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第4讲　捕获光能的色素和结构
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　捕获光能的色素
1.绿叶中色素的提取和分离
（1）实验原理
（2）实验步骤
（3）实验结果及分析
2.叶绿体中色素的吸收光谱分析
由图可以看出：

1.植物叶片呈现绿色是因为含有绿色的色素，黄化叶片和白化叶片不含叶绿素。（必修1 P97正文） （　√　）
2.未加入CaCO3 ，叶绿素会被破坏。（必修1 P98～99 探究·实践） （　√　）
3.色素可以用无水乙醇进行分离。（必修1 P98～99 探究·实践） （　×　 ）
4.叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。（必修1 P99图5－12） （　√　）
√
√
×
√

1.（必修1 P98探究·实践拓展）某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
提示：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
2.（必修1 P101拓展应用1拓展）海洋中绿藻、褐藻、红藻在海水中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层，从水层透光与植物光能捕获两个层面解释其中的原因。
提示：藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。

结合实验原理及过程，考查科学探究
能力
1.如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。下列相关叙述正确的是（　　）
A.实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深
B.实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好
C.色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离
D.与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄
解析：D　实验研磨操作中若加入的二氧化硅（研磨充分）或碳酸钙（保护叶绿素）过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，看不到四条色素带，C错误；由题图可知，该植物在强光照下胡萝卜素含量偏高，所以叶片会发黄，D正确。

　 “绿叶中色素的提取和分离”实验中的异常现象分析
（1）收集到的滤液绿色过浅
①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇）；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
②滤液细线过粗。
（3）滤纸条无色素带
①忘记画滤液细线；
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
（2）滤纸条色素带重叠
①滤液细线不直；
围绕光合色素的种类和功能，考查
科学思维能力
2.叶绿体内的类囊体膜上色素可以分为两类：一类是绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，主要是完成吸收和传递光能的作用；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。下列相关叙述错误的是（　　）
A.通常用无水乙醇提取叶绿体内的色素
B.叶黄素和胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
C.处于特殊状态的叶绿素a实现了光能的转变
D.植物生长过程中缺P会导致光合速率下降
解析：B　叶绿体中色素能溶于有机物溶剂，但不溶于水，因此实验中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素，A正确；叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误；少数特殊状态的叶绿素a既能捕获光能，又能将光能转换为电能，实现了光能的转变，C正确；植物生长过程中缺P会影响ATP和NADPH的合成，光合速率下降，所以在生产中应适时追施P肥，D正确。
考点二　叶绿体的功能和光合作用的探究历程
1.叶绿体的结构适于进行光合作用
（1）叶绿体的结构模式图
（2）叶绿体的功能
2.探索光合作用原理的部分实验

1.生物光合作用的场所不一定是叶绿体，没有叶绿体的生物也可以是自养型生物。（必修1 P100正文） （　√　）
2.叶绿体中的色素主要分布在叶绿体内膜上，酶分布于类囊体膜上和叶绿体基质中。（必修1 P101正文） （　×　）
3.夏天叶片呈绿色是叶片吸收绿光导致的，秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。（必修1 P101概念检测1） （　×　）
√
×
×

1.（必修1 P100～101思考·讨论）下面是恩格尔曼的第二个实验示意图，若用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液，再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上，一段时间后，需氧细菌分布有何特点？
提示：三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱，水绵不同部位的光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。
2.（必修1 P102～103思考·讨论）希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，请说明理由。
提示：水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。
3.（必修1 P102～103思考·讨论）模拟鲁宾、卡门的实验时，能对同一实验中的CO2 和H2O 同时进行标记吗，为什么？
提示：不能，若CO2和H2O中的氧均标记，则无法分辨氧气的来源。

