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(共23张PPT)
课时规范练14　捕获光能的色素和结构、
光合作用原理的探索
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必备知识基础练
考点一　捕获光能的色素
1.(2024·贵州卷)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　)
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
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解析 提取光合色素加入碳酸钙可以防止叶绿素被破坏,A项正确;由于不同色素在层析液中溶解度不同,因此在滤纸上的扩散速度不同,从而达到分离的效果,这是纸层析法,B项正确;不同光合色素颜色不同,因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异,叶绿素多使叶片呈现绿色,而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈现黄色,C项正确;叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光,所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量,D项错误。
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2.(2024·广东深圳二模)某兴趣小组合作完成“绿叶中色素的提取和分离”实验,主要步骤包括:色素的提取→滤纸条制备→画滤液细线→色素的分离。下列叙述正确的是(　　)
A.色素的提取:用无水乙醇和层析液进行色素提取
B.滤纸条制备:滤纸条一端剪去两角并在另一端底部画细线
C.画滤液细线:防止滤液细线过粗一般只画一次
D.色素的分离:离滤液细线最远的是橙黄色的条带
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解析 光合色素易溶于有机溶剂无水乙醇中,常用无水乙醇提取光合色素,A项错误;制备滤纸条时,将干燥的定性滤纸一端剪去两角,并在距此端底部1 cm处用铅笔画一条细横线,B项错误;为保证更多的光合色素沉积在滤液细线处,画滤液细线时,应用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀画一条直的滤液细线,待滤液干后,再重复画一到两次,C项错误;色素在层析液中的溶解度不同,随着层析液扩散的速度不同,距离滤液细线最远的为溶解度最高的色素,是橙黄色的胡萝卜素,D项正确。
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3.(2024·山西模拟)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述,合理的是(　　)
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
C.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
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解析 用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏,A项不合理;该实验中分离色素的方法是纸层析法,可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较各色素的含量,但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量,B项不合理;画滤液细线时要间断画2~3次,即等上一次干了以后再画下一次,若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素,但会造成滤液细线过宽,易出现色素带重叠,C项合理;花青素存在于液泡中,溶于水不易溶于有机溶剂,故若得到5条色素带,距离滤液细线最近的色素带为花青素,应在叶绿素b的下方,D项不合理。
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4.(2024·广东茂名二模)某小组做了“探究叶龄对叶片中光合色素含量的影响”的实验,结果如图,下列叙述错误的是(　　)
A.用纸层析法来分离叶片中的光合色素
B.嫩叶与老叶的叶绿体色素总含量相等
C.相同光照强度下嫩叶与老叶光合速率相等
D.不同时期的叶绿素含量变化比类胡萝卜素的大
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解析 各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素,所以用纸层析法来分离叶片中的光合色素,A项正确;嫩叶中色素总含量为6+2=8,老叶中色素总含量为5+3=8,所以嫩叶与老叶的叶绿体色素总含量相等,B项正确;嫩叶与老叶的叶绿素和类胡萝卜素含量都不同,所以相同光照强度下嫩叶与老叶光合速率不一定相等,C项错误;不同发育阶段叶绿素含量的变化为6→12→5,类胡萝卜素的含量变化为2→4→3,所以不同时期的叶绿素含量变化比类胡萝卜素的大,D项正确。
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5.(2024·吉林三模)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用无水乙醇提取叶绿体色素,层析后滤纸条的结果如图(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(　　)
A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低,类胡萝卜素含量增加
B.层析液一般可以用石油醚,原理是溶解度高的色素扩散速度慢
C.色素Ⅰ比色素Ⅳ吸收的可见光的波长长
D.画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次
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解析 图示表明强光照下叶绿素带变窄,类胡萝卜素带变宽,说明此时叶绿素含量降低,类胡萝卜素含量增加,A项正确;层析液由石油醚、丙酮和苯混合而成,原理是溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快,B项错误;色素Ⅰ(胡萝卜素,吸收蓝紫光)比色素Ⅳ(叶绿素b,吸收蓝紫光和红光)吸收的可见光的波长短,C项错误;在分离色素实验中,画滤液细线时,需要重复画线,以增加色素量,应在第一次画线晾干后再重复画一到两次,D项错误。
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考点二　叶绿体的结构与光合作用的探索历程
6.(2024·北京昌平二模)在活性氧的胁迫条件下,蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解的具体过程如图,下列相关叙述错误的是(　　)
A.叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质
B.受损伤蛋白质通过自由扩散进入细胞质基质
C.在蛋白酶体参与下,受损伤蛋白质的肽键断裂
D.CDC48相关基因缺失突变导致受损伤蛋白积累　
B
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解析 叶绿体基质中发生光合作用的暗反应过程,类囊体膜上发生光合作用的光反应过程,两个反应过程中都有相应功能蛋白起作用,结合图示可知,叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质,A项正确;据图可知,受损伤蛋白质经蛋白质复合体CDC48作用后,再被蛋白酶体降解,可知受损伤蛋白质由叶绿体进入细胞质基质的方式不是自由扩散,B项错误;在蛋白酶体参与下,受损伤蛋白质被降解,故受损伤蛋白质的肽键断裂,C项正确;依题意,蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解,结合图示,若CDC48相关基因缺失,则细胞中蛋白质复合体CDC48缺失,导致受损伤蛋白质在叶绿体内积累,D项正确。
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关键能力提升练
