資源簡介

(共71張PPT)
第3課時
葉綠體與光能的捕獲
課標(biāo)要求
1.說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。
2.活動：提取和分離葉綠體中的光合色素。
1.提取和分離葉綠體中的光合色素
(1)實驗原理
詮釋 剖析實驗要點
有機溶劑(如無水乙醇)
溶解度
(2)實驗步驟
二氧化硅
碳酸鈣
擴散均勻
色素種類 色素顏色 色素含量 溶解度 擴散速度
胡蘿卜素 橙黃色 _____ _____ _____
葉黃素 黃色 較少 較高 較快
葉綠素a 藍(lán)綠色 _____ 較低 較慢
葉綠素b 黃綠色 較多 _____ _____
(3)實驗結(jié)果
最少
最高
最多
最快
最低
最慢
異常現(xiàn)象 原因分析
收集到的濾液綠色過淺 ①未加_________，研磨不充分；
②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液____________太少；
③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇)；
④未加_______或加入過少，色素分子被破壞
濾紙條色 素帶重疊 ①濾液細(xì)線不直；
②濾液細(xì)線過粗
濾紙條無 色素帶 ①忘記畫_________；②濾液細(xì)線接觸到________，且時間較長，色素全部溶解到層析液中
(4)實驗出現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因分析
二氧化硅
色素(葉綠素)
濾液細(xì)線
碳酸鈣
層析液
2.葉綠體中色素的吸收光譜分析
由圖可以看出：
400~760 nm
可見光
紅光和藍(lán)紫光
藍(lán)紫光
源于必修1 P87“圖3－2－8”、P88“圖3－2－9”及P87“跨學(xué)科視角”
(1)從葉綠素吸收光譜圖可知：葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍(lán)紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a____(填“寬”或“窄”)。
(2)植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？
寬
提示　這種波長的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有機物。
(3)海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？請根據(jù)材料作答。
材料　藻類中色素種類及光在海水中的分布
藻類 色素種類 含量最多的色素 水層及主要存在的光
綠藻 葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素 葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，反射綠光 淺水層存在紅光和藍(lán)紫光
褐藻 葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素 某種葉黃素主要吸收綠光和藍(lán)紫光，反射紅黃光 中水層存在綠光和藍(lán)紫光
紅藻 葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍(lán)素 藻紅素主要吸收藍(lán)紫光，反射紅光 深水層存在藍(lán)紫光
提示　這與光能的捕獲有關(guān)，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。
3.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用
(1)葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖
光反應(yīng)
暗反應(yīng)
(2)葉綠體的功能
外膜
葉綠體基質(zhì)
暗反應(yīng)
類囊體
色素
光反應(yīng)
光合作用
光束照射
所有受光
源于必修1 P85“積極思維”
(1)恩格爾曼在選材上有什么巧妙之處？
提示　選擇水綿和能運動的好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋排列的帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。
(2)恩格爾曼在實驗設(shè)計上有什么巧妙之處？
提示　沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細(xì)的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結(jié)果。
考向一　實驗的基本原理和過程分析
1.(2023·江蘇南通高三模擬預(yù)測)為了測定葉片葉綠體色素含量，某中學(xué)興趣小組利用兩種方法分別提取菠菜葉片的葉綠體色素，并測定含量，實驗過程如下圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是
A.方法①中的“？”代表的是
SiO2，加入該成分以便研磨
更充分
B.方法①、②中加入CaCO3的作用是保護(hù)葉綠素，提高色素的提取量
C.方法②中沸水浴可破壞膜結(jié)構(gòu)，使色素充分釋放
D.方法②延長沸水浴時間，色素提取更充分
√
突破 強化關(guān)鍵能力
方法①中的“？”代表的
是SiO2，它能破壞細(xì)胞結(jié)
構(gòu)，加入該成分使研磨更
充分，A正確；
方法①、②中加入CaCO3的作用是保護(hù)葉綠素在研磨時不被破壞，提高色素的提取量，B正確；
方法②中沸水浴可破壞
膜上蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，破壞
膜結(jié)構(gòu)，使色素充分釋
放，C正確；
方法②延長沸水浴時間，葉綠體中的色素會被分解，色素提取量變少，D錯誤。
2.(多選)如圖是某同學(xué)用無水乙醇分別提取正常光照和強光照下某種植物等量葉片中的光合色素，然后用層析液進(jìn)行紙層析得到的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列相關(guān)敘述不正確的是
A.實驗研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸鈣
過少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變深
B.實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實
驗效果更好
C.色素分離過程中如果濾液細(xì)線觸及層析液，
會縮短四條色素帶間的距離
D.與正常光照下相比，該植物強光照下葉片會發(fā)黃
√
√
√
實驗研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸鈣(保護(hù)葉綠素)過少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變淺，A錯誤；
實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，會使色素吸附在濾紙上，導(dǎo)致實驗失敗，B錯誤；
色素分離過程中如果濾液細(xì)線觸及層析液，會使色素溶解在層析液中，看不到四條色素帶，C錯誤。
考向二　色素的種類和功能
3.(2023·江蘇鎮(zhèn)江高三模擬)下列關(guān)于植物細(xì)胞中光合色素的說法，正確的是
A.光合色素分布在葉綠體的類囊體膜上
B.Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的微量元素
C.葉綠素對綠光吸收最多，所以葉片呈綠色
D.用紙層析法分離色素時，含量多的色素在濾紙上擴散快
√
Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的大量元素，B錯誤；
葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色，C錯誤；
用紙層析法分離色素時，溶解度高的色素在濾紙上擴散快，D錯誤。
4.高等植物的光合作用依賴光合色素。不同環(huán)境條件下，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”。研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境。圖中②③是兩種葉綠素的吸收光譜。下列關(guān)于葉綠素的敘述，正確的是
A.圖中②和③主要分布在葉綠體的
內(nèi)膜上
B.利用紙層析法分離色素時，③應(yīng)
位于濾紙條的最下端
C.植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于②③主要吸收綠光
D.弱光下②的相對含量增高有利于植物對弱光的利用
√
5.在適宜條件下對黃瓜施以不同氮含量的肥料，測定不同生育期葉片中葉綠素含量，結(jié)果如下表所示。由數(shù)據(jù)可知，下列推測或敘述錯誤的是
氮含量(kg·hm－2) 葉綠素含量(mg·g－1)
