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第14课时　捕获光能的色素及光合作用的过程
1．说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2.活动：绿叶中色素的提取和分离。
考点一　捕获光能的色素和结构
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
　植物的颜色是“反射”的光的颜色。海洋中的藻类有绿藻、褐藻和红藻，这与其吸收的光的波长有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光。
3．叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)可用花瓣大量提取叶绿素。(2024·北京卷)(　×　)
(2)叶绿体内膜上存在与水分解有关的酶。(2022·浙江卷)(　×　)
(3)分离绿叶中的色素原理是不同色素在层析液中溶解度不同。(2022·天津卷)(　√　)
(4)进行绿叶中色素的提取和分离时可观察滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄。(2021·辽宁卷)(　√　)
(5)可用洋葱鳞片叶提取和分离叶绿体中的色素。(2021·天津卷)(　×　)
(6)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(2021·北京卷)(　×　)
(7)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。(2021·河北卷)(　√　)
(8)(必修1 P100“思考·讨论”延伸)恩格尔曼的第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，原因是水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，因此大量需氧细菌在此区域分布。
考向1 结合绿叶中色素的提取和分离实验考查科学思维、科学探究
1．(2024·广东卷)银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是(　C　)
A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B．研磨时用水补充损失的提取液
C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D．用过的层析液直接倒入下水道
解析：本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，应选择新鲜程度不同的叶片分别研磨，A错误；光合色素不溶于水，易溶于有机溶剂，因此研磨时不能用水补充损失的提取液，B错误；由于滤纸条不会相互影响，层析液成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液属于有毒试剂，需倒入废液箱中统一处理，D错误。
实验异常现象分析
2．(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(　D　)
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
解析：提取光合色素时加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A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，这就是纸层析法，B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，类胡萝卜素多使叶片呈黄色，C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错误。
考向2围绕色素的吸收光谱和叶绿体的结构、功能考查生命观念
3．(2023·全国乙卷)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　D　)
A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体薄膜上
C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
解析：叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；光反应的场所是类囊体薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体的类囊体薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。
4．(2023·全国甲卷)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题：
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是差速离心法(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在类囊体薄膜上，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖，原因是黑暗条件下不能产生还原三碳化合物所需要的ATP和NADPH。
(3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果：实验思路：将照光和黑暗处理的叶绿体悬浮液离心得到叶绿体，分别记为A组和B组，之后将得到的叶绿体进行脱色处理，向经脱色处理的叶绿体滴加碘液，观察颜色变化。
预期结果：A组叶绿体变蓝色，B组叶绿体不变色。
