光合作用在叶绿体中进行——含光合色素的提取与分离实验

[A级　新教材落实与巩固]

1．叶绿体中呈蓝绿色的色素是(　C　)

A．胡萝卜素    B．叶黄素

C．叶绿素a    D．叶绿素b

【解析】叶绿素a呈蓝绿色，C项正确，A、B、D三项均错误。

2．实验中要达到下列目的所选用的药物依次是(　B　)

①为了保护色素　②为了溶解各种色素　③为了研磨充分　④促使各种色素在滤纸上扩散

A．95%的乙醇、碳酸钙、二氧化硅、层析液

B．碳酸钙、95%的乙醇、二氧化硅、层析液

C．二氧化硅、95%的乙醇、碳酸钙、层析液

D．碳酸钙、二氧化硅、层析液、95%的乙醇

【解析】①在研磨过程中，为了保护色素，需要加入少量的碳酸钙；②色素不溶于水而溶于有机溶剂，所以为了溶解各种色素，需要加入适量的95%的乙醇；③为了研磨充分，需要加入少量的二氧化硅；④由于各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，所以用层析液促使各种色素在滤纸上扩散。

3．下列关于光合作用的叙述，不正确的是(　C　)

A．能进行光合作用的生物被称为自养生物

B．光合作用过程的实质是一个氧化还原的过程

C．光合作用过程可以看作是需氧呼吸的逆转

D．绿色植物光合作用的场所是叶绿体

【解析】光合作用不是细胞呼吸的逆反应，它们的反应场所、过程、条件等均不相同。

4．如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素(　A　)

A.叶绿素、类胡萝卜素    B．类胡萝卜素、叶绿素

C．叶黄素、叶绿素a    D．叶绿素a、叶绿素b

【解析】叶绿素能吸收短波的蓝紫光和长波的红光，类胡萝卜素主要吸收短波的蓝紫光。

5．下列关于光合膜与光合色素的说法，正确的是(　D　)

A.原核生物细胞中没有光合膜

B．含有光合色素的生物膜有类囊体膜、细胞膜和液泡膜

C．Mg是组成光合色素的必需元素

D．叶绿体中含有多种黄色、橙色和红色的色素，合称为类胡萝卜素

【解析】原核生物细胞中也有光合膜，如蓝细菌有光合膜能进行光合作用；液泡膜中不含光合色素；Mg是叶绿素的必需元素，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg。

6．下列关于光合色素的说法，完全正确的是(　A　)

A．类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，一般不吸收红外光

B．水稻在收获时节时，叶片中的叶绿素总量一定大于类胡萝卜素总量

C．提取叶绿体中的色素时，需加入少许的SiO2、碳酸钙、适量95%的乙醇和适量层析液

D．四种光合色素中叶绿素a含量最多，所以在层析液中的溶解度最大

【解析】类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，一般不吸收红外光，A正确；水稻在收获时节时，叶片已经变黄，因此叶片中的叶绿素总量应该小于类胡萝卜素总量，B错误；提取叶绿体中的色素时，需加入少许的SiO2、CaCO3和适量95%的乙醇，不需要加入层析液，分离色素时需要用到层析液，C错误；四种光合色素中胡萝卜素的溶解度最大，所以随着层析液扩散的速度最快，D错误。

7．白光经三棱镜散射后分解成七种可见光照在丝状绿藻上，可发现原来分散在缺氧环境中的好氧性细菌(　B　)

A．渐渐聚集在绿光和黄光区，原因是该区域细菌光合作用强

B．渐渐聚集在红光和蓝紫光区，原因是该区域丝状绿藻光合作用强，O2浓度高

C．渐渐聚集在红光和蓝紫光区，原因是该区域丝状绿藻光合作用强，合成有机物多

D．均匀分布在各个光区，原因是好氧细菌大量消耗O2，使丝状绿藻光合速率加快

【解析】阳光经三棱镜散射后就会分解成七色光，由于色素主要吸收红光和蓝紫光，因此在红光和蓝紫光照射处的绿藻光合作用强，产生的氧气多，导致聚集着较多的好氧细菌。综上所述，B正确，A、C、D错误。

8．下列关于用新鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述中，正确的是(　B　)

