1、十八 捕获光能的色素和结构【基础全面练】共30分 一、选择题(共4题,每题5分,共20分)1.纸层析法可分离光合色素,以下分离装置示意图中正确的是()【解析】选C。层析液是由20份在 6090下分馏出来的石油醚、2份丙 酮和1份苯混合而成,具有一定的毒性,容易挥发,因此用橡皮塞塞紧瓶口,A错 误;滤液细线触及层析液,则色素溶解 在层析液中,滤纸条上得不到色素带,B错误;有滤液细线的一端朝下,并没有 触及层析液,则滤纸条上分离出四条色 素带,C正确;滤液细线触及层析液,则色 素溶解在层析液中,实验失败,D错误。2.叶绿体色素的纸层析结果显示 叶绿素b位于层析滤纸的最下端,主要原因是()A.相对分
2、子质量最小 B.相对分子质量最大 C.在层析液中的溶解度最小 D.在层析液中的溶解度最大【解析】选C。四种色素在层析液中的溶解 度不同,溶解度高的随层析液扩散速度快,反之较慢,进而可以把四种色素分离开来,其中叶绿素b位于层析滤纸的最下端,说明 其在层析液中的溶解度最小。综上所述,A、B、D不符合题意,C符合题意。【补偿训练】如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验时的改进装置,下列与之有关的叙述中,错误的是()A.应向培养皿中倒入层析液 B.应将滤液滴在a处,而不能滴在b处 C.实验结果应是得到4个不同颜色的同心圆(近似圆形)D.实验得到的若干个同心圆中,最小的一个圆呈橙黄色【解析】选D
3、。分离色素的试剂是层析液,A正确;将提取的色素提取液滴在a处,b处连接层析液,B正确;结果能得到4个同心圆,由外向内分别是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色),C正确;叶绿素b溶解度最小,扩散速度最慢,则形成的圆最小,颜色是黄绿色,D错误。3.如图是光合作用探索历程中恩格尔曼的实验示意图,下列有关叙述错误的是()A.实验材料选择了水绵和需氧细菌 B.实验在没有氧气的黑暗环境下进行 C.整个实验过程中设置了对照实验 D.实验证明了叶绿体中能产生淀粉【解析】选D。水绵细胞中的叶绿体呈螺旋带状,需氧细菌在有氧条件下才能存活,用极细的光束照射后,可根据需氧细菌的分
4、布情况判断光合作用(可产生氧气)的部位,A正确;实验中的需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,据此可判断该实验是在没有氧气的黑暗环境下进行的,B正确;实验中光束照射和未照射的部分形成对照,实验在黑暗环境中用极细的光束照射和实验完全暴露在光下形成对照,C正确;本实验可证明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、光合作用需要光等,但无法证明叶绿体中能否产生淀粉,D错误。4.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,对大棚内照明灯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
5、色透明 C.白光、黄色透明 D.白光、无色透明【解析】选A。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,植物利用的效率最高;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,故选A。二、非选择题(共10分)5.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的实验方法是_。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_,该植株
6、对_光的吸收能力减弱。【解析】(1)色素分离原理:叶绿体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条上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸条上扩散得慢。根据这个原理就可以将叶绿体中不同的色素分离开来。滤液细线不能没入层析液,防止色素溶解到层析液中,图中得到了正常的色素带,因此根据实验现象可以知道层析液最先所处的位置是A。(2)第条色素带是叶黄素,叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光,缺失第条色素带,说明植株不能合成叶黄素,该植株对蓝紫光的吸收能力减弱。答案:(1)纸层析法 A(2)叶黄素 蓝紫【方法规律】“四条”色素带的记忆 胡、黄、a、b纵队走 橙黄黄色站前头;叶绿a、b紧相随,蓝绿黄
7、绿排后头;胡萝卜素最纤细,叶绿素a最宽厚。【综合突破练】共50分 一、选择题(共5题,每题7分,共35分)6.如图是小明同学所做“新鲜菠菜叶片色素的提取和分离实验”的实验结果,老师认为实验结果不理想,则产生此结果最可能的原因是()A.误用蒸馏水作提取液和层析液 B.研磨时未加入SiO2 C.实验材料有问题 D.研磨时未加入CaCO3【解析】选D。误用蒸馏水作提取液和层析液,会导致图中没有色素带出现,A不符合题意;研磨时未加入SiO2,导致色素相对含量低,B不符合题意;实验中用的是新鲜菠菜叶片,C不符合题意;色素含量大小的关系为叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。图示叶绿素a和叶绿素b含量相对较少,