苗期 開花坐果期 盛果期 末果期
100 3.38 7.30 9.52 7.12
180 3.38 7.53 11.37 7.88
360 3.48 8.06 12.31 8.34
540 3.54 7.23 11.48 9.62
A.葉片中葉綠素含量常用來表征作物的生長狀況
B.葉綠素含量隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢
C.肥料中氮含量越高，越有利于黃瓜葉片中葉綠素的形成
D.盛果期葉綠素含量較高可能與有機物在果實中積累有關(guān)
√
氮含量(kg·hm－2) 葉綠素含量(mg·g－1)
苗期 開花坐果期 盛果期 末果期
100 3.38 7.30 9.52 7.12
180 3.38 7.53 11.37 7.88
360 3.48 8.06 12.31 8.34
540 3.54 7.23 11.48 9.62
影響葉綠素合成因素的分析
歸納總結(jié)
重溫高考 真題演練
1.(2021·遼寧，2)植物工廠是通過光調(diào)控和通風(fēng)控溫等措施進(jìn)行精細(xì)管理的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，常采用無土栽培技術(shù)。下列有關(guān)敘述錯誤的是
A.可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強度
B.應(yīng)保持培養(yǎng)液與植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同
C.合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量
D.適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度
1
2
3
4
√
5
為保證植物的根能夠正常吸收水分，該系統(tǒng)應(yīng)控制培養(yǎng)液的濃度小于植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，B錯誤。
2.(2019·江蘇，17)如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)細(xì)菌經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是
A.研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素
B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C.在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時，需通風(fēng)操作
D.實驗驗證了該種藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠素b
√
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研磨時加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨
時加入CaCO3過量不會破壞葉綠素，但會影響色素提取
液的純度，A項錯誤；
光合作用色素易溶于有機溶劑不溶于水，故層析液由有
機溶劑配制而成，B項錯誤；
層析液易揮發(fā)，故層析分離時燒杯上要加蓋，C項錯誤；
對照圖示結(jié)果分析可知，該種藍(lán)細(xì)菌中沒有葉黃素和葉綠素b，D項正確。
5
3.(2020·江蘇，6)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是
A.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑
B.研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞
C.研磨時添加石英砂有助于色素提取
D.畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴散
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無水乙醇常作為提取葉綠體色素的溶劑，A項正確；
研磨時要加入碳酸鈣(CaCO3)，可防止葉綠素被破壞，B項錯誤；
研磨時添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C項正確；
畫濾液細(xì)線時要做到細(xì)、直、齊，減少樣液擴散，以保證濾紙條上形成的色素帶清晰、整齊，D項正確。
5
4.(2019·海南，9)下列關(guān)于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是
A.光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能
B.紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a
C.光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能需要有ADP的參與
D.紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用
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光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能，但需要利用光反應(yīng)階段形成的NADPH和ATP，A項正確；
胡蘿卜素不能吸收紅光，B項錯誤；
光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能，需要有ADP和Pi及ATP合酶的參與，C項正確。
5
5.(經(jīng)典高考題)關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是
A.提取葉綠體中的色素，原理是各種色素在層析液中的溶解度不同
B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收
C.紅光和藍(lán)紫光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的
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4
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√
提取葉綠體中的色素，原理是各種色素可以溶解在有機溶劑無水乙醇中，A項錯誤。
一、易錯辨析
1.提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分(　 　)
2.綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴散得越快(　 　)
3.葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光(　 　)
4.植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因為葉片中的葉綠體吸收了綠光(　 　)
5.葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素(　 　)
6.秋天葉片變黃，是葉黃素含量增多導(dǎo)致的(　 　)
7.光合作用需要的色素和酶只分布在葉綠體基粒中(　 　)
五分鐘　查落實
×
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8.沒有葉綠體的生物無法進(jìn)行光合作用(　 　)
9.植物細(xì)胞都含有葉綠體(　 　)
10.在真核細(xì)胞內(nèi)，能進(jìn)行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中
(　 　)
×
×
×
二、填空默寫
1.(必修1 P87)綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類：_______(含量約占3/4)和__________(含量約占1/4)，其中前者包含________(藍(lán)綠色)和________(黃綠色)。后者包含_________(橙黃色)和_______(黃色)。
2.(必修1 P87)葉綠素a和葉綠素b主要吸收______________，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收_______。
3.(必修1 P88)葉綠體是_____________的場所。在它內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的_________，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的____。
葉綠素
類胡蘿卜素
葉綠素a
葉綠素b
胡蘿卜素
葉黃素
藍(lán)紫光和紅光
藍(lán)紫光
進(jìn)行光合作用