围绕叶绿体的结构和功能，
考查生命观念
1.如图为叶绿体结构模式图。叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体结构和功能的叙述，错误的是（　　）
A.①④分别为外膜和内膜，具有选择透过性的功能特点
B.②为基粒，类囊体的薄膜上含有与光合作用有关的色素和酶
C.③为叶绿体基质，与光合作用无关
D.光合作用的酶分布在②③上
解析：C　①是叶绿体外膜，②是基粒，③是基质，④是内膜，光反应在基粒的类囊体薄膜上进行，暗反应在基质中进行。
结合光合作用的探究历程，考查科学
思维与科学探究能力
2.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析错误的是（　　）
A.实验过程中装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量
B.需氧细菌聚集多的原因是光合作用制造的有机物多
C.图中细菌分布的差异是水绵在不同区域光合作用强度不同造成的
D.水绵的叶绿体螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行
解析：B　该实验中光照为自变量，氧气为无关变量，故实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中是为了设置自变量和无关变量，A正确；需氧细菌聚集多的原因是氧气多，B错误；图中细菌分布的差异是由于水绵不同区域光合作用强度不同造成的，C正确；水绵的叶绿体螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行，便于实验结果的观察，D正确。
3.植物学家希尔发现：离体的叶绿体中加入“氢接受者”，如二氯酚吲哚酚（DCPIP），光照条件下依然能释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。为了验证该过程，研究者在密闭条件下进行如表实验。下列实验分析不合理的是（　　）
溶液种类 A试管 B试管 C试管 D试管
叶绿体悬浮液 1 mL — 1 mL —
DCPIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL
0.5 mol/L蔗糖溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL
光照条件 光照 光照 黑暗 黑暗
上层液体颜色 无色 蓝色 蓝色 蓝色
注：“—”表示未加入
A.实验结束后A组试管中叶绿体有（CH2O）的产生
B.使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是避免叶绿体吸水涨破
C.A与C的比较可以说明光照是氢产生的条件
D.设置B和D试管是为了说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色
解析：A　据表分析，蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2，无还原性NADPH还原C3，实验结束后A组试管中叶绿体无（CH2O）的产生，A错误；叶绿体是具膜细胞器，使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是避免叶绿体吸水涨破，B正确；A（有光照）与C（无光照）比较（其他条件均相同）可以说明光照是氢产生的条件，C正确；设置B和D试管是为了说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色，D正确。
02
真题体验·感悟高考