A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素

B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合色素

C．为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好

D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发而消失

【解析】应该在研磨叶片前加入CaCO3，A项错误；即使菜叶剪碎不够充分，叶绿体色素也可以溶解在乙醇中进而提取出光合色素，B项正确；新鲜菠菜中含有较多水分，因此不能为获得10 mL提取液而一次性加入10 mL乙醇，C项错误；层析完毕后，叶绿素条带不会随溶剂挥发而消失，D项错误。

9．如图表示某同学做“光合色素的提取与分离”实验的改进装置。下列相关叙述错误的是(　D　)

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．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆

D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈蓝绿色

【解析】层析液应倒入培养皿中，A正确；滤液应滴在a处，不能滴在b处，否则色素会溶解到层析液中，B正确；实验结果是得到四个不同颜色的同心圆，从外向内依次是橙色、黄色、蓝绿色、黄绿色，所以，最小的一个圆呈黄绿色，C正确，D错误。

10．下面是“光合色素的提取与分离”实验的部分材料和用具。据图回答下列问题：

(1)图中步骤①加入研钵内的物质为：A__95%的乙醇__2～3 mL，作用是__溶解色素__；B__二氧化硅__少许，作用是使研磨充分；C__碳酸钙__少许，作用是__防止叶绿素被破坏__。

(2)图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有__单层尼龙布__。

(3)图中步骤③剪去两角的作用是__防止色素带扩散不整齐__，画滤液细线的要求是__细、齐、直__。

(4)图中步骤④中加盖的目的是__防止层析液挥发__；色素带最宽的是__叶绿素a__，扩散速度最快的是__胡萝卜素__。

【解析】(1)研磨时需要加入3种物质：2～3 mL 95%的乙醇，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以便充分研磨；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。

[B级　素养养成与评价]

11．关于叶绿体中的类囊体的叙述正确的是(　D　)

A．叶绿体中的一个个基粒就是一个个类囊体

B．全部光合色素都分布在类囊体的双层薄膜上

C．组成各基粒的类囊体之间没有结构上的联系

D．基粒和类囊体极大地扩大了光合作用的反应面积

【解析】叶绿体中的类囊体堆叠形成基粒，A错误；全部光合色素都分布在类囊体的单层薄膜上，B错误；组成各基粒的类囊体之间具有结构上的联系，C错误；基粒和类囊体极大地扩大了光合作用的反应面积，D正确。

12．韭菜完全在黑暗中生长，因无阳光供给，不能合成叶绿素进行光合作用，就会变成黄色，称之为“韭黄”。提取并分离韭黄叶片色素，与正常韭菜叶相比，层析带只有上端两条色素带。下列对实验操作和结果的分析，不正确的是(　D　)

A．用95%的乙醇溶解提取色素

B．提取色素加入SiO2增强研磨效果

C．分离色素用纸层析法

D．韭黄色素溶解度比叶绿素低

【解析】叶绿体中的色素易溶于有机溶剂中，可以用95%的乙醇溶解提取色素，A正确；提取色素时加入SiO2使研磨充分，B正确；分离色素用的是纸层析法，C正确；韭黄中的色素只有胡萝卜素和叶黄素，两种色素在层析液中的溶解度都高于叶绿素，D错误。

13．高等植物的光合作用依赖光合色素。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”。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，不正确的是(　C　)

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，②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①②对绿光吸收多

D．①和②主要分布在叶绿体的类囊体膜上

【解析】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，②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①②对绿光吸收少，绿光大多被反射，C错误；①叶绿素b和②叶绿素a主要分布在叶绿体的类囊体膜上，D正确。

14．某同学将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、萃取物和色素混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如甲图所示)，色素混合液含叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素。分离后能够说明该萃取物最可能是胡萝卜素的是(　B　)

【解析】根据题意可知，5为色素混合液，含有叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由于溶解度不同，在滤纸上扩散速率不同，从上往下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，对应题图，1位置是叶绿素b，2位置是叶绿素a，3位置是叶黄素，4位置是胡萝卜素，所以，根据图形分析如果出现B中所示的色素带时，说明萃取物中最可能含有胡萝卜素。综上所述，B正确，A、C、D错误。

15．为探究天然食用色素的提取条件，某研究小组取等量相同品种的红枣，用某种溶剂提取红枣中水溶性的红色素，用紫外光谱仪测定不同温度下提取液的吸光度(吸光度越大，红色素含量越高)，实验结果如下图所示。下列分析不合理的是(　B　)