色素分子
酶
課時精練
一、單項選擇題
1.霜葉紅于二月花，植物葉子呈現(xiàn)的顏色是各種色素的綜合表現(xiàn)，色素主要存在于液泡和葉綠體中，葉綠體中的色素主要包含兩大類：葉綠素和類胡蘿卜素。下列對高等植物的正常葉子中色素的相關(guān)敘述，正確的是
A.紙層析法分離葉綠體中的色素，最寬和最窄的色素帶分別是黃綠色、橙黃色
B.提取葉綠體中色素可用丙酮作為提取液，用水作為層析液可分離液泡中的色素
C.葉綠素對可見光的吸收有一個高峰，類胡蘿卜素有兩個高峰
D.葉綠體中四種色素都含有N、Mg元素，作用是吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能
√
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紙層析法分離葉綠體中色素，最寬和最窄的色素帶分別是葉綠素a(藍(lán)綠色)和胡蘿卜素(橙黃色)，A錯誤；
液泡中的色素可以溶于水，可用清水作為層析液，B正確；
葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，對可見光的吸收也有兩個峰值，C錯誤；
Mg元素是葉綠體中葉綠素的成分，D錯誤。
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2.(2023·江蘇海安縣實驗中學(xué)高三學(xué)情調(diào)研)采用新鮮菠菜葉片開展“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗下列敘述錯誤的是
A.分離色素這一步操作應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行
B.菠菜葉片液氮處理后再研磨有利于色素的充分釋放
C.層析完畢后應(yīng)迅速記錄實驗結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶劑揮發(fā)
消失
D.畫濾紙條時用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線畫一條細(xì)線，吹干后
在同一位置重復(fù)畫線
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由于層析液易揮發(fā)，且有毒性，因此分離色素這一步應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行，A正確；
菠菜葉片液氮處理后，因缺氧而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，生物膜失去選擇透過性作用，再研磨有利于色素的充分釋放，B正確；
層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會因色素分解而消失，但不會隨層析液揮發(fā)而消失，C錯誤。
3.下列有關(guān)“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的敘述，正確的是
A.提取光合色素時加入SiO2的目的是使研磨充分并保護(hù)色素不被破壞
B.色素在提取液中的溶解度不同，導(dǎo)致色素帶的位置不同
C.對研磨液過濾時需要在玻璃漏斗的基部放一層濾紙
D.畫濾液細(xì)線時要等上一次畫的濾液線干燥后再進(jìn)行畫線
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取色素時加入SiO2的目的是為了研磨充分，加入碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞，A錯誤；
利用色素在層析液中的溶解度不同的原理來分離色素，從而使色素帶的位置不同，B錯誤；
對研磨液過濾時需要在玻璃漏斗的基部放一層尼龍布進(jìn)行過濾，不能用濾紙過濾，C錯誤。
4.(2023·江蘇南京高三模擬)如圖所示的實驗中，試管中色素若是分別來自水稻的葉黃素缺失突變體葉片和缺鎂條件下生長的水稻葉片，則在光屏上形成較明顯暗帶的條數(shù)分別是
A.1、1 B.1、2
C.2、2 D.2、1
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葉黃素缺失的突變體水稻不能合
成葉黃素，而試管中胡蘿卜素和
葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，
則在光屏上形成2條較明顯暗帶；
缺鎂條件下生長的水稻，葉綠素合成受阻，則試管中的類胡蘿卜素吸收藍(lán)紫光，則在光屏上形成1條較明顯暗帶，D正確。
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5.在進(jìn)行光合色素的提取和分離實驗時，取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，將會得到近似同心的四個色素環(huán)，如圖。下列說法錯誤的是
A.通常提取液呈現(xiàn)綠色是因為葉片中葉綠素的
含量比類胡蘿卜素的高
B.提取色素時加入少許CaCO3和SiO2
C.若提取的是缺鎂葉片中的色素，則最外側(cè)兩圈色素環(huán)顏色較淡
D.最外側(cè)兩圈色素環(huán)的色素主要吸收藍(lán)紫光
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鎂是合成葉綠素的原料，若葉片缺鎂，則葉綠素含量少，會使最內(nèi)側(cè)的兩圈色素環(huán)顏色較淡，C錯誤。
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6.(2023·江蘇南通高三學(xué)情調(diào)研)某同學(xué)用菠菜做“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗，分離出五條色素帶，結(jié)果如圖，其中α -葉黃素和紫黃質(zhì)是兩種不同的葉黃素，下列相關(guān)敘述正確的是
A.分離色素的原理是色素易溶于有機溶劑
B.用毛細(xì)吸管吸取色素提取液點樣，需連續(xù)重復(fù)幾次
C.α- 葉黃素在層析液中的溶解度大于紫黃質(zhì)
D.α -葉黃素和紫黃質(zhì)主要吸收藍(lán)紫光和紅光
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分離色素的原理是色素在層析液中的溶解度不同，A錯誤；
畫濾液細(xì)線時，需要利用毛細(xì)吸管反復(fù)多次向濾紙條上轉(zhuǎn)移色素提取液，使實驗結(jié)果更加明顯，但應(yīng)等上一次濾液細(xì)線干后再重復(fù)，不能連續(xù)操作，B錯誤；
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分離色素時，溶解度高的擴散距離遠(yuǎn)，據(jù)圖可知，α－葉黃素在層析液中的溶解度大于紫黃質(zhì)，故擴散距離遠(yuǎn)，C正確；
α－葉黃素和紫黃質(zhì)屬于葉黃素，葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，D錯誤。
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7.如圖表示葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜。下列說法正確的是
A.土壤中缺乏鎂時，植物新葉對
420 nm～470 nm左右波長的光
的利用量比老葉更少
B.用紙層析法分離色素后得到的
色素帶的寬度，反映了色素在
層析液中溶解度的大小
C.葉綠素和類胡蘿卜素吸收的不同波長的光都可以用于光合作用，且在轉(zhuǎn)化光
能過程中會引起葉綠體基質(zhì)pH發(fā)生變化
D.用不同波長的光照射植物葉片，得到的光合作用產(chǎn)物完全相同
√
8.科學(xué)家恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌大量聚集在如圖所示區(qū)域。以下分析正確的是
A.實驗過程中裝片需放置在沒有空氣
的黑暗環(huán)境中是為了設(shè)置自變量
B.水綿光合作用產(chǎn)生的O2能進(jìn)入細(xì)菌
的線粒體與[H]結(jié)合生成H2O
C.圖中細(xì)菌分布的差異是水綿不同區(qū)域光合作用強度不同造成的
D.水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP直接為核DNA復(fù)制提供能量
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由圖可知，好氧細(xì)菌聚集在紅光區(qū)
和藍(lán)紫光區(qū)，這是由于葉綠體中的
色素主要能夠利用這兩種光進(jìn)行光
合作用產(chǎn)生氧氣。實驗過程中不同
顏色的光為自變量，裝片需放置在黑暗環(huán)境中是為了設(shè)置自變量，而沒有空氣是為了排除無關(guān)變量的影響，A錯誤；
細(xì)菌不含有線粒體，B錯誤；
水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP只能供暗反應(yīng)使用，D錯誤。
