生物必修1《分子与细胞》一 捕获光能的色素和结构当堂达标检测题

5.4.1  捕获光能的色素和结构

一、选择题

1.（2019·江苏卷，17）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（　　）

A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素

B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液

C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作

D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b

2.（2020·昆明市摸底调研）下列关于叶绿体中色素的叙述，错误的是（　　）

A.叶绿体中的色素能够溶解在无水乙醇中

B.类胡萝卜素主要吸收红光进行光合作用

C.叶绿体中的色素主要分布在类囊体的薄膜上

D.叶绿体中不同的色素在层析液中的溶解度是不同的

3.（2017·全国卷Ⅲ，3）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。下列叙述错误的是（　　）

A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成

B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制

C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示

D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的

4.（2016·全国卷Ⅱ，4改编）关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（　　）

A.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上

B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收

C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用

D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的

5.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是（　　）

A.绿叶中的色素只能溶解在无水乙醇中

B.层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液

C.制备滤纸条时用圆珠笔画横线更方便

D.若研磨绿叶时没有加入碳酸钙，则提取不到光合色素

6.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的使用情况如下表所示（“＋”表示使用，“－”表示未使用），其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为（　　）

A.①②③④   B.②④①③

C.④②③①   D.③②①④

7．（2017·全国Ⅲ，3）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。下列叙述错误的是（　　）

A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成

B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制

C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示

D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的

8．（2020·河北省唐山市高三一模）下表是科研人员测得大棚中某草莓在补充X光和Y光后叶片色素含量及果实产量的部分数据。下列分析错误的是（　　）

A.大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化

B．Y光组叶片颜色比对照组偏黄

C．X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组

D．补充Y光更有利于提高大棚草莓产量

9.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”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2～3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

10.在进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验时，不让层析液没及滤液细线的原因是（　　）

A.滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果

B.滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散

C.色素会溶解在层析液中而使实验失败

D.滤纸上的几种色素会混合起来不分散

11.某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”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组实验结果如下图所示，第④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.①可能是未加碳酸钙而得到的实验结果

B.②可能是因用水取代了无水乙醇而得到的实验结果

C.③可能是因未加二氧化硅而得到的实验结果

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

12.下列关于光合色素的叙述，错误的是（　　）

A.叶绿素a和叶绿素b都含碳、氢、氧、氮、镁元素

B.胡萝卜素在提取液中的溶解度最大

C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光

D.在洋葱管状叶的叶肉细胞中光合色素分布在类囊体薄膜上

二、非选择题

13.下图是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图回答下列问题：

①　　②　　③　　　④

（1）图中步骤①加入研钵内的物质为A.________5～10 mL，作用是________；B.________少许，作用是使研磨充分；C.________少许，作用是________________。

（2）图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有____________。

（3）图中步骤③剪去两角的作用是___________        _____，画滤液细线的要求是____________________________________________________。

（4）图中步骤④中加盖的目的是________________；色素带最宽的是________，扩散速度最快的是________。

（5）秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量约3/4的________和________分解，从而显示出________和________的颜色。

14.美国科学家恩格尔曼利用一种绿藻（这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体）研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻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：

     A.黑暗中　 B．白光下　 C．不同颜色的光点下

（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了________。

（2）该实验证实了光合作用的场所是________，吸收光能的色素和与光合作用有关的酶分别分布在____________________、________________。

（3）恩格尔曼进行装置C的实验的目的是什么？__________，在________点的细菌特别多。

15.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。

（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），通过上图的结果发现白桦叶绿素含量随____________而增加，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/叶绿素a的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增大了白桦叶绿素b/叶绿素a的值。通过高中课本________________实验可以验证该结论。你的实验证据是_____________________________。

参考答案

1.答案：D

解析：研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏，A错误；层析液由有机溶剂配制而成，B错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C错误；对照图示结果分析可知，该种蓝藻中没有叶黄素和叶绿素b，D正确。

2.答案：B

解析：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，A正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误；叶绿体中的色素主要分布在类囊体的薄膜上，C正确；叶绿体中不同的色素在层析液中的溶解度是不同的，可利用纸层析法进行分离，D正确。

3.答案：A

解析：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。

4.答案：C

解析：H2O的光解发生在类囊体薄膜上，因为类囊体薄膜上含有与光反应有关的酶和色素，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。

5.答案：B

解析：绿叶中的色素能溶解在丙酮、无水乙醇等有机溶剂中，A错误；层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，B正确；圆珠笔笔油中有色素，因此制备滤纸条时应该用铅笔画横线，C错误；碳酸钙的作用是防止色素被破坏，因此没有加入碳酸钙会导致层析后滤纸条上的叶绿素带颜色较浅，D错误。

6.答案：B

解析：甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学由于未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应①；丁同学由于未加SiO2，导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应③。故B正确。

7.答案：A

解析：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B项正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C项正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D项正确。

8.答案：B

解析：根据表格分析可知，在补充X光和Y光后，X光组和Y光组的色素含量变化不一样，说明植株在不同光照下会做出适应性变化，A正确；Y光组叶绿素总量增加，比对照组偏绿，B错误；根据单株果的数量和质量能推测出Y光组植株制造的有机物量高于X光组，所以X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组，C正确；根据表格分析，Y光组制造的有机物量高于X光组，所以补充Y光更有利于提高大棚草莓产量，D正确。

9.C　解析：在进行“绿叶中色素的提取和分离”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，再重复画线1～2次，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。

10.C　解析：叶绿体中的各种色素能够溶于有机溶剂，若在层析时，层析液没及滤纸条上的滤液细线，色素就会溶解在层析液中，导致层析后得不到色素带。

11.D　解析：①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；③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。

12.B　解析：胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，B项错误。

13.解析：（1）研磨时需要加入3种物质：5～10 mL无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅，作用是可以增大摩擦力，以便充分研磨使细胞和叶绿体破碎；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。（2）过滤研磨液时，漏斗基部通常使用单层尼龙布而不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上。（3）剪去滤纸两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。（4）4种色素在层析液中溶解度不同导致各种色素在滤纸条上的扩散速度不同，从而达到分离色素的目的。由于层析液有毒，且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由各种色素含量不同造成的，且色素的含量越多，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的色素带最宽。（5）叶绿素不稳定，易分解，而叶黄素和胡萝卜素较稳定，故秋天树叶会由绿变黄。

答案：

（1）无水乙醇   　溶解色素   　二氧化硅　  碳酸钙　   防止色素被破坏　

（2）单层尼龙布　

（3）防止色素带扩散不整齐　          细、齐、直　

（4）防止层析液挥发　      叶绿素a     　 胡萝卜素　

（5）叶绿素a             　叶绿素b　      胡萝卜素　          叶黄素

14.解析：（1）白光的光质较为均匀，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）通过螺旋状的叶绿体与需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的薄膜上，而酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体的基质中。（3）C实验中自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光点的需氧细菌远远多于绿光点的。

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　            类囊体上和基质中

（3）找出不同颜色的光对光合作用的影响              　红光和蓝光

15.解析：（1）叶绿素分布在叶绿体类囊体的薄膜上。由图读出叶绿素含量随遮光程度的增加而增加。叶绿素含量的增加，可从叶绿素的合成和分解两个角度分析。（2）通过色素的提取和分离实验，比较遮光组和全光组叶片色素提取和分离后，黄绿色色素带（叶绿素b）与蓝绿色色素带（叶绿素a）宽度的比值可证明遮光处理增大了白桦树叶片中叶绿素b/叶绿素a的值。

答案：

（1）叶绿体类囊体薄膜     　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）绿叶中色素的提取和分离         　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遮光组大于非遮光组