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第4节　光合作用与能量转化
第1课时　捕获光能的色素和结构
题组一　捕获光能的色素
1．(2023·河北沧州高一期末)用新鲜菠菜叶片进行绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是(　　)
A．提取绿叶中色素的原理是四种色素的溶解度不同
B．可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离
C. SiO2有利于破坏叶肉细胞
D．层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会挥发消失
2．下列分离绿叶中色素的装置，正确的是(　　)
3．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，以下主要步骤操作正确的是(　　)
A．步骤①为获得10 mL提取液，一次性加入10 mL a液研磨效果最好
B．步骤②采用定性滤纸过滤，可提高滤液中光合色素的含量
C．步骤③在滤纸条上连续画2～3次滤液细线，分离色素效果更好
D．步骤④将试管固定于铁架台上，可防止b液晃动而触及滤液细线
4．(2023·江苏盐城高一期末)如图是纸层析法分离绿叶中的色素得到的色素带，下列说法正确的是(　　)
A．a带呈橙黄色，其在层析液中的溶解度最高
B．c带最宽，其中色素主要吸收红光和蓝绿光
C．越幼嫩的叶子，c和d带的宽度越大
D．在提取色素时加碳酸钙的目的是保护a、b带中的色素
5．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是(　　)
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少
6.利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素后，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图所示)，当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确位置应为(　　)
题组二　叶绿体的结构适于进行光合作用
7．如图为叶绿体亚显微结构模式图，下列关于其结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体分布在植物体的所有细胞中
B．叶绿素在高等植物体内主要有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色
C．同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D．吸收光能的色素都分布在①外膜上
8．恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和需氧细菌的临时装片①，将临时装片②暴露在光下，结果如图所示。下列关于该实验的叙述错误的是(　　)
A．实验开始前，临时装片都要先进行通气处理
B．该对照实验可以证明叶绿体是进行光合作用的场所
C．临时装片中的需氧细菌的聚集位置说明光合产物中有氧气
D．用透过三棱镜的光束照射临时装片①，会得到与该图示不同的结果
9．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是(　　)
①加入的提取液太多　②用体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇　③研磨时没有加入碳酸钙　④研磨时没有加入二氧化硅　⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少　⑥画滤液细线的次数少　⑦使用放置数天的菠菜叶
A．①③⑦ B．②④⑤
C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥
10．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得到的实验结果依次应为(　　)
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
水 ＋ － － －
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
A．①②③④ B．②④①③
C．④②③① D．③②①④
11．(2023·安徽淮南高一期末)某同学对菠菜叶中提取的色素进行分离，相关结果如图所示。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．色素带甲在层析液中的溶解度最低
B．色素带丁的颜色为橙黄色
C．不同色素带的宽度是相同的
D．发黄的叶片中色素带甲和乙会变窄
12．(2023·江苏南京高一期末)下列关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．植物工厂中的适宜光源组合为红光和蓝紫光
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．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
13．(2023·河北石家庄高一期末)“看万山红遍，层林尽染”描写出了秋天缤纷的色彩。下列叙述正确的是(　　)
A．植物的色素只存在于液泡中
B．用清水可以将紫鸭跖草叶片中的所有色素提取并分离
C．秋天银杏叶片变黄的原因是低温造成叶绿素含量降低
D．枫树、爬山虎等植物叶片变红后捕获光能的能力增强
14．如图是甲、乙、丙三位同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的过程，请据图回答下列问题：
(1)甲同学选用新鲜菠菜的绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，如图1所示。甲同学分离色素的方法是____________，滤纸条上色素带位置的不同主要取决于____________________________________。从上往下数，叶黄素位于第________条色素带。
(2)乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验，在滤纸条上出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光学分析仪器检测，通过分析色素溶液的____________来判断色素带上的色素种类。