二、多項選擇題
9.菠菜是常見的一年生草本植物，葉片濃綠，富含多種營養(yǎng)素，且分布廣泛。下列與其有關(guān)生物學(xué)實驗的敘述，正確的是
A.用新鮮的和放置數(shù)天的菠菜進(jìn)行色素的提取和分離實驗時，在層析液
中溶解度最大的色素種類相同
B.利用菠菜葉肉細(xì)胞進(jìn)行質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗時，至少需要使用顯微鏡
觀察3次
C.用高倍鏡觀察菠菜的葉綠體時，最好選下表皮細(xì)胞制作臨時裝片
D.可用體積分?jǐn)?shù)95%的酒精加入適量無水碳酸鈉來代替無水乙醇提取菠
菜葉中的色素
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菠菜下表皮細(xì)胞中無葉綠體，可用菠菜葉下表皮稍帶部分葉肉細(xì)胞觀察葉綠體，C錯誤。
10.(2023·江蘇泰州高三模擬)莧菜葉片細(xì)胞中除了葉綠體含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有機溶劑的花青素(呈現(xiàn)紅色)。某探究小組用體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇提取莧菜葉片中的色素，然后用層析液分離。層析結(jié)束后濾紙條上色素帶由上到下，下列相關(guān)敘述正確的是
A.第4條色素帶對應(yīng)的色素在層析液中溶解度最小
B.第1條色素帶的帶寬比第2條色素帶窄
C.第3條色素帶對應(yīng)的色素是呈現(xiàn)藍(lán)綠色的葉綠素a
D.如果采用圓形濾紙法分離色素，則最外一圈的顏色為紅色
√
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層析結(jié)果會出現(xiàn)5條色素帶，自上而下第1條為橙黃色的胡蘿卜素，第2條為黃色的葉黃素，以上2種色素主要吸收藍(lán)紫光，其中胡蘿卜素的含量最低，故色素帶最窄，第3條為藍(lán)綠色的葉綠素a，第4條為黃綠色的葉綠素b，以上2種色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。因為花青素溶于水，提取時如使用體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇可提取到花青素，同時根據(jù)花青素不溶于有機溶劑的特性和色素分離的原理，紙層析時，濾液細(xì)線上的花青素幾乎不發(fā)生擴散，所以第5條色素帶應(yīng)為紅色的花青素，如果采用圓形濾紙法分離色素，則最外一圈的顏色為胡蘿卜素的顏色(橙黃色)。
11.通常情況下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉(zhuǎn)化可見光，用于光合作用。研究發(fā)現(xiàn)某些藍(lán)細(xì)菌在近紅外光環(huán)境下生長時，含有葉綠素a的光合系統(tǒng)會失效，而含有葉綠素f的光合系統(tǒng)會啟動。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素f能吸收、轉(zhuǎn)化紅外光，用于光合作用。下列有關(guān)敘述不正確的是
A.培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌研究光合作用時，需提供葡萄糖作為碳源
B.葉綠素f主要分布在藍(lán)細(xì)菌葉綠體類囊體膜上
C.葉綠素f能夠吸收、轉(zhuǎn)化紅外光，體現(xiàn)了藍(lán)細(xì)菌對環(huán)境的適應(yīng)
D.在正常光照條件下，藍(lán)細(xì)菌會同時吸收可見光和紅外光進(jìn)行光合作用
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藍(lán)細(xì)菌屬于自養(yǎng)生物，能夠自己合成有機物，故培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌研究光合作用時，不需要提供葡萄糖作為碳源，A錯誤；
藍(lán)細(xì)菌為原核生物，無葉綠體，B錯誤；
在正常光照條件下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉(zhuǎn)化可見光，而不利用紅外光，D錯誤。
A.葉綠素可用無水乙醇提取
B.該實驗設(shè)置了四個實驗組，是一個對比實驗
C.該實驗說明葉綠素在酸性條件下不穩(wěn)定，在堿性條件下穩(wěn)定
D.由該實驗結(jié)果推測，酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力下降
12.為探究pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響，某科研小組進(jìn)行了如表實驗。下列敘述正確的是
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√
√
組號 葉綠素溶液/mL pH 處理時間/min 溶液顏色
① 3.0 8.0 10 綠色
② 3.0 7.0 10 綠色
③ 3.0 6.0 10 黃綠色
④ 3.0 5.0 10 黃褐色
√
根據(jù)色素易溶于有機溶劑的特點，在提取色素時可以加入無水乙醇進(jìn)行色素的提取，A正確；
該實驗設(shè)置了四個實驗組，每個實驗之間形成對照關(guān)系，是一個對比實驗，B正確；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在pH為7或8的環(huán)境中，色素溶液的顏色均為綠色，但這不能說明葉綠素在堿性環(huán)境中穩(wěn)定，堿性增強時色素可能會被破壞，C錯誤；
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根據(jù)實驗結(jié)果可知，酸性環(huán)境下色素溶液的顏色由綠色變成黃綠色或黃褐色，說明色素在酸性條件下可能因穩(wěn)定性較差而被分解，導(dǎo)致含量降低，因此酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力下降，D正確。
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三、非選擇題
13.海洋中的真核藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布依次是淺、中、深。自然狀態(tài)下，它們都能通過光合作用制造有機物。回答下列問題：
(1)綠藻葉綠體中的光合色素可對光能進(jìn)行捕獲，吸收的光能主要有兩方面用途：一是_______________________；二是____________________。
(2)CO2是光合作用的原料之一，紅藻正常生長過程中，其光合作用固定的CO2來自_____________________________________(回答2點即可)。
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將水分解為O2和NADPH
促成ADP和Pi合成ATP
海水環(huán)境中的CO2、細(xì)胞呼吸釋放的CO2
(3)進(jìn)一步研究表明，三種藻類在海水中的垂直分布情況，與它們對光能捕獲的差異有關(guān)，結(jié)果如下表。請利用以下提供的實驗器材，設(shè)計實驗驗證題述說法(要求：寫出簡要實驗思路)：_________________________
_______________________________________________________________
____________________________________________________________。
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不同藻類 綠藻 褐藻 紅藻
主要吸收的光質(zhì) 紅光、藍(lán)紫光 黃光、綠光 藍(lán)光
將水綿、海帶和紫菜分別與好氧細(xì)菌制成臨時裝片，放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，用透過三棱鏡的光分別照射三組臨時裝片，一段時間后觀察好氧細(xì)菌的分布情況
可選擇的實驗材料和器具有：水綿(綠藻)、海帶(褐藻)、紫菜(紅藻)、需氧細(xì)菌、三棱鏡、發(fā)光器、蒸餾水、載玻片、蓋玻片、顯微鏡等。
14.多花黃精是一種生于陰濕的山地灌木叢及林邊草叢中的藥用多年生草本植物。某研究團(tuán)隊研究了不同程度的遮陰對盆栽多花黃精果熟期葉片光合作用特性的影響。結(jié)果如表，其中氣孔導(dǎo)度反映氣孔開放程度，氣孔導(dǎo)度越大，說明氣孔開放程度越大。回答下列問題：
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遮光度 葉綠素a/mg·g－1 葉綠素b/mg·g－1 類胡蘿卜素/mg·g－1 凈光合速率/ μmol·m－2·s－1 氣孔導(dǎo)度/ mol·m－2·s－1 胞間CO2濃度/
μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
