2020-2021学年第五节 光合作用将光能转化为化学能习题

课时分层作业(十四)　叶绿体与光合色素

(建议用时：40分钟)

题组一　光合色素提取和分离

1．下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述中不正确的是(　　)

A．提取的原理是叶绿素和类胡萝卜素都易溶于有机溶剂

B．研磨时加入二氧化硅更有助于叶肉细胞的破碎

C．用毛细吸管均匀地在滤纸条上画出一条滤液细线

D．滤纸条上的滤液细线应浸入层析液以更好的分离色素

D　[提取的原理是叶绿素和类胡萝卜素都易溶于有机溶剂如无水乙醇、丙酮等，通过过滤提取，A正确；研磨过程中加入二氧化硅能增大摩擦，更有助于叶肉细胞的破碎，B正确；用毛细吸管吸少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并重复2～3次，每次等上一次干以后再重复画，C正确；把画好细线的滤纸条插入层析液中，滤液细线不能触及层析液，不能摇晃，D错误。]

2．下列关于高等植物叶绿体中光合色素的叙述，不正确的是(　　)

A．提取色素研磨时加入少许CaCO3，可防止叶绿素被破坏

B．叶绿体中的色素能够溶解在95%的酒精中

C．利用层析法可分离4种光合色素

D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光

D　[加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；用95%的酒精提取叶绿体中的色素，B正确；由于不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，所以利用层析法可分离4种叶绿体色素，C正确；由于绿色植物几乎不吸收绿色光，所以植物的叶片一般呈现绿色，D错误。]

3．关于光合色素提取和分离实验的叙述，正确的是(　　)

A．菠菜绿叶可被用作色素提取的材料，在使用前用清水浸泡清洗提取效果会更好

B．加入少许CaCO3能避免类胡萝卜素被破坏

C．色素分离的原理是色素易溶解于层析液

D．用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时(从上往下)第2条色带缺失

D　[由于色素不溶于水，所以不能将绿叶用水进行清洗，否则会降低色素在提取液中的含量，A错误；加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏，而不是避免类胡萝卜素被破坏，B错误；色素分离的原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，C错误；用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时(从上往下)第2条色带缺失，D正确。故本题选择D选项。]

4．叶绿体中色素的提取和分离的实验结果得到的色素带自上而下的顺序是(　　)

A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b

B．叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b

C．叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素、叶绿素b

D．叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a

A　[“绿叶中色素的提取和分离”实验中，溶解度最高，在滤纸条上扩散速度最快的是橙黄色的胡萝卜素；溶解度最低，在滤纸条上扩散速度最慢的是黄绿色的叶绿素b。因此，实验结果得到的色素带自上而下的顺序是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。]

5．某生物兴趣小组对教材中色素提取和分离的实验步骤进行了改进，采用水浴加热法提取叶绿体中色素，主要操作如下图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．加入碳酸钙的作用是防止色素被破坏

B．可以用蒸馏水代替95%的酒精提取叶绿体中的色素

C．水浴加热，用玻棒搅拌可加快色素的溶解

D．用纸层析法分离色素时，画好的滤液细线不能触及层析液

B　[加入碳酸钙的作用是防止色素被破坏，A正确；绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，但不能溶解在蒸馏水中，因此不能用蒸馏水代替95%的酒精提取叶绿体中的色素，B错误；水浴加热，用玻棒搅拌，有助于细胞的破裂，可加快色素的溶解，C正确；滤液细线中含有的色素能够溶解在层析液中，所以用纸层析法分离色素时，画好的滤液细线不能触及层析液，D正确。]

6．如图所示叶绿体色素提取和分离实验的部分材料和用具。据图回答下列问题：

(1)图中步骤①加入研钵内的物质：A 95%的酒精10 mL，作用是________________。

(2)图中步骤②将糨糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放入________________。

