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第10讲　捕获光能的色素和结构
　1．说明植物细胞的叶绿体能从太阳光中捕获能量。　2．实验：提取和分离叶绿体色素。
考点1　(探究·实践)绿叶中色素的提取和分离
一、实验原理
二、实验步骤
三、实验结果
绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析
1．(2025·山东卷)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是(　　)
A．应使用干燥的定性滤纸
B．绿叶需烘干后再提取色素
C．重复画线前需等待滤液细线干燥
D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
2．(2023·江苏卷)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　)
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．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
考点2　捕获光能的色素和结构
一、捕获光能的色素
1．绿叶中色素的种类和颜色
色素的种类 色素的颜色
叶绿素 叶绿素a ________色
叶绿素b ________色
类胡萝卜素 ________ 黄色
________ 橙黄色
2．绿叶中色素的吸收光谱及其分析
由图并结合所学知识可以看出：
1．(人教版必修1 P98正文拓展)春夏季节叶片中的叶绿素含量较多，叶绿素对________吸收较少，大部分被反射出来，所以叶片会呈现绿色。而到了秋季，气温降低导致____________被破坏，而______________比较稳定，故而呈现黄色。深秋时节，枫树叶变红，是由液泡中的________的颜色造成的。
[深化拓展]
影响叶绿素合成的三大因素
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的结构
光合色素分布于____________上。光合作用的酶分布于__________________ ___________________________________________________。
2．叶绿体的功能：进行光合作用的场所。
3．叶绿体中色素的功能：________、__________、________光能。
4．叶绿体功能的实验验证
(1)资料1(人教版必修1 P100)
①实验者：德国科学家________。
②实验结论
叶绿体能________用于光合作用放________；叶绿体主要吸收________________。
(2)资料2(人教版必修1 P101)：在叶绿体的类囊体薄膜上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的________。该资料说明光合作用的有关生化反应在________中进行。
(3)总结：在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的________，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的________。________是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
2．(人教版必修1 P100～101思考·讨论)恩格尔曼实验设计的巧妙之处
(1)实验材料用__________________，水绵的叶绿体呈____________分布，便于观察，用需氧细菌可确定____________的部位。
(2)没有空气的黑暗环境排除了____________的干扰。
(3)用极细的光束照射，叶绿体上可分为__________和__________的部位，相当于一组对比实验。
(4)临时装片____________与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
1．类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光。(　　)
2．液泡中色素吸收的光能用于光合作用。(　　)
3．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。(　　)
4．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　　)
5．没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。(　　)
1．(人教版必修1 P97问题探讨)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时，完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。选择这些光源的原因是______________________________________________________________。
2．(人教版必修1 P101拓展应用T1)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海洋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进行解释，原因是_____________________________________________________________。
3．(人教版必修1 P99图5-12)如图为叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱(暗带部分表示被吸收的光线)，思考回答下列问题。
(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向________(填“长”或“短”)波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a________(填“宽”或“窄”)。
(2)研究表明：在漫射光环境中(比如荫蔽条件下)，光线以较短波长的光占优势。请预测：和上层叶片相比，同一植物底层叶片中，叶绿素a/叶绿素b________，弱光下的吸收能力________，有利于提高植株的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。
光合色素的种类和作用
1．(链接人教版必修1 P99图5-12)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”。研究发现，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。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上
B．光合作用中①主要吸收红光和蓝紫光
C．植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光
D．弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
捕获光能的色素和结构
2．(人教版必修1 P100思考·讨论改编)恩格尔曼利用水绵和需氧性细菌做了探究光合作用场所的实验。以下对实验的分析，错误的是(　　)
A．该实验是在已知光合作用需要光的前提下进行的
B．实验组在黑暗中用极细的光束对临时装片中的水绵进行照射即可
C．实验直接证明了叶绿体吸收光能用于光合作用放氧
D．若用三棱镜折射光照射装片，需氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光区域
1．(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜，下列叙述正确的是(　　)
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
2．(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(　　)