遮光度 葉綠素a/mg·g－1 葉綠素b/mg·g－1 類胡蘿卜素/mg·g－1 凈光合速率/μmol·m－2·s－1 氣孔導(dǎo)度/mol·m－2·s－1 胞間CO2濃度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
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(1)不同的色素在層析液中溶解度有差異，其中葉綠素a在層析液中的溶解度_____葉綠素b在層析液中的溶解度。不同色素對不同波長的光的吸收也有差異，其中類胡蘿卜素主要吸收_______。
大于
藍(lán)紫光
遮光度 葉綠素a/mg·g－1 葉綠素b/mg· g－1 類胡蘿卜素/mg·g－1 凈光合速率/μmol· m－2·s－1 氣孔導(dǎo)度/mol· m－2·s－1 胞間CO2濃度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
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(2)該實驗的測量指標(biāo)中，衡量光合作用強弱的重要指標(biāo)是___________。
從表中數(shù)據(jù)可知，該指標(biāo)在________條件下最大。
凈光合速率
60%遮光
遮光度 葉綠素a/mg·g－1 葉綠素b/mg·g－1 類胡蘿卜素/mg·g－1 凈光合速率/ μmol·m－2·s－1 氣孔導(dǎo)度/ mol·m－2·s－1 胞間CO2濃度/
μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
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(3)與對照組相比，35%遮光組氣孔導(dǎo)度較大，而胞間CO2濃度較小。胞間CO2濃度發(fā)生這種變化的原因可能是___________________________________________________。
35%遮光條件下光合作用速率較快，細(xì)胞對CO2的吸收較快
遮光度 葉綠素a/mg·g－1 葉綠素b/mg· g－1 類胡蘿卜素/mg·g－1 凈光合速率/μmol· m－2·s－1 氣孔導(dǎo)度/mol· m－2·s－1 胞間CO2濃度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
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(4)從表中數(shù)據(jù)分析，適當(dāng)遮光條件下葉片通過_______________和_____
_________來提高光合作用速率。
增加葉綠素含量
增大
氣孔導(dǎo)度第3課時　葉綠體與光能的捕獲
課標(biāo)要求　1.說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。2.活動：提取和分離葉綠體中的光合色素。
1．提取和分離葉綠體中的光合色素
(1)實驗原理
(2)實驗步驟
(3)實驗結(jié)果
色素種類 色素顏色 色素含量 溶解度 擴散速度
胡蘿卜素 橙黃色 最少 最高 最快
葉黃素 黃色 較少 較高 較快
葉綠素a 藍(lán)綠色 最多 較低 較慢
葉綠素b 黃綠色 較多 最低 最慢
(4)實驗出現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因分析
異常現(xiàn)象 原因分析
收集到的濾液綠色過淺 ①未加二氧化硅，研磨不充分； ②使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少； ③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇)； ④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞
濾紙條色素帶重疊 ①濾液細(xì)線不直； ②濾液細(xì)線過粗
濾紙條無色素帶 ①忘記畫濾液細(xì)線；②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中
2.葉綠體中色素的吸收光譜分析
由圖可以看出：
源于必修1 P87“圖3－2－8”、P88“圖3－2－9”及P87“跨學(xué)科視角”
(1)從葉綠素吸收光譜圖可知：葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍(lán)紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a寬(填“寬”或“窄”)。
(2)植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？
提示　這種波長的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有機物。
(3)海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？請根據(jù)材料作答。
材料　藻類中色素種類及光在海水中的分布
藻類 色素種類 含量最多的色素 水層及主要存在的光
綠藻 葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素 葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，反射綠光 淺水層存在紅光和藍(lán)紫光
褐藻 葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素 某種葉黃素主要吸收綠光和藍(lán)紫光，反射紅黃光 中水層存在綠光和藍(lán)紫光
紅藻 葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍(lán)素 藻紅素主要吸收藍(lán)紫光，反射紅光 深水層存在藍(lán)紫光
提示　這與光能的捕獲有關(guān)，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。
3．葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用
(1)葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖
(2)葉綠體的功能
源于必修1 P85“積極思維”
(1)恩格爾曼在選材上有什么巧妙之處？
提示　選擇水綿和能運動的好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋排列的帶狀，便于觀察；用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。
(2)恩格爾曼在實驗設(shè)計上有什么巧妙之處？
提示　沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細(xì)的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結(jié)果。
考向一　實驗的基本原理和過程分析
1．(2023·江蘇南通高三模擬預(yù)測)為了測定葉片葉綠體色素含量，某中學(xué)興趣小組利用兩種方法分別提取菠菜葉片的葉綠體色素，并測定含量，實驗過程如下圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．方法①中的“？”代表的是SiO2，加入該成分以便研磨更充分
B．方法①、②中加入CaCO3的作用是保護(hù)葉綠素，提高色素的提取量
C．方法②中沸水浴可破壞膜結(jié)構(gòu)，使色素充分釋放
D．方法②延長沸水浴時間，色素提取更充分
答案　D
解析　方法①中的“？”代表的是SiO2，它能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，加入該成分使研磨更充分，A正確；方法①、②中加入CaCO3的作用是保護(hù)葉綠素在研磨時不被破壞，提高色素的提取量，B正確；方法②中沸水浴可破壞膜上蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，破壞膜結(jié)構(gòu)，使色素充分釋放，C正確；方法②延長沸水浴時間，葉綠體中的色素會被分解，色素提取量變少，D錯誤。
2．(多選)如圖是某同學(xué)用無水乙醇分別提取正常光照和強光照下某種植物等量葉片中的光合色素，然后用層析液進(jìn)行紙層析得到的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．實驗研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸鈣過少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變深
B．實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，實驗效果更好
C．色素分離過程中如果濾液細(xì)線觸及層析液，會縮短四條色素帶間的距離
D．與正常光照下相比，該植物強光照下葉片會發(fā)黃
答案　ABC