7.希尔反应是指离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2,同时将加入的氧化剂还原的过程。氧化剂2,6-二氯酚靛酚是一种蓝色染料,被还原后变为无色。下列说法正确的是(　　)
A.获得离体的叶绿体可用密度梯度离心的方法
B.希尔反应发生的具体场所是叶绿体的基质
C.实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行
D.叶绿体悬浮液加入2,6-二氯酚靛酚反应后,溶液由蓝色变无色
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解析 获得离体的叶绿体可用差速离心法,A项错误;离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称为希尔反应,希尔反应发生的具体场所是叶绿体类囊体薄膜,B项错误;在离体叶绿体的悬浮液中加入氧化剂,在光照下可以释放出氧气,因此实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行,C项正确;叶绿体悬浮液在光照条件下产生还原剂,再加入2,6-二氯酚靛酚反应后,溶液才能由蓝色变无色,D项错误。
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8.(2025·湖南统测)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程:将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解,产生氧气等,溶液中的DCIP被还原,颜色由蓝色变成无色,用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲杂草和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应,实验结果如下表所示,下列叙述正确的是(　　)
除草剂相对浓度/% 0 5 10 15 20 25 30
品种甲放氧速率相对值 5.0 3.7 2.2 1.0 0 0 0
品种乙放氧速率相对值 5.0 4.4 3.7 3.0 2.2 1.6 1.0
A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量
B.希尔反应中的DCIP相当于光反应中的NADPH
C.与品种乙相比,除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体薄膜的功能较强
D.除草剂浓度为20%时,若向品种甲的希尔反应溶液中通入二氧化碳,在光照条件下就能检测到糖的生成
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解析 希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压,A项错误;希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化,该阶段在叶绿体的类囊体薄膜中进行,溶液中的DCIP被还原,因此氧化剂DCIP在希尔反应中的作用相当于NADP+在光反应中的作用,B项错误;分析题图可知,抑制剂处理影响叶绿体放氧速率,说明抑制剂主要抑制光合作用的光反应阶段,光反应阶段发生在类囊体薄膜上,与品种乙相比,甲的放氧速率较乙品种慢,即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体薄膜的功能较强,C项正确;除草剂浓度为20%时,若向品种甲的希尔反应溶液中通入二氧化碳,由于该反应体系中没有NADPH的生成,所以C3不能被还原成糖,在光照条件下不能检测到糖的生成,D项错误。
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9.(2024·河北张家口模拟)1941年,科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法,研究了光合作用中产生的氧气的来源,实验部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.18O不具有放射性,是稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律
B.另一组实验及结果图应为将O换成H2O,CO2换成C18O2,其余不变
C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧部分来自水
D.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素,没有完整的叶绿体
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解析 另一组实验及结果图应为将O换成H2O、CO2换成C18O2、18O2换成O2,其余不变,B项错误;该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O全部来自水,C项错误;小球藻是真核生物,不同于蓝细菌,具有完整的叶绿体,含有叶绿素和类胡萝卜素,D项错误。
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10.(12分)(2024·河北卷)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如下图、下表所示。
覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g-1) 类胡萝卜素含量/(mg·g-1)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
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回答下列问题。
(1)如上图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中　　　光可被位于叶绿体　　　　　　　　　　　上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为　　　和
　　　　　。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的　　　　　　较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
蓝
类囊体薄膜
　C5
(CH2O)
紫外光
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(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用　　　　　　作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为______________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(答出两点即可)。
无水乙醇
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,选择红光而不选择蓝紫光,可以避免类胡萝卜素对实验结果的影响
高原地区紫外光强烈,覆盖蓝膜后,紫外光透过率较低,可降低紫外光对藏川杨幼苗的伤害;覆盖蓝膜后,蓝光的透过率高,用于光合作用的光多,藏川杨幼苗的光合速率大;覆盖蓝膜后,幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量最高,可以提高藏川杨幼苗对光能的利用率(答出两点即可)
解析 (1)三种不同颜色的光中,能被叶绿体中色素高效吸收的是蓝光,叶绿体中的色素位于类囊体薄膜上;暗反应中C3还原转化为C5和(CH2O)。紫外光会对幼苗产生辐射,由题图可知,蓝膜和绿膜对紫外光的透过率均低于白膜,可更好地减弱幼苗受到的辐射。(2)提取叶绿体中的色素时,可用无水乙醇作为溶剂。通过光吸收值测定叶绿素含量时,选择红光而不选择蓝紫光的原因是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,选择红光可以避免类胡萝卜素对实验结果的影响。(3)由题图可知,覆盖蓝膜后,紫外光的透过率低,可降低紫外光对藏川杨幼苗的伤害,蓝光的透过率高,用于光合作用的光多,藏川杨幼苗的光合速率大;由题表可知,覆盖蓝膜后,幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量最高,可以提高藏川杨幼苗对光能的利用率。
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