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
3．(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______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。
(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_______________________________________________________
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_____________________________________________________________________(答出两点即可)。第10讲　捕获光能的色素和结构
　1．说明植物细胞的叶绿体能从太阳光中捕获能量。　2．实验：提取和分离叶绿体色素。
考点1　(探究·实践)绿叶中色素的提取和分离
一、实验原理
二、实验步骤
三、实验结果
绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析
1．(2025·山东卷)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是(　　)
A．应使用干燥的定性滤纸
B．绿叶需烘干后再提取色素
C．重复画线前需等待滤液细线干燥
D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
B　[水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色素的分离，故实验需要使用干燥的定性滤纸，A正确；提取光合色素应使用新鲜的绿叶，不能将绿叶烘干后再提取，B错误；重复画线前需等待滤液细线干燥，否则会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带重叠，C正确；提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正确。]
2．(2023·江苏卷)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　)
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．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
B　[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；画滤液细线时要间断画一到两次，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，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比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误；花青素存在于液泡中，溶于水，不易溶于有机溶剂，花青素色素带应在最下方，D错误。]
考点2　捕获光能的色素和结构
一、捕获光能的色素
1．绿叶中色素的种类和颜色
色素的种类 色素的颜色
叶绿素 叶绿素a 蓝绿色
叶绿素b 黄绿色
类胡萝卜素 叶黄素 黄色
胡萝卜素 橙黄色
2．绿叶中色素的吸收光谱及其分析
由图并结合所学知识可以看出：
1．(人教版必修1 P98正文拓展)春夏季节叶片中的叶绿素含量较多，叶绿素对________吸收较少，大部分被反射出来，所以叶片会呈现绿色。而到了秋季，气温降低导致____________被破坏，而______________比较稳定，故而呈现黄色。深秋时节，枫树叶变红，是由液泡中的________的颜色造成的。
提示：绿光　叶绿素　类胡萝卜素　花青素
[深化拓展]
影响叶绿素合成的三大因素
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的结构
光合色素分布于类囊体薄膜上。光合作用的酶分布于叶绿体基质、基粒(或类囊体薄膜)。
2．叶绿体的功能：进行光合作用的场所。
3．叶绿体中色素的功能：吸收、传递、转化光能。
4．叶绿体功能的实验验证
(1)资料1(人教版必修1 P100)
①实验者：德国科学家恩格尔曼。
②实验结论
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧；叶绿体主要吸收红光和蓝紫光。
(2)资料2(人教版必修1 P101)：在叶绿体的类囊体薄膜上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。该资料说明光合作用的有关生化反应在叶绿体中进行。
(3)总结：在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
2．(人教版必修1 P100～101思考·讨论)恩格尔曼实验设计的巧妙之处
(1)实验材料用__________________，水绵的叶绿体呈____________分布，便于观察，用需氧细菌可确定____________的部位。
(2)没有空气的黑暗环境排除了____________的干扰。
(3)用极细的光束照射，叶绿体上可分为__________和__________的部位，相当于一组对比实验。
(4)临时装片____________与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
提示：(1)水绵和需氧细菌　螺旋带状　释放氧气　(2)氧气和光　(3)有光照　无光照　(4)局部曝光
1．类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光。 (×)
提示：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2．液泡中色素吸收的光能用于光合作用。 (×)
提示：叶绿体中色素吸收的光能用于光合作用。
3．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。 (×)
提示：叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素减少，所以吸收红光减少。
4．光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。 (×)
提示：叶绿体基质中有酶分布，但没有色素。
5．没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。 (×)
提示：蓝细菌细胞中没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。
1．(人教版必修1 P97问题探讨)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时，完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。选择这些光源的原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光，光合色素对红光、蓝紫光吸收最多。白光是复合光，含有不同波长的光，光合色素能吸收更多的光
2．(人教版必修1 P101拓展应用T1)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海洋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进行解释，原因是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
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、橙光的吸收比对蓝、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