解析：(1)植物细胞器的分离方法可用差速离心法，叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上，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。(2)黑暗条件下无光，光反应不能进行，无法为暗反应(还原三碳化合物)提供原料ATP和NADPH，暗反应无法进行，故不能生成糖。(3)要验证叶绿体中有光合作用产物淀粉，需要将叶绿体提取出来并检测其中淀粉。实验设计思路及结果详见答案。
考点二　光合作用的原理
1．探索光合作用原理的部分实验
2．光合作用的概念和反应式
(1)概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
(2)反应式(箭头表示元素的去向)：
3．光合作用的过程
(1)光合作用过程模型
(2)光反应与暗反应
(1)幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH。(2024·贵州卷)(　√　)
(2)光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上。(2024·江西卷)(　√　)
(3)光合作用时，在类囊体薄膜上合成ATP。(2022·福建卷)(　√　)
(4)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷)(　×　)
(5)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷)(　×　)
(6)绿叶暗处理后，一半遮光，另一半曝光，碘蒸气处理后观察叶片颜色变化证明淀粉是光合作用的产物。(2021·福建卷)(　√　)
(7)(必修1 P103“图5－14”拓展)光照停止后，短时间内暗反应仍然能够持续，原因是光反应产生的ATP和NADPH继续被暗反应利用。
【情境应用】　研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的C5的含量突然上升，C3含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。
【问题探究】　
(1)该植物叶肉细胞中的C5含量突然上升的原因是什么？
提示：CO2浓度降低时，CO2的固定减少，C5消耗减少，含量增加。
(2)在C5含量上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋与NADPH的比值如何变化，原因是什么？
提示：下降；在C5含量上升的同时，C3含量下降，C3的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋与NADPH比值下降。
(3)在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况，原因是什么？
提示：光反应和暗反应同时减弱，不会出现C5的含量突然上升，C3含量下降的现象。
分析环境改变时光合作用各物质变化的方法
1．“过程法”分析各物质变化
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原。当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
2．“模型法”表示C3和C5等物质含量变化
结论：C3和C5变化趋势始终相反，C5和NADPH、ATP变化趋势始终相同。
考向1 结合光合作用的过程考查生命观念、科学思维
1．(2023·天津卷)下图是某绿藻适应水生环境、提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是(　B　)
A．物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO进入细胞质基质
B．HCO利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C．水光解产生的H＋提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D．光反应通过确保暗反应的CO2供应，帮助该绿藻适应水生环境
解析：光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成，因此物质X可通过提高有氧呼吸水平促进HCO进入细胞质基质，A正确；HCO进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；据题图可知，光反应中水光解产生的H＋促进HCO进入类囊体，并与HCO在类囊体腔内反应产生CO2，因此能提高类囊体腔CO2水平，C正确；据题图可知，光反应生成的物质X(O2)促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCO进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D正确。
2．(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，结果如图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量(mg/g) 类胡萝卜素含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题：
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中蓝光可被位于叶绿体类囊体薄膜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C5和(CH2O)(或糖类)。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(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，可利用无水乙醇作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰。
(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，其原因为蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较大；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害(答出两点即可)。