(3)画滤液细线的要求是________________。

(4)色素带最宽的是________________，扩散速率最快的是________________。

解析：(1)步骤①研磨时需要加入3种物质：10 mL的95%的酒精，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素中的镁被氢取代，破坏叶绿素，研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上。一般用一层尼龙布过滤。(3)画滤液细线的要求是细、齐、直，防止色素带重叠。(4)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带最宽。扩散速率最快的是胡萝卜素，在色素带的最上层。

答案：(1)溶解色素　(2)单层尼龙布　(3) 细、齐、直　(4)叶绿素a　胡萝卜素

题组二　叶绿体与光合色素

7．下列关于黑藻细胞中叶绿素的说法，不正确的是(　　)

A．可吸收640～660 nm波长的光进行光合作用

B．可利用纸层析法分离叶绿素a和叶绿素b

C．分布在叶绿体内膜和基粒上

D．土壤中缺少氮或镁时，会影响叶绿素的合成

C　[叶绿素主要吸收红光和蓝紫光进行光合作用，640～660 nm波长的光为红光，故叶绿素可吸收640～660 nm波长的光进行光合作用，A正确；叶绿素a和叶绿素b在层析液中的溶解度不同，溶解度大的在滤纸条上扩散的速度快，所以可利用纸层析法分离叶绿素a和叶绿素b，B正确；叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体内膜上没有光合色素，C错误；叶绿素的组成元素有C、H、O、N、Mg，土壤中缺少氮或镁时，会影响叶绿素的合成，进而影响光合作用的速率，D正确。]

8．将提取的绿叶中色素滤液装入试管中，一束白光穿过该滤液后经三棱镜对光进行色散，颜色明显减弱的光谱是(　　)

A．绿光　　　　　 B．黄光

C．红光、蓝紫光 D．紫外光

C　[叶绿体中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以将叶绿体色素提取液装入试管，让一束白光穿过该滤液后再经三棱镜对光进行色散，由于色素吸收红光和蓝紫光，使得光谱的颜色明显减弱。]

9．下图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、叶绿体色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。以下对该图的分析错误的是(　　)

A．图示表明叶绿素 a主要吸收红光和蓝紫光

B．总吸收光谱是代表叶绿体四种色素对光能的吸收

C．图示表明只有叶绿素 a吸收的光能才能用于光合作用

D．总吸收光谱与光合作用光谱基本一致，说明叶绿体色素吸收光能都能参与光合作用

C　[蓝紫光的波长在440～460 nm，红光的波长在660～680 nm，图示表明叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，A正确；总吸收光谱代表叶绿体中4种色素对光能的吸收，B正确；图示表明叶绿体中4种色素吸收的光能都能用于光合作用，C错误；总吸收光谱与光合作用光谱基本一致，说明叶绿体色素吸收的光能都能参与光合作用，D正确。]

10．下图1表示叶绿素分子以其侧链插入到生物膜结构中，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：①水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。

②______________________________________________________________。

实验步骤：①取一些好氧并可以游动的细菌放在一条水绵的溶液中，制成临时装片。

②将临时装片置于________________的环境中。

③通过________________的光投射到一段水绵上。

④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上面有色素应是类囊体薄膜。(2)由图可知叶绿素主要吸收400～500 nm的蓝紫光和650～700 nm红光。(3)实验原理中因为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判断氧气释放速率即光合速率。

实验步骤：临时装片应放置在黑暗且无空气环境中，然后将光照即通过三棱镜的光照射到一段水绵上，观察水绵的聚集部位。由实验结果可知两者不是完全相同，因为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作用色素共同作用的结果。

答案：(1)类囊体薄膜　(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判断氧气释放速率即光合速率。

实验步骤：黑暗无空气　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作用色素共同作用的结果。

11．图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则图②所示结果最有可能来自于(　　)

A．生长的洋葱管状叶　 B．生长的柳树幼叶

C．培养的衣藻 D．秋冬的银杏叶

D　[图②中缺失下面两条色素带，即缺乏叶绿素，故最可能是变黄的叶片。]

12．下列有关叶绿体中色素提取与分离实验及创新改进的说法中，不合理的是(　　)