8、而叶黄素最多,胡萝卜素较多,可能是研磨时未加入CaCO3,导致部分叶绿素被破坏,D符合题意。【易错警示】绿叶中色素提取和分离实验的异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析。未加SiO2(石英砂),研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素)。未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠:滤纸条上的滤液细线未画成一条细线。(3)滤纸条上得不到色素带的原因分析。滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中,忘记画滤液细线。7.科研人员发现了一种色素缺失的豌豆变异植株,提
9、取其色素并进行了纸层析分离,结果如图(图中数字代表正常植株的色带位置)。以下关于该变异植株的叙述正确的是()A.缺失叶绿素b,植株对蓝紫光、红光吸收的能力减弱 B.缺失胡萝卜素,植株对蓝紫光吸收的能力减弱 C.缺失叶绿素a,植株对红光吸收的能力减弱 D.缺失叶黄素,植株对蓝紫光吸收的能力减弱【解析】选D。分析图示可知:是橙黄色的胡萝卜素,是蓝绿色的叶绿素a,是黄绿色的叶绿素b;图中缺失的是叶黄素。叶绿素a和叶绿素b统称为叶绿素,主要吸收红光和蓝紫光;胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素,主要吸收蓝紫光。该变异植株缺失叶黄素,因此对蓝紫光吸收的能力减弱,A、B、C均错误,D正确。8.高等植物的光合作
10、用依赖光合色素,不同环境条件下,叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化,这种转化称为“叶绿素循环”。如图是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述,错误的是()A.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 B.利用纸层析法分离色素时,从上往下数,应位于滤纸条的第三条色素带 C.植物叶片呈现绿色是由于对绿光吸收多 D.和主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上【解析】选C。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,A正确;利用纸层析法分离色素时,从上往下数,应位于滤纸条的第三条色素带,B正确;植物叶片呈现绿色是由于对绿光吸收少,绿光大多被反射,C错误;叶绿素b和叶绿素a
11、主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上,D正确。9.(不定项)如图所示,图甲为叶绿体结构模式图,图乙是图甲的部分结构放大图。下列相关叙述错误的是()A.图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内 折叠形成嵴而增大 B.图乙所示的结构来自图甲中的 C.中含有4种色素,其中叶绿素b含量最多 D.中含有与光合作用有关的色素,有利于光合作用的进行【解析】选A、C、D。叶绿体通过类囊体堆叠增大膜面积,A错误;图甲是类囊体薄膜,图乙含有光合色素,光合色素分布在类囊体薄膜上,所以图乙也是类囊体薄膜,B正确;类囊体薄膜中含有4种色素,胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,其中叶绿素a含量最多,C错误;是叶绿体基质,不含与光合作
12、用有关的色素,D错误。10.(不定项)菠菜是常见的一年生草本植物,叶片浓绿,富含多种营养素,且分布广泛。下列与其有关生物学实验的叙述,正确的是()A.用新鲜的和放置数天的菠菜进行色素的提取和分离实验时,在层析液中溶解度最大的色素种类不同 B.利用菠菜叶肉细胞进行质壁分离及复原实验时,至少需要使用显微镜观察3次 C.用高倍镜观察菠菜的叶绿体时,最好选下表皮细胞制作临时装片 D.可用体积分数95%的酒精加入适量无水碳酸氢钠来代替无水乙醇提取菠菜叶中的色素【解析】选B、D。由于胡萝卜素稳定不分解且在层析液中溶解度最大,所以二者溶解度最大的色素的种类相同,都是胡萝卜素,A错误;此实验中共用3次低倍镜,
13、第一次是将菠菜叶肉细胞制成临时装片观察液泡的大小和原生质层的位置,第二次是滴加蔗糖溶液观察质壁分离现象,第三次是滴加清水观察质壁分离复原现象,B正确;菠菜下表皮细胞中无叶绿体,可用菠菜叶下表皮稍带部分叶肉细胞观察叶绿体,C错误;无水碳酸氢钠可以吸收体积分数95%的酒精中的水分,故可代替无水乙醇,D正确。二、非选择题(共15分)11.某科研人员研究不同遮光处理对白桦光合作用生理特性的影响,结果如图所示。(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作 用的主要指标,叶绿素主要存在于白桦叶片的 _(具体部位),通 过图示的结果发现白桦通过_,提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于