解析　實驗研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸鈣(保護(hù)葉綠素)過少，都會導(dǎo)致色素條帶顏色變淺，A錯誤；實驗中對研磨液過濾時，采用濾紙過濾，會使色素吸附在濾紙上，導(dǎo)致實驗失敗，B錯誤；色素分離過程中如果濾液細(xì)線觸及層析液，會使色素溶解在層析液中，看不到四條色素帶，C錯誤。
考向二　色素的種類和功能
3．(2023·江蘇鎮(zhèn)江高三模擬)下列關(guān)于植物細(xì)胞中光合色素的說法，正確的是(　　)
A．光合色素分布在葉綠體的類囊體膜上
B．Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的微量元素
C．葉綠素對綠光吸收最多，所以葉片呈綠色
D．用紙層析法分離色素時，含量多的色素在濾紙上擴散快
答案　A
解析　Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的大量元素，B錯誤；葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色，C錯誤；用紙層析法分離色素時，溶解度高的色素在濾紙上擴散快，D錯誤。
4．高等植物的光合作用依賴光合色素。不同環(huán)境條件下，葉綠素a和葉綠素b之間可以相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”。研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)遮光條件下，葉綠素a/葉綠素b的值會降低，以適應(yīng)環(huán)境。圖中②③是兩種葉綠素的吸收光譜。下列關(guān)于葉綠素的敘述，正確的是(　　)
A．圖中②和③主要分布在葉綠體的內(nèi)膜上
B．利用紙層析法分離色素時，③應(yīng)位于濾紙條的最下端
C．植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于②③主要吸收綠光
D．弱光下②的相對含量增高有利于植物對弱光的利用
答案　D
5．在適宜條件下對黃瓜施以不同氮含量的肥料，測定不同生育期葉片中葉綠素含量，結(jié)果如下表所示。由數(shù)據(jù)可知，下列推測或敘述錯誤的是(　　)
氮含量(kg·hm－2) 葉綠素含量(mg·g－1)
苗期 開花坐果期 盛果期 末果期
100 3.38 7.30 9.52 7.12
180 3.38 7.53 11.37 7.88
360 3.48 8.06 12.31 8.34
540 3.54 7.23 11.48 9.62
A.葉片中葉綠素含量常用來表征作物的生長狀況
B．葉綠素含量隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢
C．肥料中氮含量越高，越有利于黃瓜葉片中葉綠素的形成
D．盛果期葉綠素含量較高可能與有機物在果實中積累有關(guān)
答案　C
歸納總結(jié)　影響葉綠素合成因素的分析
1．(2021·遼寧，2)植物工廠是通過光調(diào)控和通風(fēng)控溫等措施進(jìn)行精細(xì)管理的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，常采用無土栽培技術(shù)。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強度
B．應(yīng)保持培養(yǎng)液與植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同
C．合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量
D．適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度
答案　B
解析　為保證植物的根能夠正常吸收水分，該系統(tǒng)應(yīng)控制培養(yǎng)液的濃度小于植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，B錯誤。
2．(2019·江蘇，17)如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)細(xì)菌經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是(　　)
A．研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素
B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C．在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時，需通風(fēng)操作
D．實驗驗證了該種藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠素b
答案　D
解析　研磨時加入CaCO3的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨時加入CaCO3過量不會破壞葉綠素，但會影響色素提取液的純度，A項錯誤；光合作用色素易溶于有機溶劑不溶于水，故層析液由有機溶劑配制而成，B項錯誤；層析液易揮發(fā)，故層析分離時燒杯上要加蓋，C項錯誤；對照圖示結(jié)果分析可知，該種藍(lán)細(xì)菌中沒有葉黃素和葉綠素b，D項正確。
3．(2020·江蘇，6)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是(　　)
A．提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑
B．研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞
C．研磨時添加石英砂有助于色素提取
D．畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴散
答案　B
解析　無水乙醇常作為提取葉綠體色素的溶劑，A項正確；研磨時要加入碳酸鈣(CaCO3)，可防止葉綠素被破壞，B項錯誤；研磨時添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C項正確；畫濾液細(xì)線時要做到細(xì)、直、齊，減少樣液擴散，以保證濾紙條上形成的色素帶清晰、整齊，D項正確。
4．(2019·海南，9)下列關(guān)于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是(　　)
A．光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能
B．紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a
C．光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能需要有ADP的參與
D．紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用
答案　B
解析　光合作用的暗反應(yīng)階段不能直接利用光能，但需要利用光反應(yīng)階段形成的NADPH和ATP，A項正確；胡蘿卜素不能吸收紅光，B項錯誤；光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能，需要有ADP和Pi及ATP合酶的參與，C項正確。
5．(經(jīng)典高考題)關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是(　　)
A．提取葉綠體中的色素，原理是各種色素在層析液中的溶解度不同
B．構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收
C．紅光和藍(lán)紫光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的
答案　A
解析　提取葉綠體中的色素，原理是各種色素可以溶解在有機溶劑無水乙醇中，A項錯誤。
一、易錯辨析
1．提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分(　×　)
2．綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴散得越快(　×　)
3．葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光(　×　)
4．植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因為葉片中的葉綠體吸收了綠光(　×　)
5．葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素(　√　)
6．秋天葉片變黃，是葉黃素含量增多導(dǎo)致的(　×　)
7．光合作用需要的色素和酶只分布在葉綠體基粒中(　×　)
8．沒有葉綠體的生物無法進(jìn)行光合作用(　×　)
9．植物細(xì)胞都含有葉綠體(　×　)
10．在真核細(xì)胞內(nèi)，能進(jìn)行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中(　×　)