3．(人教版必修1 P99图5-12)如图为叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱(暗带部分表示被吸收的光线)，思考回答下列问题。
(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向________(填“长”或“短”)波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a________(填“宽”或“窄”)。
(2)研究表明：在漫射光环境中(比如荫蔽条件下)，光线以较短波长的光占优势。请预测：和上层叶片相比，同一植物底层叶片中，叶绿素a/叶绿素b________，弱光下的吸收能力________，有利于提高植株的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。
提示：(1)长　宽　(2)降低　增强
光合色素的种类和作用
1．(链接人教版必修1 P99图5-12)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”。研究发现，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。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上
B．光合作用中①主要吸收红光和蓝紫光
C．植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光
D．弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
D　[题图中②表示叶绿素b、③表示叶绿素a，②③分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；①表示类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，B错误；植物叶片呈现绿色是由于叶片中含有叶绿体，叶绿体中含有光合色素，光合色素吸收绿光很少，反射绿光使得叶片呈绿色，C错误；结合题意“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”可知，弱光下②(叶绿素b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。]
捕获光能的色素和结构
2．(人教版必修1 P100思考·讨论改编)恩格尔曼利用水绵和需氧性细菌做了探究光合作用场所的实验。以下对实验的分析，错误的是(　　)
A．该实验是在已知光合作用需要光的前提下进行的
B．实验组在黑暗中用极细的光束对临时装片中的水绵进行照射即可
C．实验直接证明了叶绿体吸收光能用于光合作用放氧
D．若用三棱镜折射光照射装片，需氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光区域
B　[在恩格尔曼进行该实验之前，已经知道光合作用需要光，实验目的是进一步探究光合作用的场所等相关问题，A正确；恩格尔曼探究光合作用场所的实验是在没有空气的黑暗环境中用极细的光束照射水绵，实验组不是单纯在黑暗中用极细的光束照射，B错误；观察发现需氧细菌集中在叶绿体被光束照射到的部位，可直接证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，C正确；光合色素主要吸收红光和蓝紫光，用三棱镜折射光照射装片时，在红光和蓝紫光区域光合作用相对较强，产生的氧气较多，所以需氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光区域，D正确。]
1．(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜，下列叙述正确的是(　　)
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
D　[载体蛋白通常需要与底物结合后才能转运物质。NTT作为载体蛋白，运输ATP、ADP和Pi时必然需要结合底物，A错误。黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi，因此不是主动运输，B错误。此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)，C错误。光照充足时，叶绿体类囊体薄膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi。此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体薄膜利用，导致基质中ADP浓度降低。由于NTT顺浓度梯度运输ADP(从叶绿体基质到细胞质基质)，当叶绿体基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。]
2．(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(　　)
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
C　[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开研磨，A错误；光合色素能够溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，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；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。]
3．(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______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。
(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_______________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________(答出两点即可)。
[答案]　(1)蓝　类囊体薄膜　C5　糖类　紫外光　(2)无水乙醇　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，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰　(3)覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用
[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。分析题图，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。暗反应阶段，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成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)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。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，为了排除类胡萝卜素的干扰，测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光。(3)据图可知，与覆盖其他色的膜相比，覆盖蓝膜的紫外光透过率低，蓝光透过率高，在降低紫外光对幼苗辐射的同时不影响其光合作用；据表中数据分析，与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用。
课时数智作业(十)　捕获光能的色素和结构
1．(2025·江苏南京一模)叶绿素a(C55H72O5N4Mg)头部和尾部分别具有亲水性和亲脂性。下列相关叙述正确的是(　　)
A．叶绿素a的尾部主要嵌在叶绿体的内膜中