A．设计一个对照实验，一组在研磨前加CaCO3，另一组不加，然后按规定步骤研磨成细观察现象，可探究CaCO3加与不加对实验的影响

B. 秋季使用黄色或红色叶片做实验材料可以证明叶片中不含叶绿素

C. 把滤液细线画的宽一点做层析可以探究滤液细线的宽度对实验的影响

D. 用不同量的绿叶作实验，实验不同浓度的滤液对实验结果的影响可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响

B　[探究CaCO3加与不加对实验的影响中，自变量是是否加CaCO3，因此一组在研磨前加CaCO3，另一组不加，然后按规定步骤研磨成细观察现象，A正确；植物细胞叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，而红色叶片的颜色是因为液泡中的花青素，与叶绿体中的色素无关，B错误；把滤液细线画的宽一点做层析，与正常宽度做对比，可以探究滤液细线的宽度对实验的影响，C正确；用不同量的绿叶作实验，实验不同浓度的滤液对实验结果的影响可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响，D正确。]

13．为探究不同时间北方某乔木叶片中光合色素含量的变化情况，某实验小组进行了相关实验，结果如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A．若研磨时不加碳酸钙，则滤纸条上各色素带均变窄

B．叶绿素和类胡萝卜素对光的吸收完全不同

C．7～11月份，植株中叶绿素含量与类胡萝卜素的含量呈负相关

D．调查期间，影响叶片叶绿素含量下降的主要因素可能是光照和温度

D　[若研磨时不加碳酸钙，可导致部分叶绿素被破坏，滤纸条上与叶绿素a和叶绿素b对应的色素带会变窄，A错误；叶绿素和类胡萝卜素对光的吸收不完全相同，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，B错误；分析曲线可知：7～11月份，植株中叶绿素含量与类胡萝卜素的含量不呈负相关，C错误；叶绿素的合成需要光，寒冷时，叶绿素分子易被破坏，因此调查期间，影响叶片叶绿素含量下降的主要因素可能是光照和温度，D正确。]

14．下图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程，下列叙述错误的是(　　)

A．可以用95%的酒精提取光合色素

B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同

C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照

D．实验结果②吸收光谱最明显的差异出现在红外光区

D　[色素能溶解在95%的酒精等有机溶剂中，所以可用95%的酒精等提取色素，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，B正确；实验结果①中共有的色素带的颜色是黄色和橙黄色，则分别是叶黄素和胡萝卜素，说明叶绿素合成需要光照，C正确；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，所以实验结果②吸收光谱最明显的差异出现在红光区，D错误。]

不能根据题目情境信息发现问题

15．新型保健食品螺旋藻是一种蓝藻，通常认为它是光合自养型生物。近年来人们发现螺旋藻也能利用有机碳进行混合营养生长，且光合速率得到提高。研究人员以酸醋盐作为补充有机碳源，研究其对钝顶螺旋藻光合色素含量的影响。实验结果如下表

不同醋酸钠浓度下螺旋藻中主要色素含量(mg/g)

请回答下列问题：

(1)提取光合色素时可以用___________作为提取液。

(2)本实验的因变量为_____________________ 。

(3)由上表数据可知：___________________________，其中对_______的影响最为显著。据此推测，补充醋酸盐之所以能提高螺旋藻的光合速率，是因为____________________________________。

解析：(1)色素为有机物，可以用有机溶剂95%的酒精提取。(2)根据实验目的，自变量为不同浓度醋酸钠，因变量为光合色素含量。(3)据表格分析，与对照组对照，一定浓度醋酸钠，有利于提高螺旋藻光合色素含量。补充一定浓度醋酸钠，叶绿素a含量变化最大。光合作用要依赖色素吸收光能作为动力，故光合色素含量上升有利光合作用。

答案：(1)95%的酒精　(2)光合色素含量　(3)一定浓度醋酸钠，有利于提高螺旋藻光合色素含量　叶绿素a　光合色素增加，能吸收更多光能进行光合作用