二、填空默寫
1．(必修1 P87)綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類：葉綠素(含量約占3/4)和類胡蘿卜素(含量約占1/4)，其中前者包含葉綠素a(藍(lán)綠色)和葉綠素b(黃綠色)。后者包含胡蘿卜素(橙黃色)和葉黃素(黃色)。
2．(必修1 P87)葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。
3．(必修1 P88)葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。在它內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。
課時精練
一、單項選擇題
1．霜葉紅于二月花，植物葉子呈現(xiàn)的顏色是各種色素的綜合表現(xiàn)，色素主要存在于液泡和葉綠體中，葉綠體中的色素主要包含兩大類：葉綠素和類胡蘿卜素。下列對高等植物的正常葉子中色素的相關(guān)敘述，正確的是(　　)
A．紙層析法分離葉綠體中的色素，最寬和最窄的色素帶分別是黃綠色、橙黃色
B．提取葉綠體中色素可用丙酮作為提取液，用水作為層析液可分離液泡中的色素
C．葉綠素對可見光的吸收有一個高峰，類胡蘿卜素有兩個高峰
D．葉綠體中四種色素都含有N、Mg元素，作用是吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能
答案　B
解析　紙層析法分離葉綠體中色素，最寬和最窄的色素帶分別是葉綠素a(藍(lán)綠色)和胡蘿卜素(橙黃色)，A錯誤；液泡中的色素可以溶于水，可用清水作為層析液，B正確；葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，對可見光的吸收也有兩個峰值，C錯誤；Mg元素是葉綠體中葉綠素的成分，D錯誤。
2．(2023·江蘇海安縣實驗中學(xué)高三學(xué)情調(diào)研)采用新鮮菠菜葉片開展“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗下列敘述錯誤的是(　　)
A．分離色素這一步操作應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行
B．菠菜葉片液氮處理后再研磨有利于色素的充分釋放
C．層析完畢后應(yīng)迅速記錄實驗結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶劑揮發(fā)消失
D．畫濾紙條時用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線畫一條細(xì)線，吹干后在同一位置重復(fù)畫線
答案　C
解析　由于層析液易揮發(fā)，且有毒性，因此分離色素這一步應(yīng)在通風(fēng)好的條件下進(jìn)行，A正確；菠菜葉片液氮處理后，因缺氧而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，生物膜失去選擇透過性作用，再研磨有利于色素的充分釋放，B正確；層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會因色素分解而消失，但不會隨層析液揮發(fā)而消失，C錯誤。
3．下列有關(guān)“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的敘述，正確的是(　　)
A．提取光合色素時加入SiO2的目的是使研磨充分并保護(hù)色素不被破壞
B．色素在提取液中的溶解度不同，導(dǎo)致色素帶的位置不同
C．對研磨液過濾時需要在玻璃漏斗的基部放一層濾紙
D．畫濾液細(xì)線時要等上一次畫的濾液線干燥后再進(jìn)行畫線
答案　D
解析　取色素時加入SiO2的目的是為了研磨充分，加入碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞，A錯誤；利用色素在層析液中的溶解度不同的原理來分離色素，從而使色素帶的位置不同，B錯誤；對研磨液過濾時需要在玻璃漏斗的基部放一層尼龍布進(jìn)行過濾，不能用濾紙過濾，C錯誤。
4．(2023·江蘇南京高三模擬)如圖所示的實驗中，試管中色素若是分別來自水稻的葉黃素缺失突變體葉片和缺鎂條件下生長的水稻葉片，則在光屏上形成較明顯暗帶的條數(shù)分別是(　　)
A．1、1 B．1、2
C．2、2 D．2、1
答案　D
解析　葉黃素缺失的突變體水稻不能合成葉黃素，而試管中胡蘿卜素和葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，則在光屏上形成2條較明顯暗帶；缺鎂條件下生長的水稻，葉綠素合成受阻，則試管中的類胡蘿卜素吸收藍(lán)紫光，則在光屏上形成1條較明顯暗帶，D正確。
5．在進(jìn)行光合色素的提取和分離實驗時，取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，將會得到近似同心的四個色素環(huán)，如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A．通常提取液呈現(xiàn)綠色是因為葉片中葉綠素的含量比類胡蘿卜素的高
B．提取色素時加入少許CaCO3和SiO2
C．若提取的是缺鎂葉片中的色素，則最外側(cè)兩圈色素環(huán)顏色較淡
D．最外側(cè)兩圈色素環(huán)的色素主要吸收藍(lán)紫光
答案　C
解析　鎂是合成葉綠素的原料，若葉片缺鎂，則葉綠素含量少，會使最內(nèi)側(cè)的兩圈色素環(huán)顏色較淡，C錯誤。
6．(2023·江蘇南通高三學(xué)情調(diào)研)某同學(xué)用菠菜做“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗，分離出五條色素帶，結(jié)果如圖，其中α 葉黃素和紫黃質(zhì)是兩種不同的葉黃素，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．分離色素的原理是色素易溶于有機溶劑
B．用毛細(xì)吸管吸取色素提取液點樣，需連續(xù)重復(fù)幾次
C．α 葉黃素在層析液中的溶解度大于紫黃質(zhì)
D．α 葉黃素和紫黃質(zhì)主要吸收藍(lán)紫光和紅光
答案　C
解析　分離色素的原理是色素在層析液中的溶解度不同，A錯誤；畫濾液細(xì)線時，需要利用毛細(xì)吸管反復(fù)多次向濾紙條上轉(zhuǎn)移色素提取液，使實驗結(jié)果更加明顯，但應(yīng)等上一次濾液細(xì)線干后再重復(fù)，不能連續(xù)操作，B錯誤；分離色素時，溶解度高的擴散距離遠(yuǎn)，據(jù)圖可知，α－葉黃素在層析液中的溶解度大于紫黃質(zhì)，故擴散距離遠(yuǎn)，C正確；α－葉黃素和紫黃質(zhì)屬于葉黃素，葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，D錯誤。
7．下圖表示葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜。下列說法正確的是(　　)
A．土壤中缺乏鎂時，植物新葉對420 nm～470 nm左右波長的光的利用量比老葉更少
B．用紙層析法分離色素后得到的色素帶的寬度，反映了色素在層析液中溶解度的大小
C．葉綠素和類胡蘿卜素吸收的不同波長的光都可以用于光合作用，且在轉(zhuǎn)化光能過程中會引起葉綠體基質(zhì)pH發(fā)生變化
D．用不同波長的光照射植物葉片，得到的光合作用產(chǎn)物完全相同
答案　C
8．科學(xué)家恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌大量聚集在如圖所示區(qū)域。以下分析正確的是(　　)
A．實驗過程中裝片需放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中是為了設(shè)置自變量
B．水綿光合作用產(chǎn)生的O2能進(jìn)入細(xì)菌的線粒體與[H]結(jié)合生成H2O
C．圖中細(xì)菌分布的差異是水綿不同區(qū)域光合作用強度不同造成的
D．水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP直接為核DNA復(fù)制提供能量
答案　C
解析　由圖可知，好氧細(xì)菌聚集在紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)，這是由于葉綠體中的色素主要能夠利用這兩種光進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣。實驗過程中不同顏色的光為自變量，裝片需放置在黑暗環(huán)境中是為了設(shè)置自變量，而沒有空氣是為了排除無關(guān)變量的影響，A錯誤；細(xì)菌不含有線粒體，B錯誤；水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP只能供暗反應(yīng)使用，D錯誤。
二、多項選擇題
9．菠菜是常見的一年生草本植物，葉片濃綠，富含多種營養(yǎng)素，且分布廣泛。下列與其有關(guān)生物學(xué)實驗的敘述，正確的是(　　)
