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人教(2019)生物必修1课时训练
5.4 光合作用与能量转化
第1课时 捕获光能的色素和结构
一、选择题
1.下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述,不正确的是( )
A.实验目的是证明四种色素在层析液中的溶解度和扩散速度不同
B.绿叶中的色素易溶于无水乙醇等有机溶剂
C.在层析液中溶解度最高的色素是胡萝卜素
D.滤纸条上色素的宽度代表其含量
2.在叶绿体色素提取和分离实验中,收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是( )
①未加入石英砂,研磨不充分
②一次加入大量的无水乙醇
③分次加入少量无水乙醇提取
④使用放置数天的菠菜
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
3.大棚种植西兰花能够让人们在寒冷的冬季也能享受美味。为了增加其产量,大棚内照明灯的光和大棚的塑料薄膜颜色选择的组合最好为( )
A.蓝紫光或红光 无色透明
B.蓝紫光或红光 黄色透明
C.白光 黄色透明
D.白光 无色透明
4.Mg是构成叶绿素的重要成分,若将在缺镁的培养液中培养的菠菜叶进行光合色素层析,结果最可能是( )
5.植物叶子呈现的颜色是各种色素的综合表现,色素主要存在于液泡和叶绿体中,叶绿体中的色素主要包含两大类,叶绿素和类胡萝卜素。下列对高等植物的正常叶子中色素的相关叙述,正确的是( )
A.纸层析法分离叶绿体中色素,最宽和最窄的色素带分别是黄绿色、橙黄色
B.提取叶绿体中色素可用丙酮作为提取液,用清水当层析液可分离液泡中色素
C.叶绿素对可见光的吸收有一个峰值,类胡萝卜素有两个峰值
D.叶绿体中四种色素都含有N、Mg元素,作用是吸收、传递、转化
光能
6.下列关于叶绿素的叙述,正确的是( )
A.绿叶中的色素都含有镁元素
B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值相同
D.植物呈现绿色是因为叶绿素能有效地吸收绿光
7.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。下列关于叶绿体及色素的叙述中正确的是( )
A.叶绿体普遍分布在植物细胞中
B.叶绿素在高等植物体内有两种,且这两种叶绿素的含量不一样
C.同线粒体一样,叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D.叶绿体中的色素只吸收红光和蓝紫光进行光合作用
8.叶绿体和线粒体都是重要的细胞器,下列叙述中错误的是( )
A.两者都具有能量转换的功能
B.两者都具有双层膜结构
C.两者的基质成分与功能不同
D.两者所含酶的种类相同
二、非选择题
9.图甲～丁表示用新鲜菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤。请据图回答下列问题。
(1)图甲～丁中,实验操作步骤的先后顺序是 (填序号)。
(2)图中试剂a、b依次是 。
(3)步骤丙中,滤纸条上出现四条色素带,那么最上面一条色素带的色素名称是 。
(4)步骤乙中,为了研磨充分和防止色素被破坏,依次加入 、
。
(5)在该实验的操作过程中,有同学按下列方法操作,其中不合理的有
(在a～d中选择填空)。
a.用蒸馏水替代无水乙醇提取色素
b.在充分研磨叶片后立即加入碳酸钙
c.用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液
d.沿铅笔线连续数次画滤液细线
10.如图1表示叶绿素分子以其侧链插入生物膜结构中,图2表示用分光光度计测定的叶绿素a对不同光的吸收值。请回答下列问题。
(1)图1所示的生物膜为 。
(2)叶绿素a主要吸收 光。
(3)有同学认为仅根据吸收光谱图并不能判断哪些波长的光对光合作用最有效(由在不同波长光的作用下的光合效率绘制成的图像称为作用光谱)。请用以下实验材料用具进行探究。
实验材料及用具:水绵、可以游动的需氧细菌、三棱镜、白色光源、显微镜等。
实验原理:
①水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。
②
。
实验步骤:
①取一些可以游动的需氧细菌放在含有一条水绵的溶液中,制成临时装片。
②将临时装片置于 的环境中。
③将 的光投射到一段水绵上。
④观察水绵不同部位聚集的需氧细菌的多少。
实验结果及分析:根据上述实验结果,某同学画出了水绵的作用光谱与叶绿素a吸收光谱曲线如图所示。
两者是否完全吻合 ,其原因可能是
。
等级训练
11.为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大,表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响,某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验,实验结果如表。下列有关叙述错误的是( )
叶绿素种类 二氧化硅颗粒大小/目
0 20 50 100 200
叶绿素 a/(mg·g-1) 0.25 0.53 0.61 0.48 0.47
叶绿素 b/(mg·g-1) 0.16 0.08 0.09 0.11 0.12
A.提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂
B.加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C.据表可知,用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D.若叶片研磨过程中未加入碳酸钙,则表中数据均减小
12.某同学从杨树叶中提取分离得到4种色素样品,经测定得到下列吸收光谱图,其中属于胡萝卜素的是( )
13.(不定项)为研究光照强度对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,如图为纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是( )
A.强光照导致该植物叶绿素含量降低
B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰值的波长不同
D.画滤液细线时,滤液在点样线上只能画一次
14.(不定项)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验及创新改进的说法中,合理的是( )
A.设计一个对照实验,一组在研磨前加CaCO3,另一组不加,然后按规定步骤研磨并仔细观察现象,可探究CaCO3加与不加对实验的影响
B.秋季使用黄色或红色叶片作实验材料可以证明叶片中不含叶绿素
C.把滤液细线画得宽一点进行纸层析可以探究滤液细线的宽度对实验的影响
D.用不同量的绿叶做实验,试验不同浓度的滤液对实验结果的影响,可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及滤液纯度对实验的影响
15.为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响,进行了相关实验,结果如图,请回答下列问题。
(1)本实验的因变量是 。由图中曲线对比可知,经 处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显,这将直接导致光反应中叶绿素吸收的 减少从而降低光合速率。由此推知,若遇到较低温天气,除升温方法外,可对植物进行 处理以减少叶绿素的损失。
(2)提取上述四组该植物叶片中的色素时,为防止色素被破坏,研磨时可加入适量的 。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离,结果发现,第4组得到的色素带中,从上到下的第 条色素带均明显变窄。
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5.4 光合作用与能量转化
第1课时 捕获光能的色素和结构
一、选择题
1.下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述,不正确的是( A )
A.实验目的是证明四种色素在层析液中的溶解度和扩散速度不同
B.绿叶中的色素易溶于无水乙醇等有机溶剂
C.在层析液中溶解度最高的色素是胡萝卜素
D.滤纸条上色素的宽度代表其含量
解析:实验目的是进行绿叶中色素的提取和分离,探究绿叶中含有几种色素;绿叶中的色素易溶于无水乙醇等有机溶剂;色素分离的结果显示滤纸条的最上端是橙黄色的胡萝卜素,说明胡萝卜素在层析液中的溶解度最高;色素的含量越多,在滤纸条上呈现的色素带就越宽,因此滤纸条上色素带的宽度代表其含量。
2.在叶绿体色素提取和分离实验中,收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是( D )
①未加入石英砂,研磨不充分
②一次加入大量的无水乙醇
③分次加入少量无水乙醇提取
④使用放置数天的菠菜
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
解析:在色素的提取和分离实验中,收集到的滤液颜色浅,说明色素浓度低,可能是溶质(色素)的含量少,如研磨时未加入二氧化硅,研磨不充分或使用放置数天的菠菜;也有可能是溶剂过多,即一次性加入过多的无水乙醇。
3.大棚种植西兰花能够让人们在寒冷的冬季也能享受美味。为了增加其产量,大棚内照明灯的光和大棚的塑料薄膜颜色选择的组合最好为( A )
A.蓝紫光或红光 无色透明
B.蓝紫光或红光 黄色透明
C.白光 黄色透明
D.白光 无色透明
解析:由于照明灯的功率是一定的,所以在相同的功率下,用发出蓝紫光或红光的照明灯,植物利用光能的效率最高;太阳光是一定的,所以用无色透明的塑料薄膜,植物获得光能更多。
4.Mg是构成叶绿素的重要成分,若将在缺镁的培养液中培养的菠菜叶进行光合色素层析,结果最可能是( A )
解析:由题意可知,缺镁会影响叶绿素的合成,图中A项在滤纸条上的色素带中只有胡萝卜素和叶黄素,符合题意。
5.植物叶子呈现的颜色是各种色素的综合表现,色素主要存在于液泡和叶绿体中,叶绿体中的色素主要包含两大类,叶绿素和类胡萝卜素。下列对高等植物的正常叶子中色素的相关叙述,正确的是( B )
A.纸层析法分离叶绿体中色素,最宽和最窄的色素带分别是黄绿色、橙黄色
B.提取叶绿体中色素可用丙酮作为提取液,用清水当层析液可分离液泡中色素
C.叶绿素对可见光的吸收有一个峰值,类胡萝卜素有两个峰值
D.叶绿体中四种色素都含有N、Mg元素,作用是吸收、传递、转化
光能
解析:纸层析法分离叶绿体中色素,最宽和最窄的色素带分别是叶绿素a和胡萝卜素,其中叶绿素a是蓝绿色,胡萝卜素是橙黄色;液泡中的色素可以溶于水,因此若用纸层析法分离液泡中的色素,可用清水作为层析液,分离叶绿体中的色素不能用清水;叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,故对可见光的吸收有两个峰值,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,对可见光的吸收有一个峰值;Mg元素是叶绿体中叶绿素的成分,类胡萝卜素中不含Mg。
6.下列关于叶绿素的叙述,正确的是( B )
A.绿叶中的色素都含有镁元素
B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值相同
D.植物呈现绿色是因为叶绿素能有效地吸收绿光
解析:绿叶中的色素只有叶绿素含有镁元素;叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同;植物在进行光合作用时主要吸收红光和蓝紫光,因为绿色植物主要反射绿光,所以植物的叶片一般呈现绿色。
7.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。下列关于叶绿体及色素的叙述中正确的是( B )
A.叶绿体普遍分布在植物细胞中
B.叶绿素在高等植物体内有两种,且这两种叶绿素的含量不一样
C.同线粒体一样,叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D.叶绿体中的色素只吸收红光和蓝紫光进行光合作用
解析:植物细胞不都有叶绿体,如根部细胞不含叶绿体,植物见光的绿色部位的细胞才有叶绿体;叶绿素在高等植物体内有叶绿素a和叶绿素b两种,叶绿素a的含量相对较多;同线粒体不一样,叶绿体并不是通过内膜扩大受光面积,而是通过类囊体堆叠形成基粒,极大地扩展了受光面积;叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光进行光合作用,而不是只吸收红光和蓝紫光。
8.叶绿体和线粒体都是重要的细胞器,下列叙述中错误的是( D )
A.两者都具有能量转换的功能
B.两者都具有双层膜结构
C.两者的基质成分与功能不同
D.两者所含酶的种类相同
解析:叶绿体可以把光能转变为化学能,线粒体可以把有机物中的化学能释放出来,为各项生命活动提供能量;线粒体和叶绿体均是具有双层膜结构的细胞器;线粒体和叶绿体的功能不同,根据结构与功能相适应的观点,两者的基质成分不同,所含酶的种类不同。
二、非选择题
9.图甲～丁表示用新鲜菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤。请据图回答下列问题。
(1)图甲～丁中,实验操作步骤的先后顺序是 (填序号)。
(2)图中试剂a、b依次是 。
(3)步骤丙中,滤纸条上出现四条色素带,那么最上面一条色素带的色素名称是 。
(4)步骤乙中,为了研磨充分和防止色素被破坏,依次加入 、
。
(5)在该实验的操作过程中,有同学按下列方法操作,其中不合理的有
(在a～d中选择填空)。
a.用蒸馏水替代无水乙醇提取色素
b.在充分研磨叶片后立即加入碳酸钙
c.用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液
d.沿铅笔线连续数次画滤液细线
解析:(1)据题图分析,甲表示画滤液细线,乙表示提取色素,丙表示分离色素,丁表示过滤,则实验操作步骤的先后顺序是乙、丁、甲、丙。
(2)依据实验原理可知,题图中试剂a为无水乙醇,试剂b为层析液。
(3)步骤丙中,滤纸条上出现四条色素带,从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,最上面一条色素带的色素名称是胡萝
卜素。
(4)在研磨绿叶时,要向研钵中加少许二氧化硅(有助于研磨充分)和碳酸钙(防止研磨中色素被破坏)。
(5)蒸馏水属于无机溶剂,不能提取色素;加入碳酸钙、二氧化硅、无水乙醇后才能研磨;用定性滤纸替代尼龙布过滤研磨液,则大量滤液被吸收;沿铅笔线画滤液细线,待滤液干后再重画一到两次。
答案:(1)乙、丁、甲、丙 (2)无水乙醇、层析液 (3)胡萝卜素
(4)二氧化硅(SiO2) 碳酸钙(CaCO3) (5)abcd
10.如图1表示叶绿素分子以其侧链插入生物膜结构中,图2表示用分光光度计测定的叶绿素a对不同光的吸收值。请回答下列问题。
(1)图1所示的生物膜为 。
(2)叶绿素a主要吸收 光。
(3)有同学认为仅根据吸收光谱图并不能判断哪些波长的光对光合作用最有效(由在不同波长光的作用下的光合效率绘制成的图像称为作用光谱)。请用以下实验材料用具进行探究。
实验材料及用具:水绵、可以游动的需氧细菌、三棱镜、白色光源、显微镜等。
实验原理:
①水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。
②
。
实验步骤:
①取一些可以游动的需氧细菌放在含有一条水绵的溶液中,制成临时装片。
②将临时装片置于 的环境中。
③将 的光投射到一段水绵上。
④观察水绵不同部位聚集的需氧细菌的多少。
实验结果及分析:根据上述实验结果,某同学画出了水绵的作用光谱与叶绿素a吸收光谱曲线如图所示。
两者是否完全吻合 ,其原因可能是
。
解析:(1)题图1所示的生物膜上有叶绿素,应是类囊体薄膜。
(2)由题图2可知,叶绿素a主要吸收波长400～500 nm的蓝紫光和波长650～700 nm的红光。
(3)实验原理:①水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。②需氧细菌会聚集在氧气含量高的部位,故可以根据其聚集程度判断氧气释放速率,即光合效率。
实验步骤:临时装片应放置在黑暗且无空气的环境中,然后将通过三棱镜的光照射到一段水绵上,观察水绵的不同部位聚集的需氧细菌的多少。
由实验结果可知,水绵的作用光谱和叶绿素a吸收光谱不完全相同,因为在叶绿体中参与光合作用的色素除叶绿素a外,还有叶绿素b等其他色素,作用光谱反映的是这些光合色素共同作用的结果。
答案:(1)类囊体薄膜 (2)红光和蓝紫 (3)需氧细菌会聚集在氧气含量高的部位,可以根据其聚集程度判断氧气释放速率即光合效率 黑暗无空气 通过三棱镜 不完全吻合 参与光合作用的色素除叶绿素a外,还有叶绿素b等其他色素,作用光谱反映的是这些光合色素共同作用的结果
11.为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大,表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响,某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验,实验结果如表。下列有关叙述错误的是( B )
叶绿素种类 二氧化硅颗粒大小/目
0 20 50 100 200
叶绿素 a/(mg·g-1) 0.25 0.53 0.61 0.48 0.47
叶绿素 b/(mg·g-1) 0.16 0.08 0.09 0.11 0.12
A.提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂
B.加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C.据表可知,用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D.若叶片研磨过程中未加入碳酸钙,则表中数据均减小
解析:提取色素利用了光合色素易溶于有机溶剂的原理;与不加二氧化硅相比,加入二氧化硅对提取叶绿素a有益,对叶绿素b的提取无益;据表可知,用50目的二氧化硅提取叶绿素时,提取到的叶绿素总量(叶绿素a和叶绿素b)最多;加入碳酸钙可防止叶绿素被破坏,若叶片研磨过程中未加入碳酸钙,则表中数据均减小。
12.某同学从杨树叶中提取分离得到4种色素样品,经测定得到下列吸收光谱图,其中属于胡萝卜素的是( B )
解析:胡萝卜素主要吸收蓝紫光,从吸收光谱上看,这种光的波长在400～520 nm之间,符合的图像只有B选项。
13.(不定项)为研究光照强度对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,如图为纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是( ABC )
A.强光照导致该植物叶绿素含量降低
B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰值的波长不同
D.画滤液细线时,滤液在点样线上只能画一次
解析:根据题图来看,强光照导致该植物叶绿素含量降低;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;色素Ⅲ是叶绿素a、色素Ⅳ是叶绿素b,叶绿素a和叶绿素b吸收光谱的吸收峰值的波长不同;分离色素画滤液细线时,重复画线操作应在前一次画线晾干后再进行重复操作1～2次,并要求细、齐、直。
14.(不定项)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验及创新改进的说法中,合理的是( ACD )
A.设计一个对照实验,一组在研磨前加CaCO3,另一组不加,然后按规定步骤研磨并仔细观察现象,可探究CaCO3加与不加对实验的影响
B.秋季使用黄色或红色叶片作实验材料可以证明叶片中不含叶绿素
C.把滤液细线画得宽一点进行纸层析可以探究滤液细线的宽度对实验的影响
D.用不同量的绿叶做实验,试验不同浓度的滤液对实验结果的影响,可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及滤液纯度对实验的影响
解析:探究CaCO3加与不加对实验的影响中,自变量为是否加CaCO3,因此一组在研磨前加CaCO3,另一组不加,然后按规定步骤研磨并仔细观察现象;红色叶片中的红色色素存在于液泡中,不属于叶绿体中的色素,秋季使用黄色或红色叶片作实验材料无法证明叶片中不含叶绿素;把滤液细线画得宽一点进行纸层析,与正常宽度做对比,可以探究滤液细线的宽度对实验的影响;用不同量的绿叶做实验,试验不同浓度的滤液对实验结果的影响,可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及滤液纯度对实验的影响。
15.为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响,进行了相关实验,结果如图,请回答下列问题。
(1)本实验的因变量是 。由图中曲线对比可知,经 处理的该植物叶片中叶绿素含量下降最为明显,这将直接导致光反应中叶绿素吸收的 减少从而降低光合速率。由此推知,若遇到较低温天气,除升温方法外,可对植物进行 处理以减少叶绿素的损失。
(2)提取上述四组该植物叶片中的色素时,为防止色素被破坏,研磨时可加入适量的 。对上述四组色素提取液分别进行纸层析分离,结果发现,第4组得到的色素带中,从上到下的第 条色素带均明显变窄。
解析:(1)根据曲线图分析可知,自变量为光照强度、温度,因变量为叶绿素相对含量。由图中曲线对比可知,第4组曲线(经低温0 ℃+光照处理)的植物叶片中叶绿素含量下降最为明显,这将导致叶绿素吸收的蓝紫光和红光减少从而降低光合速率。由此推知,若遇到较低温天气,适度升温或遮光处理均可减少该植物叶片中叶绿素的损失。
(2)为防止色素被破坏,研磨时可加入适量的碳酸钙。第4组得到的色素带中,叶绿素含量较少,因此从上到下的第三、四条色素带(叶绿素a、叶绿素b)均明显变窄。
答案:(1)叶绿素相对含量 光+0 ℃ 红光和蓝紫光 遮光 (2)碳酸钙 三、四
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