(3)丙同学对甲同学所做的“绿叶中色素的提取和分离”实验进行改进，实验装置如图2所示。该同学应将提取到的滤液滴在________(填“a”或“b”)处，棉线灯芯下端应浸没在________中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是____________(填色素的名称)。
15．(2023·青海西宁高一期末)某同学用菠菜叶做色素的提取和分离实验的过程中，用纸层析法分离色素，在滤纸条分离出5条色素带，计算出每条色素带的迁移率如图1所示。可以确定最下面的两条色素带分别为叶绿素a和叶绿素b，但上方还有三条色素带。为了弄清这些色素带的成分，该同学做了β-胡萝卜素和叶黄素的标准品迁移率的对比，结果如图2所示。请回答下列问题：
(1)实验中可以用__________提取菠菜叶中的色素，纸层析法分离色素的原理是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)菠菜叶中的光合色素主要分布在叶绿体的__________上，色素带的迁移率与____________________________有关。
(3)叶绿素a的颜色是__________，叶绿素主要吸收__________光。
(4)根据图2实验结果可以推测β-胡萝卜素和叶黄素分别对应图1中色素带________和_______________________________________________________________________________。
1．C　[提取绿叶中色素的原理是色素易溶于有机溶剂，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；可以用无水乙醇作为提取液提取色素，无水乙醇不能作为层析液使用，B错误；层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会因色素分解而消失，但不会因挥发而消失，D错误。]
2．A　[在放置滤纸条时，一定注意的是滤液细线不能没入层析液中；层析液易挥发一定要加盖。]
3．D　[由于研磨时乙醇会挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时应加入多于10 mL的乙醇，A错误；步骤②采用单层尼龙布过滤，可提高滤液中光合色素的含量，B错误；画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再重画一到两次，不是连续画线，C错误。]
4．A　[c带为叶绿素a，含量最多，所以宽度最宽，其中色素主要吸收红光和蓝紫光，B错误；色素带的宽度越大，色素越多，太幼嫩的叶子，叶绿素的含量较低，c和d带的宽度不大，C错误；在提取色素时加碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏，其中主要是为了保护叶绿素a和叶绿素b，即图中的c和d，D错误。]
5．C　[由题图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能增多，C错误。]
6．B　[在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，反之则慢，因此将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素依次点样在滤纸的1、2、3、4，从低到高依次是1、2、3、4。混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。故选B。]
7．B　[植物细胞不都含有叶绿体，如根尖细胞不含叶绿体，A错误；同线粒体不一样，叶绿体的内膜没有扩大受光面积，而是叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积，C错误；吸收光能的色素都分布在③(类囊体薄膜)上，D错误。]
8．A　[实验开始前，临时装片都要先进行隔绝空气处理，A错误。]
9．C　[加入的提取液太多，色素的比例小，则色素带颜色较浅，①正确；体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠可以代替无水乙醇，不会导致色素带颜色较浅，②错误；研磨时没有加入碳酸钙，使部分色素被破坏，③正确；研磨时没有加入二氧化硅，导致研磨不充分，色素没有充分提取，④正确；取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少，绿叶中所含色素少，⑤正确；在画滤液细线时，应等滤液干燥后再重画一到两次，画滤液细线次数太少，会使滤纸上的色素量少，也会导致滤纸条上色素带颜色较浅，⑥正确；使用放置数天的菠菜叶，使部分色素被破坏，叶片中所含色素少，⑦正确。]
10．B　[甲同学由于没有加入无水乙醇，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，色素分离后得到四条正常的色素带，色素分离的结果是④；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，色素的分离结果是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，色素的分离结果是③。]
11．C　[溶解度高，扩散速度快；溶解度低，扩散速度慢，故色素带甲在层析液中的溶解度最低，A正确；色素带的宽窄与色素含量有关，不同色素带的宽度是不同的，C错误。]
12．C　[一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，红外光和紫外光不可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用，C错误。]
13．C　[植物细胞中，叶绿素存在于叶绿体中，不存在于液泡中，A错误；叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，因此不能用清水提取紫鸭跖草叶片叶绿体中的色素，B错误；叶绿素在低温下易被分解，秋天银杏叶片变黄的原因是低温造成叶绿素含量降低，C正确；枫树、爬山虎等植物叶片变红是由于叶绿素和类胡萝卜素减少，液泡中的花青素的颜色显现出来，捕获光能的能力减弱，D错误。]
14．(1)纸层析法　色素在层析液中溶解度的大小　2　(2)吸收光谱　(3)a　层析液　叶绿素b
15．(1)无水乙醇　色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢　(2)类囊体薄膜　色素在层析液中的溶解度　(3)蓝绿色　蓝紫光和红
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