从科学探究角度，考查叶绿体中色素
的提取和分离
1.（2021·北京高考）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（　　）
A.研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B.利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C.依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D.利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
解析：C　肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A正确；不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，故可粗提取DNA，B正确；依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误；蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D正确。
2.（2020·江苏高考）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（　　）
A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.研磨时添加石英砂有助于色素提取
D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
解析：B　叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。
3.（江苏经典高考题）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细菌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.实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
解析：D　研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素，但会影响色素提取液的纯度，A错误；光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液应选用有机溶剂，而生理盐水和磷酸盐缓冲液为无机溶剂，B错误；层析液易挥发，故进行层析时要用培养皿覆盖烧杯，C错误；比较题图所示分离结果可知，该种蓝细菌没有叶黄素和叶绿素b，D正确。
4.（经典高考题）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
解析：A　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，A错误；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，B正确；作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；叶绿素吸收640～660 nm的红光，导致水光解释放O2，D正确。
从科学思维角度，考查捕获光能
的色素
5.（2022·湖北高考）某植物的2种黄叶突变体表现型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g－1），结果如表。下列有关叙述正确的是（　　）
植林类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
解析：D　两种突变体的出现增加了遗传（基因）多样性，但并无生殖隔离，仍为同一物种，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由表中两种突变体的叶绿素、类胡萝卜素的含量可判断，突变体1比突变体2吸收红光的能力更强，B错误；根据题干信息可知，两种黄叶突变体的表型相似，表中两种突变体的光合色素含量有差异，可能是同一基因突变方向不同导致的，所以不能确定是由不同基因的突变所致，C错误；分析表中数据可知，与野生型相比，黄叶突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值都大幅度下降，由此可推断，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，导致突变体的叶片呈黄色，D正确。
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1.下列关于光合色素的叙述，正确的是（　　）
A.都能吸收红光 B.都含有镁元素
C.都溶于有机溶剂 D.都分布在类囊体膜上
解析：C　光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，A错误；类胡萝卜素不含镁元素，B错误；光合色素都能溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇等有机溶剂提取光合色素，C正确；真核细胞中的光合色素都分布在类囊体膜上，但原核细胞中的光合色素分布在光合片层上，D错误。
2.某生物兴趣小组利用韭菜、韭黄进行相关实验，纸层析法分离色素的结果如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.韭黄中缺少叶黄素、胡萝卜素
B.韭菜中含量最多的色素呈蓝绿色
C.图中每种色素都能吸收蓝紫光
D.色素分离实验时溶解度越高随层析液在滤纸上扩散得越快，反之则越慢
解析：A　韭黄中缺少叶绿素a和叶绿素b，A错误；根据题图可知，韭菜中含量最多的色素是第三条，即叶绿素a，其颜色为蓝绿色，B正确；叶绿体a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此图中每种色素都能吸收蓝紫光，C正确；色素分离的原理是不同的色素在层析液中溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，溶解度越高随层析液在滤纸上扩散得越快，反之则越慢，D正确。
3.在科学家对光合作用的探索历程中，下列叙述错误的是（　　）
A.恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用是发生在叶绿体的受光部位
B.希尔发现离体叶绿体在适当条件下，可以发生水的光解并产生氧气
C.阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随
D.鲁宾和卡门利用同位素示踪法，证明光合作用中释放的氧气来自二氧化碳
解析：D　恩格尔曼采用水绵、需氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体，A正确；希尔发现离体叶绿体在适当条件下，可以发生水的光解并产生氧气，B正确；阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随，C正确；鲁宾和卡门采用同位素示踪法进行实验证明光合作用释放的氧气来自水，D错误。
4.下列关于高等植物叶绿体色素的叙述，正确的是（　　）
A.叶绿体色素是相关基因的表达产物
B.叶绿素的合成需要光信号的诱导
C.类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
D.叶绿体色素易溶于水并参与水的光解
解析：B　叶绿体色素的化学本质不是蛋白质，不是相关基因的表达产物，A错误；叶绿素的合成需要光信号的诱导，B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，C错误；叶绿体色素不易溶于水但能溶解在有机溶剂中，D错误。
5.从菠菜叶中提取叶绿体，在没有CO2的情况下，向叶绿体悬液中加入NADP钠盐，发现光照条件下有O2产生。下列说法错误的是（　　）
A.从菠菜叶中提取叶绿体时应加入无水乙醇
B.叶绿体悬液的渗透压应与叶绿体的渗透压相近
C.结果表明光反应与暗反应是两个相对独立的过程
D.伴随着O2的释放，光能可转移到NADPH中
解析：A　叶绿体属于细胞器，分离细胞器的方法是差速离心法，色素易溶于有机溶剂，从叶绿体中提取色素时可加入无水乙醇，A错误；为了在实验操作过程中保持各种细胞器正常的形态结构，该实验所用叶绿体悬液的渗透压应与叶绿体的渗透压相近，B正确；CO2是暗反应的原料，产物是糖类等有机物，O2是光反应的产物，在没有CO2的情况下，向叶绿体悬液中加入NADP钠盐，发现光照条件下有O2产生，说明光反应与暗反应是两个相对独立的过程，C正确；光合作用的光反应阶段有O2的产生，且伴随着O2的释放，光能可转移到NADPH中，D正确。
6.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验，得到下表结果。下列相关叙述，错误的是（　　）
层析液 色素1 色素2 色素3 色素4
移动距离/cm 8.00 7.60 4.24 1.60 0.80
迁移率 —— 0.95 0.53 0.20 0.10
注：迁移率＝色素移动距离/层析液移动距离。
A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4
C.4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4
D.迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光
解析：D　绿叶中色素的提取和分离实验中，如果没有无水乙醇，可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠作为提取液，A正确；色素提取液呈绿色主要是由于含有叶绿素a和叶绿素b，两者在层析液中的溶解度较低，扩散距离较近，可对应表中的色素3、4，B正确；各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，则4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4，C正确；迁移率为0.95和0.53的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素，两者主要吸收可见光中的蓝紫光，D错误。