解析：(1)叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。光合色素吸收的光能用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为糖类和C5。据图可知，与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。(2)无水乙醇可作为提取光合色素的试剂。类胡萝卜素和叶绿素都能吸收蓝紫光，而叶绿素还能吸收红光，因此测定叶绿素含量时应选择红光，以避免类胡萝卜素对实验的干扰。(3)分析表格，蓝膜覆盖下藏川杨幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均高于白膜和绿膜，光合色素含量高，吸收的光能较多，藏川杨幼苗的光合速率较大。分析柱形图，蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于植物进行光合作用；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害，有利于幼苗生长。故覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。
考向2 围绕环境条件改变时光合作用过程中的物质变化考查科学思维
3．(2025·湖北武汉联考)卡尔文等研究发现，当植物所处环境由光照转为黑暗时，RuBP(C5)含量急剧下降，PGA(C3)含量迅速上升；当骤然降低CO2浓度时，PGA含量迅速下降，而RuBP含量上升。下列叙述错误的是(　B　)
A．CO2的固定过程在叶绿体的基质中进行
B．RuBP可以与CO2反应并消耗ATP
C．CO2的还原阶段消耗NADPH并合成蔗糖或淀粉等有机物
D．叶绿体中RuBP含量不多，因为RuBP消耗后会再生
解析：CO2的固定过程属于暗反应阶段，在叶绿体基质中进行，A正确；根据题干可知，RuBP是C5，而PGA是C3，RuBP可以与CO2反应但是不消耗ATP，B错误；CO2的还原阶段利用光反应产生的NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有机物，C正确；在光合作用的卡尔文循环中，RuBP是CO2的受体，当CO2与RuBP结合后，经过一系列反应，RuBP被消耗，但同时，在一系列酶促反应下，会不断地再生出新的RuBP，使其能持续参与CO2的固定过程，D正确。
4．(2024·辽宁葫芦岛一模)植物光合作用的场所是叶绿体，其光合速率受多种外界因素的影响。叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分代谢途径如图1所示。
(1)酶R小亚基在细胞质基质中的核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的基质中与酶R大亚基组装成有功能的酶。
(2)进行光合作用时，酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在叶绿体类囊体薄膜(填场所)上完成的。活化的酶R催化CO2和C5结合产生C3，C3还需被NADPH还原。被还原的C3一部分进一步合成糖类，另一部分合成X，X为C5。
(3)在叶绿体中，糖类主要以淀粉的形式储存，光合作用旺盛时，若植物合成的糖类以可溶性糖的形式储存在叶绿体中，则可能导致叶绿体吸水涨破。
(4)图2为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线，在t时叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”。图中CO2吸收或释放速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量(单位：μmol·m-2·s-1)。据图回答：突然遮光后，短时间内叶绿体中C3的含量会上升(填“上升”或“下降”)，图形A面积的含义是光照条件下的净光合总量。
解析：(1)由图1可知，细胞核DNA上编码小亚基的遗传信息转录到RNA上，RNA通过核孔进入细胞质基质中，在细胞质基质中的核糖体上翻译形成小亚基，然后小亚基进入叶绿体内。叶绿体编码大亚基的DNA的遗传信息转录到RNA上后，在叶绿体中的核糖体上进行翻译形成大亚基，在叶绿体的基质中小亚基和大亚基组装成有功能的酶R。(2)进行光合作用时，酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在叶绿体类囊体薄膜上完成的。活化的酶R催化CO2和C5结合产生C3，C3还需被NADPH还原。C3的还原产物除了糖类外，还有C5，因此X为C5(五碳化合物)。(3)在叶绿体中，糖类主要以淀粉的形式储存，光合作用旺盛时，糖类大量以可溶性糖的形式存在于叶绿体中，进而使叶绿体内溶液的浓度升高，渗透压增大，进而可能导致叶绿体吸水涨破。(4)图2为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线，在t时叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”。图中CO2吸收或释放速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量。突然遮光后，由于光反应产生的NADPH和ATP减少，因而C3还原速率变慢，同时CO2的固定速率基本不变，因此，短时间内叶绿体中C3的含量会上升，图形A面积指的是光下CO2的吸收速率，因而表示净光合速率，即图中A面积的含义是光照条件下的净光合总量。
1．(2023·江苏卷)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述，合理的是(　B　)
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．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