B．镁元素在植物体内主要以叶绿素a等化合物的形式存在
C．常用无水乙醇作层析液分离出绿叶中的叶绿素a
D．叶绿素a呈蓝绿色，合成时需要光照和适宜温度
D　[叶绿素a的尾部具有亲脂性特点，而生物膜的基本支架由磷脂双分子层构成，故叶绿素a的尾部可能嵌在类囊体薄膜中，A错误；镁元素在细胞中主要以离子的形式存在，B错误；叶绿素a易溶于有机溶剂，所以可用无水乙醇提取，而不是用无水乙醇作为层析液，C错误；叶绿素a呈蓝绿色，合成时需要光照和适宜温度，D正确。]
2．植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关绿叶中色素的叙述，错误的是(　　)
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的薄膜上
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
D　[氮元素和镁元素都是构成叶绿素分子的必需元素，A正确；光合色素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；叶绿体中的色素在层析液中溶解度越高，扩散得越快，D错误。]
3．(2025·辽宁丹东期末)如图是绿色植物光合作用过程中叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱图。据图分析下列叙述正确的是(　　)
A．c为类胡萝卜素，它在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而不吸收绿光，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色
C．可根据绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同来提取色素
D．胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，叶绿素b在层析液中的溶解度最小
D　[c为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，几乎不吸收红光，所以几乎不能利用红光来合成光反应中的ATP，A错误；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素和类胡萝卜素对绿光吸收最少而被反射出来，所以叶片呈现绿色，B错误；根据绿叶中的色素可溶解在无水乙醇中来提取色素，根据色素在层析液中的溶解度不同来分离色素，C错误；胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，色素带位于滤纸条最上端，叶绿素b在层析液中的溶解度最小，色素带位于滤纸条最下端，D正确。]
4．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
D　[提取光合色素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，因此在滤纸条上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸层析法，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，而秋季类胡萝卜素相对较多使叶片呈现黄色，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。]
5．(2025·湖北武汉华师大一附中期中)为研究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，如图是滤纸条层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述错误的是(　　)
A．色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光和红光
B．条带位置反映色素在层析液中溶解度大小
C．增加类胡萝卜素有利于该植物抵御强光照
D．推测幼苗叶片中叶绿素的合成不需要光照
D　[Ⅲ是叶绿素a、Ⅳ是叶绿素b，二者主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，A正确；层析的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸条上的扩散速度快(位于滤纸条上方)，反之则慢，故条带位置反映色素在层析液中溶解度大小，B正确；从条带结果看，强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照，C正确；幼苗叶片中叶绿素的合成需要光照，D错误。]
6．(2025·东北三校联考)光是绿色植物正常生命活动的必需条件，植物吸收不同颜色(波长)的光可产生不同的效果。下列相关说法错误的是(　　)
A．分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色
B．暗中萌发生长的玉米幼苗不含有叶绿素，不能吸收红光
C．离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会发生放氧反应
D．蓝光能参与光合作用，也可作为信号调节植物生长发育
B　[分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色，A正确。植物具有感受光信号的分子，如光敏色素，主要吸收红光和远红光，B错误。叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素可以吸收红光和蓝紫光，因此离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会进行光合作用释放氧气，C正确。叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，因此蓝光能参与光合作用；光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程，D正确。]
7．(2025·山东枣庄模拟)涝渍处理对某植物光合色素含量的影响如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．长期涝渍处理导致植物根系的无氧呼吸增强易造成烂根
B．涝渍处理相同天数对该植物各种光合色素的影响程度相同
C．涝渍处理可能通过影响根对Mg2+的吸收导致叶绿素含量下降
D．分离该植物叶片中的不同色素利用了它们在层析液中的溶解度不同
B　[长期涝渍处理，土壤中氧气含量不足，植物根系会进行无氧呼吸。无氧呼吸产生酒精等物质，酒精对植物细胞有毒害作用，易造成烂根，A正确。从图中可以明显看出，随着涝渍处理天数的增加，叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的变化趋势和幅度并不相同。例如在处理前期，叶绿素a含量下降幅度相对较大，而类胡萝卜素含量下降相对较缓，B错误。Mg是合成叶绿素的必需元素，涝渍处理可能会使土壤通气性变差，影响根细胞的呼吸作用，进而影响根对Mg2+的吸收，导致叶绿素合成原料不足，从而使叶绿素含量下降，C正确。在分离植物叶片中的不同色素时，采用的纸层析法的原理就是不同色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使不同色素在滤纸上分离开来，D正确。]
8．(不定项)生物学兴趣小组为探究在适度补水的条件下某叶片光合色素含量的变化，进行了相关实验，结果如下表(单位：mg/g)，下列说法正确的是(　　)
组别 实验条件 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素
甲 自然条件 0.37 0.45 0.12
乙 适度补水 1.14 0.53 0.12
A．该实验为对照实验，其中甲组是对照组，乙组是实验组
B．叶绿素主要吸收蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光和红光
C．光合色素主要存在于绿色植物叶肉细胞，还可存在于其幼嫩的茎和果实的部分细胞
D．据表推测：其余条件相同且适宜，在适度补水的条件下，植物能提高光合作用速率