14、不断地合成和分解中,请从该角度去解释叶绿素含量增加的原因:_。(2)叶绿素b/a比值可作为植物利用弱光能力的判断指标,研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素b/a比值。根据色素的提取和分离实验的结果可以验证该结论。证据是:_。【解析】(1)叶绿素存在于叶绿体类囊体薄膜上。叶绿素具有捕获光能的作用,图示横坐标表示不同遮光处理,纵坐标表示叶绿素含量,据图可知,随着遮光程度的增加,白桦叶绿素含量逐渐增加,提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。植物体内的叶绿素处于不断地合成和分解中,这说明植物体内的叶绿素含量是其合成量与分解量的差值,因此叶绿素含量增加的原因是叶绿素的合成量变化不大,分解量减少或叶绿素的合成
15、量增加,分解量变化不大或叶绿素的合成量增加,分解量减少。(2)通过绿叶色素的提取和分离实验中,观察比较滤纸条上蓝绿色条带(叶绿素a)和黄绿色条带(叶绿素b)的宽度可确定叶绿素a和叶绿素b的含量,从而确定遮光处理是否提高了叶绿素b/a的值。遮光处理提高了白桦叶绿素b/a的值,这说明遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组。答案:(1)叶绿体类囊体薄膜 增加叶绿素含量 随遮光程度的增加,叶绿素的合成量变化不大,分解量减少(或叶绿素的合成量增加,分解量变化不大)(或叶绿素的合成量增加,分解量减少)(2)遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光
16、组【补偿训练】夏季晴天的午间光照强烈,影响作物生长,生产中常通过人工遮阴降低棚室内的光照强度。但有人推测遮阴措施不当会降低叶绿素含量,导致作物减产。为验证这一推测,研究人员设置遮阴和不遮阴两个处理区,每个处理区选取4株番茄植株,同一时间段内测定不同部位叶片中的叶绿素含量,结果如图所示:注:使用遮阳率达60%以上 的4针遮阳网进行遮阴处理(1)实验所选番茄植株的品种、长势等均大致相同,目的是排除_对实验造成的干扰。(2)测定番茄不同部位叶片中叶绿素的含量:应先称取_,分别剪碎后,再各自加入等量的_和二氧化硅、碳酸钙等研磨、过滤,获得色素提取液进行测定。(3)据图分析,遮阴对番茄植株不同部位叶片叶
17、绿素含量的影响可具体描述为_,这可能与不同部位叶片的旺盛生长期与遮阴处理期是否重合有关。(4)为了尽可能减小遮阴对棚室作物光合速率的负面影响,请给出合理的建议。(至少写一条)【解析】(1)实验所选番茄植株的品种、长势等均属于实验的无关变量,实验中的无关变量,必须严格控制,要平衡和消除无关变量对实验结果的影响。(2)测定番茄三个部位叶片中叶绿素的含量,应选取适量且等量的三个不同部位的叶片作为实验材料。由于叶绿素易溶于无水乙醇等有机溶剂中,因此提取叶绿素需要用无水乙醇。(3)据图分析,相同部位的叶片,遮阴和不遮阴对照可知,遮阴对上部和下部叶片叶绿素含量几乎无影响,而可使中部叶片的叶绿素含量降低。(
18、4)为了尽可能减小遮阴对棚室作物光合速率的负面影响,在夏季晴天的午间光照强烈时进行遮阴,而且遮阴时间不能过长,以免造成作物光合作用的能量来源减少,叶绿素含量降低。答案:(1)其他因素(2)适量且等量的三个不同部位的叶片 无水乙醇(3)遮阴使番茄植株中部叶片叶绿素含量降低,而对下部和上部叶片叶绿素含量几乎无影响(4)夏季遮阴要适时,遮阴时间不应过长。【应用创新练】共 20 分 12.中国的饮食讲究“色香味”,颜色会影响消费。某同学拟研发“绿色”食用色素,以入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。提取叶绿素:绿色叶片提取液 过滤液 浓缩液 叶绿素产品 探究 pH 对叶绿素稳定性的影响:取一些叶绿素粗产品
19、,配成一定浓度的溶液,于室温(约 25)下进行实验,方法和结果如表。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)提取食用叶绿素时,下列有关叙述正确的是()A.加入的碳酸钙可使研磨充分 B.应加入食用酒精溶解色素,而不能用工业酒精 C.加入二氧化硅可防止色素被破坏 D.色素只能溶解于酒精中 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(2)表中Y的值应是_,原因是_。(3)若用作食品色素,天然叶绿素不适用于pH在什么范围的食品?为什么?(4
20、)小李想了解叶绿素粗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。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。【解析】(1)提取食用叶绿素,加入的碳酸钙可避免叶绿素被破坏,A项错误;应加入对人无害的食用酒精,B项正确;加入二氧化硅可使研磨充分,C项错误;色素也可溶解于有机溶剂,如丙酮、汽油中,D项错误。(2)由表可知,该实验以1.0作为pH梯度进行实验,所以Y为8.0。(3)由表格信息可知,酸性条件下可使叶绿素变成黄褐色,所以若用作食品色素,天然叶绿素不适用于pH小于6.0的食品,否则叶绿素会由于酸性而被破坏。(4)可借鉴教材中色素的分离方法进行色素种类的鉴定,所以可采用纸层析法,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。答案:(1)B(2)8.0 该实验是以1.0作为pH梯度进行实验的(3)pH小于6.0的食品;叶绿素会由于酸性而被破坏。(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。