C．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
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
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错误；画滤液细线时要间隔画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可累积更多的色素，但是会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确；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判断各色素的含量，但该实验所用的方法不能用于具体测定绿叶中各种色素含量，C错误；花青素存在于液泡中，易溶于水，难溶于非极性有机溶剂，因此用红色苋菜叶进行实验，不能得到5条色素带，D错误。
2．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　C　)
A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2
解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。
3．(2022·湖北卷)某植物的2种黄叶突变体表型相似，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(　D　)
植株类型 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 0.36
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：两种突变体的出现增加了遗传多样性，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1的少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量差异，可能是由同一个基因突变方向不同导致的，C错误；野生型的叶绿素与类胡萝卜素的比值为4.19，叶绿素含量较高，叶片呈绿色，突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，此时叶片呈黄色，D正确。
4．(2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题：
(1)图1中H＋从类囊体薄膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体薄膜，说明类囊体薄膜具有的特性是选择透过性。暗反应中C3在ATP和NADPH的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的细胞质基质中。
(2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙(填“甲”或“乙”)；理由为常温下光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样蓝细菌才能积累有机物，正常生长。
(3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成表格：
实验目的 简要操作步骤
测定样液蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需①摇匀
浓缩蓝细菌 ②稀释样液离心，取下层沉淀物
③提取叶绿素 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮
④防止叶绿素降解 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放
建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算
解析：(1)类囊体薄膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体薄膜具有选择透过性。暗反应中，C3在光反应产生的ATP和NADPH的作用下，被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。(2)光合作用产生氧气，而呼吸作用消耗氧气。一般来说，光合作用在一定温度范围内随温度升高而增强，产生的氧气增多；呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而增强，消耗的氧气增多。但通常光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样蓝细菌才能积累有机物，正常生长，所以图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙。(3)第一步：测定样液蓝细菌密度时，取样前需摇匀，以保证计数的准确性。第二步：浓缩蓝细菌，将稀释样液离心，取下层沉淀物。第三步：将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮，是为了提取叶绿素。第四步：用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放，以防止叶绿素降解。
课时作业14
(总分：50分)
一、选择题(每小题3分，共33分)
1．(2025·山西大同模拟)某兴趣小组以新鲜的绿叶为实验材料，进行“光合色素的提取和分离”的实验。下列有关叙述错误的是(　A　)
A．加入碳酸钙的作用是防止滤液挥发
B．用无水乙醇提取叶片中的色素
C．滤纸条上蓝绿色的色素带宽度最大
D．加入二氧化硅有利于充分研磨
解析：研磨绿叶时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；色素不能溶于水，能溶解在乙醇等有机溶剂中，故用无水乙醇提取叶片中的色素，B正确；叶绿素a含量最多，呈蓝绿色，故滤纸条上蓝绿色(叶绿素a)的色素带宽度最大，C正确；加入二氧化硅有利于充分研磨，D正确。