ACD　[由实验处理情况可知，甲组为自然条件下的结果，乙组进行了适度补水的处理，则甲组为对照组，乙组为实验组，A正确；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误；光合色素位于叶绿体中，叶绿体主要存在于绿色植物叶肉细胞，还可存在于其幼嫩的茎和果实的部分细胞，C正确；由表格数据可知，在适度补水条件下，叶绿素的含量增加，能提高植物的光合作用速率，D正确。]
9．(不定项)(2022·湖北卷改编)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(　　)
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吸收红光的能力弱
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
BD　[两种突变体之间并无生殖隔离，仍属同一物种，只能体现遗传多样性，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少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B正确；两种突变体的光合色素含量差异，可能是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，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。]
10．(13分)(2025·内蒙古适应性测试)为提高温室反季种植番茄的产量，探究相同光照强度下不同红光与蓝光的比例及光周期(24 h中光/暗时长比例)对光合作用等生理过程的影响，结果如下图。回答下列问题：
(1)光合色素吸收、传递光能，在类囊体薄膜上经过一系列转化和电子传递，将能量储存在________、________中。这两种物质在________(填场所)中发挥作用。
(2)实验发现1∶0.8组的光合速率最高，结合图1结果和色素对光的吸收光谱，分析可能的原因是____________________________和________________________________________。
(3)在类囊体薄膜上，光合色素需要与相关蛋白质组成捕光色素蛋白复合体来行使功能。结合图2分析，在适宜的光周期下，细胞中感受光周期的光敏色素吸收________光后，将信号传入________增加____________________基因的表达，提高叶绿体对光的捕获能力。
(4)在北方某地，冬季日照时长约为10 h。利用上述实验结果，给出对温室种植番茄进行补光增产的关键措施：_________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案]　(除标注外，每空1分，共13分)(1)ATP　NADPH　叶绿体基质　(2)1∶0.8条件下，叶绿素含量最高(2分)　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分)　(3)红　细胞核　调控叶绿素合成　(4)调整光质红光与蓝光为1∶0.8，以提升叶绿素含量，从而提高光合速率，达到增产的目的(3分)
[解析]　(1)光合色素吸收、传递光能，在类囊体薄膜上经过一系列转化和电子传递，即光反应的过程，将能量储存在ATP和NADPH中，这两种物质在暗反应过程中还原C3，该反应发生在叶绿体基质。(2)由图1可知，各光质比例下，叶绿素相差较大，但类胡萝卜素相差不大，且在红光与蓝光比例为1∶0.8条件下，叶绿素含量最高，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，所以该条件下光合速率最高。(3)光敏色素主要吸收红光和远红光，但吸收远红光后，光敏色素转变为失活型；故在该光质条件下，光敏色素吸收红光，由图2可知，在适宜的光周期下，叶绿素含量显著提升，说明光敏色素吸收红光后，将信号传入细胞核，增加调控叶绿素合成的基因的表达，提高叶绿素含量，从而提高叶绿体对光的捕获能力。(4)由图2可知，光照在8～12 h时，叶绿素含量相对较低，此时可通过调整光质比例红光与蓝光为1∶0.8，以提升叶绿素含量，从而提高光合速率，达到增产的目的。
(教师用书独具)
(2024·甘肃卷)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题：
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是____________，加入少许碳酸钙可以________________________。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合子种子为白色；②_________________________________________________
____________________。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是__________。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在______________________________条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③预期结果：_________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案]　(1)无水乙醇　防止研磨中色素被破坏　(2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成　(3)纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求　(4)②与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低(几乎为零)　(5)脱落酸　①正常光及其他条件适宜且相同　②气孔开度或气孔大小　③B组气孔开度小于A组；C、D组气孔开度基本相同，且大于A、B组
[解析]　(1)叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素。加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。(2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。(3)在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。(4)由图可知：与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低(几乎为零)，说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发，脱落酸具有抑制种子萌发的作用，据此可推知：X最可能是脱落酸。脱落酸对气孔开闭有显著影响，促进气孔关闭。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，结合野生型在弱光条件下类胡萝卜素含量也大量减少，故应在正常光下培养野生型和纯合突变体，该实验的自变量是植株的种类和培养条件，因变量是气孔开度或气孔大小，而在实验过程中对植株的生长有影响的无关变量应控制相同且适宜。据此，依据实验设计遵循的对照原则和单一变量原则及题干中给出的不完善的实验设计可推知，补充完善的实验设计如下：①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在正常光及其他条件适宜且相同的条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔开度或气孔大小，取其平均值。③预期结果：本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量，所以预期的结果是B组气孔开度小于A组。C、D组气孔开度基本相同，且大于A、B组。
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