇到较低温天气，适度升温或遮光处理均可减少该植物叶片中叶绿素的损失。 （2）为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的碳酸钙。第4组得到的色素带中，叶绿素含量较少，因此从上到下的第三、四条色素带（叶绿素a、叶绿素b）均明显变窄。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.4 光合作用与能量转化 5.4.1 捕获光能的色素和结构 （分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 1.用菠菜叶片作为实验材料提取叶绿体中的色素，下列相关叙述错误的是（　　） A.所用菠菜叶片应保持新鲜 B.如果错用蒸馏水替代无水乙醇，则得不到色素 C.分离色素时，滤液细线不能触及层析液 D.色素能溶于无水乙醇，但不能溶于层析液中 2.在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到下图近似同心的四个色素环。下列说法正确的是（　B　） A.④的色素在层析液中的溶解度最高 B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2 C.若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡 D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光和红光 3.为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（　　） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 4.（2023·江苏，12）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述，合理的是（　　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 5.图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构的放大图。下列有关叙述正确的是（　　） A.图乙所示结构取自图甲中的①或③ B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示的结构上 C.吸收光能的色素分布在①②③的薄膜上 D.叶绿体以图甲中③堆叠的形式增大膜面积 6.科学家恩格尔曼用水绵和需氧细菌做了两个经典实验，对实验叙述正确的是（　 ） A.他用同位素示踪法发现光合作用的场所是叶绿体 B.选用水绵作为实验材料是因为其叶绿体大、呈球形便于观察 C.他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大多数聚集在绿光区域 D.恩格尔曼实验证明了光合作用放氧部位是叶绿体 7.图甲～丁表示用新鲜菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤。请据图回答下列问题。 （1）图甲～丁中，实验操作步骤的先后顺序是　　　　　　　　　　（填序号）。  （2）图中试剂a、b依次是　 。  （3）步骤丙中，滤纸条上出现四条色素带，那么最上面一条色素带的色素名称是 　　　 　。  （4）步骤乙中，为了研磨充分和防止色素被破坏，依次加入　　　　　、　　　　。  （5）在该实验的操作过程中，有同学按下列方法操作，其中不合理的有 　　　　（在a～d中选择填空）。  a.用蒸馏水替代无水乙醇提取色素 b.在充分研磨叶片后立即加入碳酸钙 c.用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液 d.沿铅笔线连续数次画滤液细线 8.科学家恩格尔曼利用一种藻类（这种藻类具有呈螺旋带状的叶绿体），研究光对光合作用的效应。他将该种藻类放在一块载有需氧细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如图所示。请回答下列问题。 （1）描述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　　　　，吸收光能的色素分布在　　　　　　　　，催化反应的酶分布在　　　　　　　　　。  （3）恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是  　，  在　　　　　　　区域的细菌较多。  9.（2024·皖南八校第一次联考）下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，错误的是（　　） A．实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片 B．滤纸条自上而下第四条色素带为黄绿色的叶绿素b C．色素提取的原理是四种色素在无水乙醇中的溶解度不同 D．色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关 10.（2025·重庆渝中区巴蜀中学月考）有科学家提出，由于林冠层上部叶片的遮蔽影响了下部叶片对光的捕获，可通过降低叶片的叶绿素含量以提高林冠层的整体光合作用速率。根据此假设，降低叶片叶绿素含量后，下列叙述错误的是（　　） A．红光和蓝紫光可更多地到达林冠层下部叶片 B．叶肉细胞中用于合成光合作用相关酶的氮元素减少 C．林冠层上部叶片光合速率降低，下部叶片光合速率提高 D．改变林冠层的叶片角度也能实现相似的效果 11.叶绿体中的类囊体有两种存在形式。一种是多个垛叠在一起形成基粒；另一种没有发生垛叠，贯穿在两个或两个以上基粒之间，被称为基质类囊体，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．两种类囊体相互连接形成了一个连续的膜系统 B．两种类囊体的比例会影响叶绿体对光能的捕获和转化 C．基粒类囊体的存在可以大大增加受光面积，提高光能利用率 D．基质类囊体上镶嵌有许多酶，是进行光合作用暗反应的场所 12.（2024·山东新高考联合体联考）下列关于光合作用探究历程的说法，错误的是（　　） A．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能并释放氧气 B．希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素全部来自水 C．阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D．卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 13.（2024·合肥二模）如图所示，将草酸铁（含Fe3＋）加入含有离体叶绿体的溶液中，除去空气并给予适宜的光照后，溶液颜色发生变化并产生氧气。