2．(2025·江西上饶模拟)恩格尔曼利用水绵和需氧细菌做了证明叶绿体是光合作用的场所及光合作用主要吸收红光和蓝紫光两个实验。对这两个实验的分析中，错误的是(　B　)
A．都是在已知光合作用需要光的前提下进行
B．都要用极细的光束对水绵临时装片进行照射
C．都要以需氧细菌聚集的部位作为实验指标
D．都要将临时装片放在没有空气的小室中进行实验
解析：恩格尔曼的实验目的为证明叶绿体是光合作用的场所及光合作用主要吸收红光和蓝紫光，在此之前已经知道光合作用需要光，A正确；证明叶绿体是光合作用的场所，需要用极细的光束照射水绵，而证明光合作用主要吸收红光和蓝紫光，则是用透过三棱镜的光照射临时装片上的水绵，B错误；两个实验都要以需氧细菌聚集的部位作为实验指标，为排除环境中氧气的干扰，要将临时装片放在没有空气的小室中进行实验，C、D正确。
3．(2025·江西南昌模拟)绿叶海蜗牛能贮存绿藻类食物中的叶绿体，利用其光合产物作为食物来源，还能将绿藻细胞核基因转移到自身基因组中，以便调控叶绿体更新。下列叙述正确的是(　D　)
A．绿叶海蜗牛进行光合作用的色素主要是藻蓝素和叶绿素
B．绿藻细胞核基因需水解为脱氧核苷酸才能整合到绿叶海蜗牛的基因组中
C．绿叶海蜗牛与绿藻在细胞结构上的最主要区别是绿藻没有成形的细胞核
D．绿叶海蜗牛体内叶绿体的更新需要核糖体、线粒体等细胞器参与
解析：绿藻是真核生物，叶绿体中的光合色素主要为叶绿素和类胡萝卜素，绿叶海蜗牛将绿藻细胞核基因转移到自身基因组中，所以绿叶海蜗牛进行光合作用的色素主要是叶绿素和类胡萝卜素，A错误；绿藻细胞核基因不用水解就能整合到绿叶海蜗牛的基因组中，B错误；绿藻是真核生物，有成形的细胞核，C错误；叶绿体含有蛋白质等物质，蛋白质的合成需要核糖体和线粒体等细胞器的参与，D正确。
4．(2024·河南南阳模拟)环境因素的改变可影响叶绿体中色素的种类和含量，而叶绿体中色素的种类与含量又直接影响光合速率。下列叙述正确的是(　D　)
A．在无光条件下培育的韭菜叶片中不含任何色素，无法进行光合作用
B．温度降低导致叶绿素含量下降的唯一原因是叶绿素的合成能力降低
C．提取光合色素时需要在水中将植物叶片充分研磨以利于各种色素的释放
D．光合色素对不同波长光的吸收能力不同，且每种色素都不能吸收所有波长的光
解析：叶绿素的合成需要光照，在无光条件下培育的韭菜叶片中不含叶绿素，但是含有其他色素，可以进行光合作用，A错误；温度降低导致叶绿素含量下降的原因除了叶绿素的合成能力降低外，还有低温下叶绿素也容易分解，B错误；光合色素易溶于有机溶剂中，故提取光合色素时需要在无水乙醇中将植物叶片充分研磨以利于光合色素的释放，C错误；光合色素对不同波长光的吸收能力不同，且每种色素都不能吸收所有波长的光，会对某些波长的光吸收较为明显，如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，D正确。
5．下列有关科学史和科学研究方法的说法错误的是(　A　)
A．卡尔文等用小球藻进行实验，最终探明了CO2→C5→(CH2O)的过程
B．希尔制取叶绿体悬浮液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3+还原成Fe2+
C．鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用释放的氧气来自水
D．恩格尔曼用水绵进行实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
解析：卡尔文等用小球藻进行同位素标记实验，最终探明了CO2→C3→(CH2O)的过程，A错误；希尔制取叶绿体悬浮液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3+还原成Fe2+，离体的叶绿体释放了氧气，B正确；鲁宾和卡门用同位素(18O)示踪法证明了光合作用释放的氧气来自水，C正确；恩格尔曼用水绵进行实验，以需氧细菌为指示生物证明了叶绿体能吸收光能(红光和蓝紫光)用于光合作用放出氧气，D正确。
6．(2024·安徽合肥模拟)在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照条件下发生了水的光解、产生氧气的现象称为“希尔反应”。下列叙述错误的是(　C　)
A．希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化
B．希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似
C．希尔反应说明植物产生的氧气中的氧元素全部都来自水
D．希尔反应说明水的光解和糖类的合成不是同一个化学反应
解析：希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化，需要光照、水等条件，A正确；希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似，都具有氧化的作用，B正确；希尔反应不能证明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水，实验中其他物质也含有氧，需要进一步研究，C错误；希尔反应过程没有加入CO2，说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，D正确。
7．下图是某绿色植物光合作用的示意图，其中a、b表示物质，Ⅰ、Ⅱ表示反应阶段。下列叙述错误的是(　C　)
A．缺Mg会影响该植物Ⅰ阶段对光能的吸收、传递和转化
B．在类囊体薄膜上产生的a和b可参与叶绿体基质中的Ⅱ阶段
C．若光照强度减弱，则短时间内该植物细胞中C3/C5的值变小
D．该植物经光合作用可将光能转变成糖类中稳定的化学能
解析：缺Mg会影响叶绿素的合成，进而影响光反应阶段对光能的吸收、传递和转化，A正确；Ⅰ、Ⅱ分别表示光反应和暗反应阶段，a、b分别表示物质NADPH和ATP，在类囊体薄膜上产生的NADPH和ATP可参与叶绿体基质中的暗反应阶段，B正确；若光照强度减弱，则短时间内NADPH和ATP的生成量减少，C3的还原减弱，导致C3/C5的值变大，C错误；该植物经光合作用可将光能转变成糖类中稳定的化学能，D正确。