7. 卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是（　　）
资料 推论
（1）将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3 ①
（2）经过5 s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖 ②
（3）在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加 ③
（4）当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降 ④
A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物
B.推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖
C.推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物
D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物
解析：A　根据光照时间缩短至几分之一秒的结果可知，C3是CO2被固定的第一个产物，A符合题意；结合（1）（2）可知，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B不符合题意；根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知，C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C不符合题意；根据光照停止后，C3明显增加，C5明显下降可知，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D不符合题意。
8.（不定项）科研人员以中华蚊母树为试验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。相关叙述正确的是（　　）
提取方法 叶绿素a/mg·g－1 叶绿素b/mg·g－1 总叶绿素/mg·g－1
方法1（液氮法） 0.55 0.17 0.72
方法2（研磨法） 0.49 0.16 0.65
方法3（浸提法） 0.16 0.13 0.29
A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关
B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素
C.方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素
D.三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素
解析：ABD　方法1（液氮法）提取率高，叶绿素释放彻底，损伤少，说明与细胞破碎充分，操作时间短有关，A正确；方法2（研磨法）提取率低，因为研磨不彻底，用尼龙布过滤时会损失一定量的色素，B正确；延长提取时间可以充分提取色素，而光照强度不影响色素的提取，C错误；三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，进而提取色素，D正确。
二、非选择题
9. 小球藻是一种单细胞藻类，常用于光合作用的相关研究。回答下列问题：
实验 18O的比例 H2O KHCO3和K2CO3 O2
1 0.85 0.61 0.86
2 0.20 0.40 0.20
3 0.20 0.57 0.20
（1）为研究光合作用释放的O2来源于什么物质，鲁宾等以小球藻为实验材料，用18O标记的K2CO3、KHCO3、H2O进行了三组实验，结果如表所示。分析表中数据可知光合产物O2中的氧来源于 　　　　 ，判断依据是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。实验中小球藻光合作用所需CO2来源于 　　　　　　　　　　　　　　　　 （填场所）。若在光源和小球藻之间放置红色滤光片而获得单一波长的红光，则小球藻产生O2的速率将 　　　　 。
解析：（1）根据表格的数据，由于O2中18O的比例与H2O中18O的比例基本一致，所以可以判定光合产物O2中的氧来源于H2O；光合作用需要的CO2可以来源于细胞外（外部环境）和线粒体（通过呼吸作用产生CO2），植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光，如果只用红光照射，则光合作用速率降低。
答案：（1）H2O　O2中18O的比例与H2O中18O的比例基本一致　细胞外、线粒体　降低　
（2）为研究光合作用中碳的同化和去向，卡尔文等用14CO2处理小球藻不同时间，随后 　　　　　　 （填“停止光照”“加热杀死小球藻”或“停止光照或加热杀死小球藻”）从而终止反应。通过双向纸层析分离小球藻中的有机物，进行放射自显影处理后形成若干斑点，每个斑点对应一种化合物，结果如图所示。据甲图分析，含量最多的化合物最可能是 　　　　 （填图中字母）。已知，点样处位于如图滤纸的左下角；双向纸层析是第一次层析后，将滤纸旋转90度进行第二次层析的方法；层析液中溶解度越大的物质在滤纸上扩散得越快。据图分析两次层析过程中使用 　　　　 （填“相同”或“不同”）的层析液，判断依据是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（2）为研究光合作用中碳的同化和去向，卡尔文等用14CO2处理小球藻不同时间，随后加热杀死小球藻，防止反应继续进行，如果停止光照，小球藻还是会进行短时间的暗反应，固定CO2；用纸层析法分离有机物的原理是不同物质在层析液中的溶解度不同从而分离，而各种物质的含量是依据物质在滤纸上的宽度判断的，从图甲中可以看出，A物质宽度最大，所以A物质含量最多。从图中可以看出，若干斑点（表示的不同的物质）在水平方向上的扩散距离无明显差异，而在垂直方向上差异明显，扩散的距离表示溶解度的大小，例如在第一次层析时，B的距离大于D，而第二次层析，D的扩散速度大于B，说明用双向纸层析时，两次层析使用的不同的层析液。
答案：（2）加热杀死小球藻　A　不同　若干斑点在水平方向上的扩散距离无明显差异，而在垂直方向上差异明显（或若干斑点在垂直方向扩散距离无明显差异，而在水平方向上差异明显）
10. 浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验：
Ⅰ.光合色素的提取、分离和含量测定
（1）在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，包括叶绿素和 　　　　　 。在细胞中，这些光合色素分布在 　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（1）浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，高等植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。在细胞中，这些光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
答案：（1）类胡萝卜素　叶绿体的类囊体薄膜　
（2）测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。
样品 叶绿素a（mg·g－1） 叶绿素b（mg·g－1）
上层 0.199 0.123
中层 0.228 0.123
下层 0.684 0.453
数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（2）由于下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光，故取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高。
答案：（2）下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光　
Ⅱ.光合作用关键酶Y的粗酶液制备和活性测定
（3）研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶Y，参与CO2的转运过程，利于对碳的固定。酶Y粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶液，流程如图1。
　　　
粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和 　　　　　 。研磨时加入缓冲液的主要作用是 　　　　　 稳定。离心后的 　　　　　 为粗酶液。
解析：（3）粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和酶变性。缓冲液是一种能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液，故研磨时加入缓冲液的主要作用是维持pH值的稳定。由于含有不溶性的细胞碎片，故离心后的上清液为粗酶液。
答案：（3）酶变性　维持pH值　上清液
（4）酶Y活性测定：取一定量的粗酶液加入到酶Y活性测试反应液中进行检测，结果如图2。在图2中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为 　　　　　 μmol·m－2·s－1（填具体数字），强光照会 　　　　　 浒苔乙酶Y的活性。
解析：（4）分析题图数据，在图2中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为1 800 μmol·m－2·s－1，中午时浒苔乙酶Y活性最低，说明强光照会抑制浒苔乙酶Y的活性。
答案：（4）1 800　抑制

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