1、第1课时解开光合作用之谜、叶绿体与光能的捕获题组一概念结论速判1.基于对叶绿体与光能的捕获的理解,判断下列观点的正误:(1)色素提取液是无水乙醇,分离液是层析液。()(2)不同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。()(3)分离结束后,滤纸条上的颜色自上而下依次是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。()分析:分离结束后,滤纸条上的颜色自下而上依次是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。(4)植物叶片多呈现绿色的原因是对绿光的吸收最多。()分析:植物叶片多呈现绿色的原因是叶绿素对绿光吸收最少,使绿光被反射出来。题组二解开光合作用之谜2.在生命科学发展过程的经典实验中,未用到同位素标记法的是
2、()A.萨克斯证明光合作用的产物中有淀粉B.卡尔文发现的卡尔文循环C.光合作用产物O2中氧原子的来源D.分泌蛋白的合成与运输【解析】选A。萨克斯利用天竺葵证明叶片在光下能产生淀粉是将植物叶片的一部分曝光、另一部分遮光,即“半叶法”,该实验没有用同位素标记法,A符合题意。3.现有四个实验装置,若要分别验证绿色植物产生O2需要光以及O2是由绿色植物释放的,则应选用的实验组合是 ()A.和B.和C.和D.和【解析】选A。实验中一定要遵循对照原则和单一变量原则,要验证绿色植物产生O2需要光,单一变量应是光的有无,应选用的实验组合是;要验证O2是由绿色植物释放的,单一变量是绿色植物的有无,应选用的实验组
3、合是。题组三叶绿体与光能的捕获4.如图是叶片中两类色素的吸收光谱,试判定甲和乙分别为何种色素 ()A.叶绿素a、叶绿素bB.类胡萝卜素、叶绿素C.叶黄素、叶绿素aD.叶绿素、类胡萝卜素【解析】选D。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。5.(2021信阳高一检测)为证实叶绿体有释放氧气的功能,可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验,装片需要给予一定的条件,这些条件是 ()A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液【解析】选B。
4、水绵中的叶绿体通过光合作用释放氧气,光合作用需要光照和CO2,NaHCO3稀溶液可提供CO2,装片中不能有空气,否则好氧细菌均匀分布,无法根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有释放氧气的功能。题组四提取和分离叶绿体中的光合色素6.下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述,正确的是 ()A.应该在研磨叶片后立即加入碳酸钙,防止色素被破坏B.在画出一条滤液细线后紧接着重复画线23次C.若滤液细线全部没入层析液,则无法观察到色素带D.在层析液中溶解度最高的叶绿素a在滤纸条上扩散得最快【解析】选C。在进行“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中,应该在研磨叶片之前加入碳酸钙,防止研磨过程中色
5、素被破坏,A项错误;在画出一条滤液细线后,要待滤液干燥后,再在同一位置重复画滤液细线,使得滤液细线细、直、齐,而且色素含量较多,B项错误;若滤液细线全部没入层析液,就会溶解到层析液中,则无法观察到色素带,C项正确;在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素,在滤纸条上扩散得最快,D项错误。7.某同学在做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验时,为了确定无水乙醇、碳酸钙和二氧化硅的作用,进行了4组实验来验证,4组实验结果如图所示,第组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的分析,不正确的是 ()A.可能是未加碳酸钙而得到的实验结果B.可能是因用水取代了无水乙醇而得到的实验结果C.可能是因未加二氧化硅而得
6、到的实验结果D.绿叶中的色素都能够溶解在层析液中,4种色素的溶解度相同【解析】选D。组实验结果不理想的原因有可能是未加碳酸钙而使叶绿素分子被破坏,A项正确;色素能溶解在无水乙醇中,而不能溶于水,所以用水取代无水乙醇不能分离出色素带,B项正确;中色素带较窄,分离出的色素少,原因可能是未加二氧化硅而使得研磨不充分,C项正确;绿叶中的色素都能够溶解在层析液中,但是4种色素的溶解度不同,D项错误。答案速填:叶绿素叶绿素a类胡萝卜素胡萝卜素纸层析叶绿体一、选择题(共6题,每题4分,共24分)1.请按时间先后顺序排列下列事件 ()德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉美国科学家鲁宾和卡门采用
7、同位素标记法,证明了光合作用释放的氧气来自参加反应的水荷兰科学家英格豪斯发现绿叶只有在阳光下产生气体,在黑暗处不产生气体德国生物科学家恩格尔曼用水绵做实验,证明光合作用会产生氧气,且产生氧气的多少和光合作用的效率成正比A.B.C.D.【解析】选C。1779年,英格豪斯发现绿叶只有在阳光下产生气体,在黑暗处不产生气体;萨克斯在1864年证明叶片光合作用产生了淀粉;恩格尔曼则是在19世纪80年代用水绵做实验,证明自己的观点;最晚的是鲁宾和卡门在1941年采用同位素标记法,证明光合作用释放的O2来自水,因此C选项是正确的。2.德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时(消耗掉叶片中的淀粉)后,再把叶片
8、的一部分遮光,其余部分曝光。一段时间后,该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理,结果发现遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是 ()本实验未设置对照组有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉A.B.C.D.【解析】选D。该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照;该实验能证明有淀粉的生成,但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉。3.(2021扬州高一检测)19世纪80年代,德国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含带状叶绿体的丝状水绵体上,并在水绵
9、的悬液中放入了好氧细菌,观察好氧细菌在水绵不同区段的聚集情况(如图),以确定该区段水绵光合作用的强度。下列相关叙述错误的是 ()A.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B.好氧细菌聚集较多的区段,水绵的光合作用较弱,导致好氧细菌能够吸收更多光能C.若将装置置于黑暗中,则好氧细菌会在悬浮液中基本均匀分布D.实验中应选用进行有氧呼吸的好氧细菌来检验水绵不同区段光合作用的强弱【解析】选B。本题考查对恩格尔曼实验的分析。通过观察好氧细菌的分布可以判定光合作用的强度。从实验中可见好氧细菌在不同波长的光中分布不同,即水绵对不同波长的光吸收量不同;好氧细菌聚集较多的区段,说明水绵光合作用强,产
10、生的氧气多;若将装置置于黑暗中,水绵无法进行光合作用,没有氧气的释放,则好氧细菌在悬浮液中基本均匀分布。4.下列有关“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述中,错误的是 ()A.研磨时加入碳酸钙可防止叶绿素在酸性条件下分解B.滤纸条的一端剪去两角的目的是使色素带扩散均匀且比较直C.画滤液细线时需迅速重复多画几次以增加色素的含量D.滤纸条上相邻且距离滤液细线最远的两条色素带呈橙黄色和黄色【解析】选C。碳酸钙能中和液泡中酸性物质,防止色素被破坏,A项正确;滤纸条的一端剪去两角的目的是使色素带扩散均匀且比较直,防止色素带不整齐,B项正确;画滤液细线的要求是细、齐、直,待滤液干后,还要重复画几次,C
11、项错误;实验成功后应该可以清晰地看到滤纸条上有四条色素带,从上到下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色),色素带的宽窄与色素含量相关,D项正确。5.(易错题)(2021毕节高一检测)用新鲜小麦叶片做色素的提取和分离实验。将实验得到的色素提取液放在阳光和三棱镜之间,会发现在连续光谱中出现了较为明显的黑带,黑带出现的位置应在 ()A.红光B.蓝紫光C.红光和蓝紫光D.绿光【解析】选C。将实验得到的色素提取液放在阳光和三棱镜之间,由于部分波长的光被色素吸收,所以会发现在连续光谱中出现了较为明显的黑带。因为叶绿素吸收的主要是红光和蓝紫光,类胡萝卜素吸收的主要是
12、蓝紫光,故变暗的区域就是红光和蓝紫光区域,即C正确,A、B、D错误。6.(多选)叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,下列有关叶绿体的叙述正确的是 ()A.叶绿体由两层膜构成,吸收光能的色素分布在内膜上B.能进行光合作用的细胞一定含有叶绿体C.叶绿体中通过类囊体叠合而成基粒增加了膜面积D.叶绿体可以吸收光能用于光合作用释放O2【解析】选C、D。叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上,而不是叶绿体内膜上,A错误;能进行光合作用的细胞不一定含有叶绿体,如蓝细菌,B错误;叶绿体中通过类囊体叠合而成基粒的方式增大了膜面积,C正确;恩格尔曼的实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用释放O2,D正确。二、非选择题
13、(共2题,共26分)7.(12分)(2021渭南高一检测)如图所示为“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的部分材料和用具。请据图回答下列问题:(1)图中步骤加入研钵内的物质:A5 mL,作用是;B少许,作用是使研磨更充分;C少许,作用是。(2)图中步骤将浆糊状的研磨液倒入漏斗中,漏斗底部放有一层。(3)图中步骤剪去两角的作用是,画滤液细线的要求是。(4)图中步骤中的关键是应注意;加盖的目的是;色素带最宽的是,扩散速度最快的是。【解析】(1)研磨时需要加入3种物质:5 mL无水乙醇,作用是溶解色素;加入少许二氧化硅可以使研磨更充分;碳酸钙可以防止叶绿素分子被破坏。(2)过滤研磨液时,漏斗底部不能
14、用滤纸,因为色素可吸附在滤纸上。一般用一层尼龙布过滤。(3)剪去两角的作用是防止两边色素扩散得过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)层析时的关键是不能让层析液没及滤液细线,否则,滤液细线会被层析液溶解,不能分离。由于层析液有毒,而且可以挥发,所以要加盖。色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的,含量越多,色素带越宽,一般植物叶片中叶绿素a含量最多,所以叶绿素a色素带最宽。扩散速度最快的是胡萝卜素,在色素带的最上层。答案:(1)无水乙醇溶解色素二氧化硅碳酸钙防止叶绿素分子被破坏(2)尼龙布(3)防止两边色素扩散过快细、齐、直(4)层析液不能没及滤液细线防止层析液挥发叶绿素a胡萝卜素8.(14分
15、)(2021南通高一检测)如图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: (1)提取色素和分离色素所用的试剂分别是。(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)纸层析法分离色素的原理是。(4)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。【解析】(1)在提取绿色叶片中的色素时要在研钵中加无水乙醇。色素分离的试剂是层析液。(2)滤纸条从上到下依次是:胡萝卜素(最窄)、叶黄素、叶绿
16、素a(最宽)、叶绿素b(第二宽)。据图可知,图2所示共有的色素带为胡萝卜素(最窄)、叶黄素,颜色依次是橙黄色、黄色。韭黄是避光生长,不能合成叶绿素,说明叶绿素的形成需要光。(3)纸层析法分离色素的原理是色素在层析液里的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快。(4)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,在强光下易分解,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。答案:(1)无水乙醇、层析液(2)橙黄色、黄色叶绿素的形成需要光(3)色素在层析液里的溶解度不同,溶解度高
17、的随层析液在滤纸上扩散得快(4)红叶绿素不稳定,在强光下易分解如图1表示叶绿素分子以其侧链插入生物膜结构中,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)。请用以下实验材料用具进行探究。实验材料及用具:水绵、好氧并可以游动的细菌、三棱镜、白色光源、显微镜等。实验原理:水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。实验步骤:取一些好氧并可以游动的细菌放在含有一条水绵的溶液中,制成临时装片。将临时
18、装片置于的环境中。将的光投射到一段水绵上。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上面有叶绿素,应是类囊体膜。(2)由图2可知叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光。(3)实验原理: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来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,观察水绵的聚集部位。实验结果与分析:由实验结果可知两者不完全吻合,因为
19、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: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来判断氧气释放速率即光合效率实验步骤:黑暗无空气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1.情境分析:(1)联系生活:利用叶绿素a分子对不同光的吸收值为载体。(2)设置实验情境:以好氧细菌为标志物设置实验。2.核心素养:(1)科学思维:通过分析图形,考查学生分析综合能力。(2)科学探究:通过该实验训练学生的观察能力、解决问题的能力、制订并实施方案的能力。3.解题助手:(1)准确识图:图2有两个吸收峰,从而判断叶绿素a主要吸收哪种光。(2)熟知好氧细菌的作用: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来判断氧气释放速率即光合效率。