8．(2025·河南信阳一模)为研究高光照强度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，用层析液进行纸层析，下图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(　C　)
A．高光照强度导致了该植物胡萝卜素的含量降低
B．叶绿素含量增加有利于该植物抵御高光照强度
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长有差异
D．画滤液细线时，滤液在点样线上只能画一次
解析：Ⅰ为胡萝卜素，Ⅱ为叶黄素，Ⅲ为叶绿素a，Ⅳ为叶绿素b，由题图可知，高光照强度导致了该植物胡萝卜素的含量升高，A错误；据题图可知，与正常光照强度相比，高光照强度下叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含增加有利于该植物抵御高光照强度，B错误；Ⅲ为叶绿素a，Ⅳ为叶绿素b，二者吸收光谱的吸收峰波长有差异，C正确；画滤液细线时，滤液在点样线上需要重复画几次，D错误。
9．
(2025·安徽合肥模拟)如图所示，将草酸铁(含Fe3+)加入含有离体叶绿体的溶液中，除去空气并给予适宜的光照后，溶液颜色发生变化并产生氧气。在相同条件下，不添加草酸铁时，则不产生氧气。下列有关论述正确的是(　D　)
A．可通过差速离心法提取叶绿体并置于蒸馏水中保存
B．相较于蓝紫光，用绿光照射，叶绿体释放氧气量更大
C．颜色变化是由于Fe3+被还原，Fe3+相当于叶绿体基质内的NADH
D．实验说明叶绿体中氧气的产生过程与糖类的合成过程相对独立
解析：可通过差速离心法提取叶绿体，但是叶绿体不能置于蒸馏水中保存，否则会吸水涨破，A错误；相较于绿光，用蓝紫光照射，叶绿体释放氧气量更大，B错误；NADH是呼吸作用中的还原剂，颜色变化是由于Fe3+被还原，Fe3+相当于叶绿体基质内的NADP＋，C错误；实验说明，叶绿体中氧气的产生过程发生在叶绿体类囊体薄膜上，糖类的合成过程发生在叶绿体基质中，这两个过程相对独立，D正确。
10．多肉植物是指茎或叶或根具有发达的薄壁组织用以贮藏水分，在外形上显得肥厚多汁的一类植物，其种类多样且颜色各异，是常见的盆栽植物。多肉植物繁殖能力强，有的一片叶就可以长成一棵植株，有的多肉植物叶片气孔白天关闭、晚上开放。下列叙述错误的是(　C　)
A．一片叶可以长成一棵植株，这与植物细胞的全能性有关
B．不同多肉植物的颜色差异与叶绿体、液泡内色素的种类和含量有关
C．有的多肉植物能在晚上吸收CO2进行暗反应，但不能进行光反应
D．发达的贮水组织以及气孔白天关闭，都有利于提高多肉植物的抗旱能力
解析：一片叶可以长成一棵植株，这与植物细胞的全能性(已经分化和分裂的细胞，仍具有发育成完整有机体或其他各种细胞的潜能和特性)有关，A正确；不同多肉植物的颜色差异与叶绿体(叶绿素和类胡萝卜素)、液泡内色素(花青素)的种类和含量有关，B正确；光反应能为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应的顺利进行离不开光反应，故有的多肉植物能在晚上吸收CO2，但是不能进行暗反应，因为晚上不进行光反应，无法提供相应物质和能量，C错误；发达的贮水组织以及气孔白天关闭，前者储水，后者避免水分的过度散失，都有利于提高多肉植物的抗旱能力，D正确。
11．(2025·河南濮阳模拟)花青素苷是天然的水溶性色素，种类及含量与植物器官的红、紫、蓝等颜色密切相关，利用其水溶性提取后可用作食品着色剂。研究发现：ATP存在时，质子泵将H＋运输到液泡中，液泡膜上的MATE转运蛋白利用膜两侧的H＋浓度梯度作为推动力，可将花青素苷转运到液泡内储存；高浓度的NAA可抑制愈伤组织中花青素苷的合成，乙烯处理会使与花青素苷合成相关的负调控基因表达增强；光照、温度等环境因子可影响花青素苷的合成、积累量和稳定性。下列有关花青素苷的说法，正确的是(　C　)
A．花青素苷的转运不需要线粒体的参与
B．环境因子可决定细胞内花青素苷的种类
C.植物激素调节可维持花青素苷含量相对稳定
D．可用同一种试剂提取花青素苷与光合色素
解析：花青素苷的运输需要依赖膜两侧的H＋浓度梯度作为推动力，H＋浓度梯度形成需要消耗ATP，所以花青素苷的转运需要线粒体的间接参与，A错误；由题意可知，环境因子可决定细胞内花青素苷的含量和稳定性等，但不能决定花青素苷的种类，B错误；由题意可知，植物激素调节可维持花青素苷含量相对稳定，C正确；光合色素是非水溶性的色素，花青素苷是水溶性色素，不能用同一种试剂提取花青素苷与光合色素，D错误。
二、非选择题(共17分)
12．(17分)(2025·辽宁鞍山模拟)如图是光合作用基本过程示意简图，①②表示场所，Ⅰ和Ⅱ表示反应阶段，A、B、C代表物质。请回答下列问题：
(1)图中①是叶绿体类囊体薄膜，主要吸收红光和蓝紫光的色素是叶绿素。
(2)图中Ⅰ阶段是光反应阶段，B代表NADPH，其作用是为暗反应提供氢和能量。
(3)卡尔文等用经过14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的C转化为有机物中的碳的路径。
(4)为研究光合作用中氧气的来源，科学家进行了两组实验，请从下列选项中选择适合的实验材料，第一组给植物提供AD(或BC)；第二组给植物提供BC(或AD)。
A．C18O2 B．CO2
C．HO D．H2O
解析：(1)据题图分析，Ⅰ为光反应阶段，发生的场所是叶绿体类囊体薄膜，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。(2)据题图分析，Ⅰ为光反应阶段，需要光照，B为NADPH，为暗反应提供氢和能量。(3)卡尔文等用经过14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的C转化为有机物中的碳的路径。(4)科学家用同位素示踪的方法，证明光合作用中氧气的来源的实验中，给一组植物提供HO和CO2，给另一组植物提供H2O和C18O2。所以一组选AD，另一组选BC。

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