A.该实验中提取时间是无关变量，应保持相同且适宜

B．据图可知提取红色素的最适温度在60～70 ℃之间

C．提取红枣中的红色素与提取胡萝卜素的溶剂不相同

D．实验目的是探究温度对红枣中红色素提取量的影响

【解析】该实验中提取时间是无关变量，应保持相同且适宜，A正确；据图可知提取红色素的最适温度在60～80 ℃之间，B错误；红色素为水溶性的，提取红枣中的红色素与提取胡萝卜素的溶剂不相同，C正确；实验目的是探究温度对红枣中红色素提取量的影响，D正确。

16．为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大，表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响，某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验，实验结果如下表。下列有关叙述错误的是(　C　)

A.提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂

B．加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益

C．据表可知，用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多

D．若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小

【解析】色素提取的原理是光合色素可以溶于有机溶剂，A正确。据表中信息可知，加入二氧化硅达到目数一定值时(如200)，对于叶绿素b的含量也有促进作用；加入二氧化硅使叶绿素a的含量增加，故对叶绿素a、b的提取有益，B正确。分析数据可知，二氧化硅为20目时，叶绿素总量为0.53＋0.08＝0.61 mg/g；二氧化硅为50目时，叶绿素总量为0.61＋0.09＝0.70  mg/g；二氧化硅为100目时，叶绿素总量为0.48＋0.11＝0.59  mg/g，二氧化硅为200目时，叶绿素总量为0.47＋0.32＝0.79  mg/g，对比可知二氧化硅为200目时叶绿素总量最高，C错误。碳酸钙可保护叶绿素，防止叶绿素在酸性条件下被分解，未加碳酸钙则提取的叶绿素变少，表中数据均减小，D正确。

17．为探究pH对叶绿素稳定性的影响，某科研小组进行了如下实验。下列叙述错误的是(　C　)

A.叶绿素可用95%的乙醇提取

B．该实验设置了四个实验组，是一个对比实验

C．该实验说明叶绿素在酸性条件下不稳定，在碱性条件下稳定

D．由该实验结果推测，酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降

【解析】根据色素易溶于有机溶剂，在提取色素时可以加入95%的乙醇进行色素的提取，A正确；该实验设置了四个实验组，每个实验之间形成对照关系，是一个对比实验，B正确；根据表中数据可知，酸性环境下色素溶液的颜色由绿色变成黄绿色或黄褐色，说明酸性环境下的叶绿素可能因稳定性较差而被分解，在pH为7或8的环境中，色素溶液的颜色均为绿色，但这不能说明叶绿素在碱性环境中不会被破坏，如碱性增强时色素可能会被破坏，C错误；根据实验结果可知，酸性环境下色素溶液的颜色由绿色变成黄绿色或黄褐色，说明色素在酸性条件下可能因稳定性较差而被分解，导致含量降低，因此酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降，D正确。

18．为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响，进行了相关实验，结果如图：

回答下列问题：

(1)本实验的因变量是__叶绿素相对含量__。由图中曲线对比可知，经__光＋0__℃__处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显，这将直接导致光反应中叶绿素吸收的__红光和蓝紫__光减少而降低光合速率。由此推知，若遇到较低温天气，除升温方法外，可对植物进行__遮光__处理以减少叶绿素的损失。

(2)提取上述四组该植物叶片中的色素时，为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的__碳酸钙__。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离，结果发现，第4组得到的色素带中，从上到下的第__三、四__条色素带均明显变窄。

(3)若用不同波长的光照射叶绿素a 提取液并测定__吸光率__，可得到叶绿素a 的吸收光谱。

【解析】(1)根据曲线图分析可知，自变量为有无光照、温度，因变量为叶绿素相对含量。由图中曲线对比可知，4曲线(经低温0 ℃＋光照处理)的植物叶片中叶绿素含量下降最为明显。这将导致叶绿素吸收的蓝紫光和红光减少而降低光合速率。由此推知，若遇到较低温天气，适度升温或遮光处理均可减少该植物叶片中叶绿素损失。(2)为防止色素被破坏，研磨时可加入适量的碳酸钙。第4组得到的色素带中，叶绿素含量较少，因此从上到下的第三、四条色素带(叶绿素a、叶绿素b)均明显变窄。(3)若用不同波长的光照射叶绿素a提取液并测定吸光率，可得到叶绿素a的吸收光谱。