A．用新鮮的和放置數(shù)天的菠菜進(jìn)行色素的提取和分離實驗時，在層析液中溶解度最大的色素種類相同
B．利用菠菜葉肉細(xì)胞進(jìn)行質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗時，至少需要使用顯微鏡觀察3次
C．用高倍鏡觀察菠菜的葉綠體時，最好選下表皮細(xì)胞制作臨時裝片
D．可用體積分?jǐn)?shù)95%的酒精加入適量無水碳酸鈉來代替無水乙醇提取菠菜葉中的色素
答案　ABD
解析　菠菜下表皮細(xì)胞中無葉綠體，可用菠菜葉下表皮稍帶部分葉肉細(xì)胞觀察葉綠體，C錯誤。
10．(2023·江蘇泰州高三模擬)莧菜葉片細(xì)胞中除了葉綠體含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有機溶劑的花青素(呈現(xiàn)紅色)。某探究小組用體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇提取莧菜葉片中的色素，然后用層析液分離。層析結(jié)束后濾紙條上色素帶由上到下，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．第4條色素帶對應(yīng)的色素在層析液中溶解度最小
B．第1條色素帶的帶寬比第2條色素帶窄
C．第3條色素帶對應(yīng)的色素是呈現(xiàn)藍(lán)綠色的葉綠素a
D．如果采用圓形濾紙法分離色素，則最外一圈的顏色為紅色
答案　BC
解析　層析結(jié)果會出現(xiàn)5條色素帶，自上而下第1條為橙黃色的胡蘿卜素，第2條為黃色的葉黃素，以上2種色素主要吸收藍(lán)紫光，其中胡蘿卜素的含量最低，故色素帶最窄，第3條為藍(lán)綠色的葉綠素a，第4條為黃綠色的葉綠素b，以上2種色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。因為花青素溶于水，提取時如使用體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇可提取到花青素，同時根據(jù)花青素不溶于有機溶劑的特性和色素分離的原理，紙層析時，濾液細(xì)線上的花青素幾乎不發(fā)生擴散，所以第5條色素帶應(yīng)為紅色的花青素，如果采用圓形濾紙法分離色素，則最外一圈的顏色為胡蘿卜素的顏色(橙黃色)。
11．通常情況下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉(zhuǎn)化可見光，用于光合作用。研究發(fā)現(xiàn)某些藍(lán)細(xì)菌在近紅外光環(huán)境下生長時，含有葉綠素a的光合系統(tǒng)會失效，而含有葉綠素f的光合系統(tǒng)會啟動。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素f能吸收、轉(zhuǎn)化紅外光，用于光合作用。下列有關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌研究光合作用時，需提供葡萄糖作為碳源
B．葉綠素f主要分布在藍(lán)細(xì)菌葉綠體類囊體膜上
C．葉綠素f能夠吸收、轉(zhuǎn)化紅外光，體現(xiàn)了藍(lán)細(xì)菌對環(huán)境的適應(yīng)
D．在正常光照條件下，藍(lán)細(xì)菌會同時吸收可見光和紅外光進(jìn)行光合作用
答案　ABD
解析　藍(lán)細(xì)菌屬于自養(yǎng)生物，能夠自己合成有機物，故培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌研究光合作用時，不需要提供葡萄糖作為碳源，A錯誤；藍(lán)細(xì)菌為原核生物，無葉綠體，B錯誤；在正常光照條件下，光合作用依賴葉綠素a來收集、轉(zhuǎn)化可見光，而不利用紅外光，D錯誤。
12．為探究pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響，某科研小組進(jìn)行了如表實驗。下列敘述正確的是(　　)
組號 葉綠素溶液/mL pH 處理時間/min 溶液顏色
① 3.0 8.0 10 綠色
② 3.0 7.0 10 綠色
③ 3.0 6.0 10 黃綠色
④ 3.0 5.0 10 黃褐色
A.葉綠素可用無水乙醇提取
B．該實驗設(shè)置了四個實驗組，是一個對比實驗
C．該實驗說明葉綠素在酸性條件下不穩(wěn)定，在堿性條件下穩(wěn)定
D．由該實驗結(jié)果推測，酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力下降
答案　ABD
解析　根據(jù)色素易溶于有機溶劑的特點，在提取色素時可以加入無水乙醇進(jìn)行色素的提取，A正確；該實驗設(shè)置了四個實驗組，每個實驗之間形成對照關(guān)系，是一個對比實驗，B正確；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在pH為7或8的環(huán)境中，色素溶液的顏色均為綠色，但這不能說明葉綠素在堿性環(huán)境中穩(wěn)定，堿性增強時色素可能會被破壞，C錯誤；根據(jù)實驗結(jié)果可知，酸性環(huán)境下色素溶液的顏色由綠色變成黃綠色或黃褐色，說明色素在酸性條件下可能因穩(wěn)定性較差而被分解，導(dǎo)致含量降低，因此酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力下降，D正確。
三、非選擇題
13．海洋中的真核藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布依次是淺、中、深。自然狀態(tài)下，它們都能通過光合作用制造有機物。回答下列問題：
(1)綠藻葉綠體中的光合色素可對光能進(jìn)行捕獲，吸收的光能主要有兩方面用途：一是________________________________；二是________________________________。
(2)CO2是光合作用的原料之一，紅藻正常生長過程中，其光合作用固定的CO2來自________________________________________________________(回答2點即可)。
(3)進(jìn)一步研究表明，三種藻類在海水中的垂直分布情況，與它們對光能捕獲的差異有關(guān)，結(jié)果如下表。請利用以下提供的實驗器材，設(shè)計實驗驗證上述說法(要求：寫出簡要實驗思路)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
不同藻類 綠藻 褐藻 紅藻
主要吸收的光質(zhì) 紅光、藍(lán)紫光 黃光、綠光 藍(lán)光
可選擇的實驗材料和器具有：水綿(綠藻)、海帶(褐藻)、紫菜(紅藻)、需氧細(xì)菌、三棱鏡、發(fā)光器、蒸餾水、載玻片、蓋玻片、顯微鏡等。
答案　(1)將水分解為O2和NADPH　促成ADP和Pi合成ATP　(2)海水環(huán)境中的CO2、細(xì)胞呼吸釋放的CO2　(3)實驗思路：將水綿、海帶和紫菜分別與好氧細(xì)菌制成臨時裝片，放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，用透過三棱鏡的光分別照射三組臨時裝片，一段時間后觀察好氧細(xì)菌的分布情況
14．多花黃精是一種生于陰濕的山地灌木叢及林邊草叢中的藥用多年生草本植物。某研究團(tuán)隊研究了不同程度的遮陰對盆栽多花黃精果熟期葉片光合作用特性的影響。結(jié)果如表，其中氣孔導(dǎo)度反映氣孔開放程度，氣孔導(dǎo)度越大，說明氣孔開放程度越大。回答下列問題：
遮光度 葉綠素a/mg·g－1 葉綠素b/mg·g－1 類胡蘿卜素/mg·g－1 凈光合速率/μmol·m－2·s－1 氣孔導(dǎo)度/mol·m－2·s－1 胞間CO2濃度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
(1)不同的色素在層析液中溶解度有差異，其中葉綠素a在層析液中的溶解度________葉綠素b在層析液中的溶解度。不同色素對不同波長的光的吸收也有差異，其中類胡蘿卜素主要吸收________________。
(2)該實驗的測量指標(biāo)中，衡量光合作用強弱的重要指標(biāo)是_________________________。
從表中數(shù)據(jù)可知，該指標(biāo)在________條件下最大。
(3)與對照組相比，35%遮光組氣孔導(dǎo)度較大，而胞間CO2濃度較小。胞間CO2濃度發(fā)生這種變化的原因可能是_______________________________________________。
(4)從表中數(shù)據(jù)分析，適當(dāng)遮光條件下葉片通過____________________和________________來提高光合作用速率。
答案　(1)大于　藍(lán)紫光　(2)凈光合速率　60%遮光　(3)35%遮光條件下光合作用速率較快，細(xì)胞對CO2的吸收較快　(4)增加葉綠素含量　增大氣孔導(dǎo)度

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