在相同条件下，不添加草酸铁时，则不产生氧气。下列有关论述正确的是（　　） A．可通过差速离心法提取叶绿体并置于蒸馏水中保存 B．相较于蓝紫光，绿光照射使叶绿体释放氧气量更多 C．颜色变化是由于Fe3＋被还原，Fe3＋相当于叶绿体基质内的NADH D．实验说明叶绿体中氧气的产生过程与糖类的合成过程相对独立 14.（2025·来宾质检）在光合作用发现过程中，科学家卡尔文做出了重要贡献。卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间，然后用甲醇（可杀死小球藻）分别处理并取样，最后根据标记化合物出现情况，确定生成物质的先后次序。下列有关说法正确的是（　　） A．在卡尔文的实验过程中，不产生氧气，也不消耗氧气 B．该实验过程应该在无氧环境中进行，以排除干扰 C．若要确定第一个生成的物质，光照时间应延长 D．含有14C的物质，主要存在于叶绿体基质中 15．（20分）（高考真题·2024·河北，19）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量/（mg·g－1） 类胡萝卜素含量/（mg·g－1） 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： （1）如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中____________光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为____________和____________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的____________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 （2）（6分）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用______________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是______________________________________________。 （3）（4分）研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为____________________________________________________________ ________________________________________________________________（答出两点即可）。 16.（2024·连云港质检）纸层析法分离叶绿体色素时，迁移率（Rf）可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中色素层析结果（部分数据，单位：cm）。下列相关叙述正确的是（　　） 项目 溶剂 色素1 色素2 色素3 色素4 实验组1 7.8 ？ ？ 1.9 ？ 实验组2 8.2 ？ ？ 1.5 ？ 实验组3 8.0 ？ ？ 1.4 ？ 平均移动距离 8.0 7.6 ？ ？ 0.8 迁移率（Rf） 无 0.95 0.53 ？ 0.10 A.色素3的迁移率（Rf）为0.2，若植物体缺镁，该色素含量会增加 B．在层析液中溶解度最小的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4 C．能够吸收蓝紫光的只有色素1和色素2，能够吸收红光的只有色素3和色素4 D．该实验所用的层析液中包含苯、丙酮、石油醚等成分 17.研究发现，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。如图为绿叶中色素的吸收光谱，其中②表示叶绿素b，③表示叶绿素a。下列叙述错误的是（　　） A．叶片在640～660 nm波长光下释放氧气主要是叶绿素参与光合作用引起的 B．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C3的量增加 C．利用纸层析法分离色素时，②对应的条带离画线处最近 D．弱光下②的相对含量增高可能有利于植物对弱光的利用 18.（2022·湖北，12）某植物的2种黄叶突变体表型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g－1），结果如表。下列有关叙述正确的是（　　） 植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1 235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.36 A.两种突变体的出现增加了物种多样性 B．突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C．两种突变体的光合色素含量差异是不同基因的突变所致 D．叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 19.将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP（蓝色）、蔗糖和磷酸缓冲液（pH为7.3）的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。下列叙述正确的是（　　） A．加蔗糖的目的是为叶绿体提供光合作用所需的原料 B．使DCIP由蓝色变成无色的物质是还原型辅酶Ⅰ C．加入DCIP有可能降低叶绿体内C3的消耗速率 D．光照下水的分解过程发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上20.为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如图，请回答下列问题。 （1）本实验的因变量是　　　　　　。由图中曲线对比可知，经　　　　处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这将直接导致光反应中叶绿素吸收的　　　　　　　　减少从而降低光合速率。由此推知，若遇到较低温天气，除升温方法外，可对植物进行　　　　处理以减少叶绿素的损失。  （2）提取上述四组该植物叶片中的色素时，为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的　　　　。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离，结果发现，第4组得到的色素带中，从上到下的第　　　　条色素带均明显变窄。  第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $