(共71张PPT)
第3课时
叶绿体与光能的捕获
课标要求
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：提取和分离叶绿体中的光合色素。
1.提取和分离叶绿体中的光合色素
(1)实验原理
诠释 剖析实验要点
有机溶剂(如无水乙醇)
溶解度
(2)实验步骤
二氧化硅
碳酸钙
扩散均匀
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素 橙黄色 _____ _____ _____
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 _____ 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 _____ _____
(3)实验结果
最少
最高
最多
最快
最低
最慢
异常现象 原因分析
收集到的滤液绿色过浅 ①未加_________，研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液____________太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；
④未加_______或加入过少，色素分子被破坏
滤纸条色 素带重叠 ①滤液细线不直；
②滤液细线过粗
滤纸条无 色素带 ①忘记画_________；②滤液细线接触到________，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
(4)实验出现异常现象的原因分析
二氧化硅
色素(叶绿素)
滤液细线
碳酸钙
层析液
2.叶绿体中色素的吸收光谱分析
由图可以看出：
400~760 nm
可见光
红光和蓝紫光
蓝紫光
源于必修1 P87“图3－2－8”、P88“图3－2－9”及P87“跨学科视角”
(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偏向长波方面，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)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
宽
提示 这种波长的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有机物。
(3)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。
材料 藻类中色素种类及光在海水中的分布
藻类 色素种类 含量最多的色素 水层及主要存在的光
绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层存在红光和蓝紫光
褐藻 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层存在绿光和蓝紫光
红藻 叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素 藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光 深水层存在蓝紫光
提示 这与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。
3.叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构模式图
光反应
暗反应
(2)叶绿体的功能
外膜
叶绿体基质
暗反应
类囊体
色素
光反应
光合作用
光束照射
所有受光
源于必修1 P85“积极思维”
(1)恩格尔曼在选材上有什么巧妙之处？
提示 选择水绵和能运动的好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋排列的带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)恩格尔曼在实验设计上有什么巧妙之处？
提示 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。
考向一 实验的基本原理和过程分析
1.(2023·江苏南通高三模拟预测)为了测定叶片叶绿体色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如下图。下列相关叙述错误的是
A.方法①中的“？”代表的是
SiO2，加入该成分以便研磨
更充分
B.方法①、②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素，提高色素的提取量
C.方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放
D.方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分
√
突破 强化关键能力
方法①中的“？”代表的
是SiO2，它能破坏细胞结
构，加入该成分使研磨更
充分，A正确；
方法①、②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素在研磨时不被破坏，提高色素的提取量，B正确；
方法②中沸水浴可破坏
膜上蛋白质结构，破坏
膜结构，使色素充分释
放，C正确；
方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素会被分解，色素提取量变少，D错误。
2.(多选)如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述不正确的是
A.实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙
过少，都会导致色素条带颜色变深
B.实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实
验效果更好
C.色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，
会缩短四条色素带间的距离
D.与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄
√
√
√
实验研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸钙(保护叶绿素)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；
实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；
色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，看不到四条色素带，C错误。
考向二 色素的种类和功能
3.(2023·江苏镇江高三模拟)下列关于植物细胞中光合色素的说法，正确的是
A.光合色素分布在叶绿体的类囊体膜上
B.Mg是构成叶绿素所必需的微量元素
C.叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色
D.用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散快
√
Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B错误；
叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C错误；
用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上扩散快，D错误。
4.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。下列关于叶绿素的叙述，正确的是
A.图中②和③主要分布在叶绿体的
内膜上
B.利用纸层析法分离色素时，③应
位于滤纸条的最下端
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
√
5.在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料，测定不同生育期叶片中叶绿素含量，结果如下表所示。由数据可知，下列推测或叙述错误的是
氮含量(kg·hm－2) 叶绿素含量(mg·g－1)
苗期 开花坐果期 盛果期 末果期
100 3.38 7.30 9.52 7.12
180 3.38 7.53 11.37 7.88
360 3.48 8.06 12.31 8.34
540 3.54 7.23 11.48 9.62
A.叶片中叶绿素含量常用来表征作物的生长状况
B.叶绿素含量随着生育期的推进呈现先增加后下降的趋势
C.肥料中氮含量越高，越有利于黄瓜叶片中叶绿素的形成
D.盛果期叶绿素含量较高可能与有机物在果实中积累有关
√
氮含量(kg·hm－2) 叶绿素含量(mg·g－1)
苗期 开花坐果期 盛果期 末果期
100 3.38 7.30 9.52 7.12
180 3.38 7.53 11.37 7.88
360 3.48 8.06 12.31 8.34
540 3.54 7.23 11.48 9.62
影响叶绿素合成因素的分析
归纳总结
重温高考 真题演练
1.(2021·辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
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为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误。
2.(2019·江苏，17)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是
A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D.实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
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研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨
时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素，但会影响色素提取
液的纯度，A项错误；
光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液由有
机溶剂配制而成，B项错误；
层析液易挥发，故层析分离时烧杯上要加盖，C项错误；
对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D项正确。
5
3.(2020·江苏，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是
A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.研磨时添加石英砂有助于色素提取
D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
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无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A项正确；
研磨时要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止叶绿素被破坏，B项错误；
研磨时添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C项正确；
画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D项正确。
5
4.(2019·海南，9)下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是
A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
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光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成的NADPH和ATP，A项正确；
胡萝卜素不能吸收红光，B项错误；
光反应中，将光能转变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi及ATP合酶的参与，C项正确。
5
5.(经典高考题)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是
A.提取叶绿体中的色素，原理是各种色素在层析液中的溶解度不同
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.红光和蓝紫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
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提取叶绿体中的色素，原理是各种色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，A项错误。
一、易错辨析
1.提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分( )
2.绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( )
3.叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( )
4.植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光( )
5.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素( )
6.秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的( )
7.光合作用需要的色素和酶只分布在叶绿体基粒中( )
五分钟 查落实
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8.没有叶绿体的生物无法进行光合作用( )
9.植物细胞都含有叶绿体( )
10.在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中
( )
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二、填空默写
1.(必修1 P87)绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：_______(含量约占3/4)和__________(含量约占1/4)，其中前者包含________(蓝绿色)和________(黄绿色)。后者包含_________(橙黄色)和_______(黄色)。
2.(必修1 P87)叶绿素a和叶绿素b主要吸收______________，胡萝卜素和叶黄素主要吸收_______。
3.(必修1 P88)叶绿体是_____________的场所。在它内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的_________，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的____。
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
蓝紫光和红光
蓝紫光
进行光合作用
色素分子
酶
课时精练
一、单项选择题
1.霜叶红于二月花，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的色素，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，用水作为层析液可分离液泡中的色素
C.叶绿素对可见光的吸收有一个高峰，类胡萝卜素有两个高峰
D.叶绿体中四种色素都含有N、Mg元素，作用是吸收、传递和转化光能
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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(蓝绿色)和胡萝卜素(橙黄色)，A错误；
液泡中的色素可以溶于水，可用清水作为层析液，B正确；
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对可见光的吸收也有两个峰值，C错误；
Mg元素是叶绿体中叶绿素的成分，D错误。
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2.(2023·江苏海安县实验中学高三学情调研)采用新鲜菠菜叶片开展“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验下列叙述错误的是
A.分离色素这一步操作应在通风好的条件下进行
B.菠菜叶片液氮处理后再研磨有利于色素的充分释放
C.层析完毕后应迅速记录实验结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发
消失
D.画滤纸条时用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线，吹干后
在同一位置重复画线
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由于层析液易挥发，且有毒性，因此分离色素这一步应在通风好的条件下进行，A正确；
菠菜叶片液氮处理后，因缺氧而导致细胞死亡，生物膜失去选择透过性作用，再研磨有利于色素的充分释放，B正确；
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，但不会随层析液挥发而消失，C错误。
3.下列有关“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，正确的是
A.提取光合色素时加入SiO2的目的是使研磨充分并保护色素不被破坏
B.色素在提取液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同
C.对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一层滤纸
D.画滤液细线时要等上一次画的滤液线干燥后再进行画线
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取色素时加入SiO2的目的是为了研磨充分，加入碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，A错误；
利用色素在层析液中的溶解度不同的原理来分离色素，从而使色素带的位置不同，B错误；
对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一层尼龙布进行过滤，不能用滤纸过滤，C错误。
4.(2023·江苏南京高三模拟)如图所示的实验中，试管中色素若是分别来自水稻的叶黄素缺失突变体叶片和缺镁条件下生长的水稻叶片，则在光屏上形成较明显暗带的条数分别是
A.1、1 B.1、2
C.2、2 D.2、1
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叶黄素缺失的突变体水稻不能合
成叶黄素，而试管中胡萝卜素和
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，
则在光屏上形成2条较明显暗带；
缺镁条件下生长的水稻，叶绿素合成受阻，则试管中的类胡萝卜素吸收蓝紫光，则在光屏上形成1条较明显暗带，D正确。
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5.在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环，如图。下列说法错误的是
A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的
含量比类胡萝卜素的高
B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2
C.若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡
D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光
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镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环颜色较淡，C错误。
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6.(2023·江苏南通高三学情调研)某同学用菠菜做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验，分离出五条色素带，结果如图，其中α -叶黄素和紫黄质是两种不同的叶黄素，下列相关叙述正确的是
A.分离色素的原理是色素易溶于有机溶剂
B.用毛细吸管吸取色素提取液点样，需连续重复几次
C.α- 叶黄素在层析液中的溶解度大于紫黄质
D.α -叶黄素和紫黄质主要吸收蓝紫光和红光
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分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；
画滤液细线时，需要利用毛细吸管反复多次向滤纸条上转移色素提取液，使实验结果更加明显，但应等上一次滤液细线干后再重复，不能连续操作，B错误；
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分离色素时，溶解度高的扩散距离远，据图可知，α－叶黄素在层析液中的溶解度大于紫黄质，故扩散距离远，C正确；
α－叶黄素和紫黄质属于叶黄素，叶黄素主要吸收蓝紫光，D错误。
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7.如图表示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列说法正确的是
A.土壤中缺乏镁时，植物新叶对
420 nm～470 nm左右波长的光
的利用量比老叶更少
B.用纸层析法分离色素后得到的
色素带的宽度，反映了色素在
层析液中溶解度的大小
C.叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用，且在转化光
能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化
D.用不同波长的光照射植物叶片，得到的光合作用产物完全相同
√
8.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是
A.实验过程中装片需放置在没有空气
的黑暗环境中是为了设置自变量
B.水绵光合作用产生的O2能进入细菌
的线粒体与[H]结合生成H2O
C.图中细菌分布的差异是水绵不同区域光合作用强度不同造成的
D.水绵叶绿体产生的ATP直接为核DNA复制提供能量
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由图可知，好氧细菌聚集在红光区
和蓝紫光区，这是由于叶绿体中的
色素主要能够利用这两种光进行光
合作用产生氧气。实验过程中不同
颜色的光为自变量，装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量，而没有空气是为了排除无关变量的影响，A错误；
细菌不含有线粒体，B错误；
水绵叶绿体产生的ATP只能供暗反应使用，D错误。
二、多项选择题
9.菠菜是常见的一年生草本植物，叶片浓绿，富含多种营养素，且分布广泛。下列与其有关生物学实验的叙述，正确的是
A.用新鲜的和放置数天的菠菜进行色素的提取和分离实验时，在层析液
中溶解度最大的色素种类相同
B.利用菠菜叶肉细胞进行质壁分离及复原实验时，至少需要使用显微镜
观察3次
C.用高倍镜观察菠菜的叶绿体时，最好选下表皮细胞制作临时装片
D.可用体积分数95%的酒精加入适量无水碳酸钠来代替无水乙醇提取菠
菜叶中的色素
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菠菜下表皮细胞中无叶绿体，可用菠菜叶下表皮稍带部分叶肉细胞观察叶绿体，C错误。
10.(2023·江苏泰州高三模拟)苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用体积分数为50%的乙醇提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上色素带由上到下，下列相关叙述正确的是
A.第4条色素带对应的色素在层析液中溶解度最小
B.第1条色素带的带宽比第2条色素带窄
C.第3条色素带对应的色素是呈现蓝绿色的叶绿素a
D.如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为红色
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层析结果会出现5条色素带，自上而下第1条为橙黄色的胡萝卜素，第2条为黄色的叶黄素，以上2种色素主要吸收蓝紫光，其中胡萝卜素的含量最低，故色素带最窄，第3条为蓝绿色的叶绿素a，第4条为黄绿色的叶绿素b，以上2种色素主要吸收红光和蓝紫光。因为花青素溶于水，提取时如使用体积分数为50%的乙醇可提取到花青素，同时根据花青素不溶于有机溶剂的特性和色素分离的原理，纸层析时，滤液细线上的花青素几乎不发生扩散，所以第5条色素带应为红色的花青素，如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为胡萝卜素的颜色(橙黄色)。
11.通常情况下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素a的光合系统会失效，而含有叶绿素f的光合系统会启动。进一步研究发现，叶绿素f能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述不正确的是
A.培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源
B.叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体膜上
C.叶绿素f能够吸收、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应
D.在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
蓝细菌属于自养生物，能够自己合成有机物，故培养蓝细菌研究光合作用时，不需要提供葡萄糖作为碳源，A错误；
蓝细菌为原核生物，无叶绿体，B错误；
在正常光照条件下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，而不利用红外光，D错误。
A.叶绿素可用无水乙醇提取
B.该实验设置了四个实验组，是一个对比实验
C.该实验说明叶绿素在酸性条件下不稳定，在碱性条件下稳定
D.由该实验结果推测，酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降
12.为探究pH对叶绿素稳定性的影响，某科研小组进行了如表实验。下列叙述正确的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
√
√
组号 叶绿素溶液/mL pH 处理时间/min 溶液颜色
① 3.0 8.0 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
√
根据色素易溶于有机溶剂的特点，在提取色素时可以加入无水乙醇进行色素的提取，A正确；
该实验设置了四个实验组，每个实验之间形成对照关系，是一个对比实验，B正确；
根据表中数据可知，在pH为7或8的环境中，色素溶液的颜色均为绿色，但这不能说明叶绿素在碱性环境中稳定，碱性增强时色素可能会被破坏，C错误；
1
2
3
4
5
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7
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9
10
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14
根据实验结果可知，酸性环境下色素溶液的颜色由绿色变成黄绿色或黄褐色，说明色素在酸性条件下可能因稳定性较差而被分解，导致含量降低，因此酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降，D正确。
1
2
3
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5
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7
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三、非选择题
13.海洋中的真核藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。自然状态下，它们都能通过光合作用制造有机物。回答下列问题：
(1)绿藻叶绿体中的光合色素可对光能进行捕获，吸收的光能主要有两方面用途：一是_______________________；二是____________________。
(2)CO2是光合作用的原料之一，红藻正常生长过程中，其光合作用固定的CO2来自_____________________________________(回答2点即可)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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14
将水分解为O2和NADPH
促成ADP和Pi合成ATP
海水环境中的CO2、细胞呼吸释放的CO2
(3)进一步研究表明，三种藻类在海水中的垂直分布情况，与它们对光能捕获的差异有关，结果如下表。请利用以下提供的实验器材，设计实验验证题述说法(要求：写出简要实验思路)：_________________________
_______________________________________________________________
____________________________________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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14
不同藻类 绿藻 褐藻 红藻
主要吸收的光质 红光、蓝紫光 黄光、绿光 蓝光
将水绵、海带和紫菜分别与好氧细菌制成临时装片，放在没有空气的黑暗环境中，用透过三棱镜的光分别照射三组临时装片，一段时间后观察好氧细菌的分布情况
可选择的实验材料和器具有：水绵(绿藻)、海带(褐藻)、紫菜(红藻)、需氧细菌、三棱镜、发光器、蒸馏水、载玻片、盖玻片、显微镜等。
14.多花黄精是一种生于阴湿的山地灌木丛及林边草丛中的药用多年生草本植物。某研究团队研究了不同程度的遮阴对盆栽多花黄精果熟期叶片光合作用特性的影响。结果如表，其中气孔导度反映气孔开放程度，气孔导度越大，说明气孔开放程度越大。回答下列问题：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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13
14
遮光度 叶绿素a/mg·g－1 叶绿素b/mg·g－1 类胡萝卜素/mg·g－1 净光合速率/ μmol·m－2·s－1 气孔导度/ mol·m－2·s－1 胞间CO2浓度/
μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
遮光度 叶绿素a/mg·g－1 叶绿素b/mg·g－1 类胡萝卜素/mg·g－1 净光合速率/μmol·m－2·s－1 气孔导度/mol·m－2·s－1 胞间CO2浓度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
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(1)不同的色素在层析液中溶解度有差异，其中叶绿素a在层析液中的溶解度_____叶绿素b在层析液中的溶解度。不同色素对不同波长的光的吸收也有差异，其中类胡萝卜素主要吸收_______。
大于
蓝紫光
遮光度 叶绿素a/mg·g－1 叶绿素b/mg· g－1 类胡萝卜素/mg·g－1 净光合速率/μmol· m－2·s－1 气孔导度/mol· m－2·s－1 胞间CO2浓度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
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(2)该实验的测量指标中，衡量光合作用强弱的重要指标是___________。
从表中数据可知，该指标在________条件下最大。
净光合速率
60%遮光
遮光度 叶绿素a/mg·g－1 叶绿素b/mg·g－1 类胡萝卜素/mg·g－1 净光合速率/ μmol·m－2·s－1 气孔导度/ mol·m－2·s－1 胞间CO2浓度/
μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
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(3)与对照组相比，35%遮光组气孔导度较大，而胞间CO2浓度较小。胞间CO2浓度发生这种变化的原因可能是___________________________________________________。
35%遮光条件下光合作用速率较快，细胞对CO2的吸收较快
遮光度 叶绿素a/mg·g－1 叶绿素b/mg· g－1 类胡萝卜素/mg·g－1 净光合速率/μmol· m－2·s－1 气孔导度/mol· m－2·s－1 胞间CO2浓度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
1
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(4)从表中数据分析，适当遮光条件下叶片通过_______________和_____
_________来提高光合作用速率。
增加叶绿素含量
增大
气孔导度第3课时 叶绿体与光能的捕获
课标要求 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：提取和分离叶绿体中的光合色素。
1．提取和分离叶绿体中的光合色素
(1)实验原理
(2)实验步骤
(3)实验结果
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢
(4)实验出现异常现象的原因分析
异常现象 原因分析
收集到的滤液绿色过浅 ①未加二氧化硅，研磨不充分； ②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少； ③一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)； ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏
滤纸条色素带重叠 ①滤液细线不直； ②滤液细线过粗
滤纸条无色素带 ①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
2.叶绿体中色素的吸收光谱分析
由图可以看出：
源于必修1 P87“图3－2－8”、P88“图3－2－9”及P87“跨学科视角”
(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偏向长波方面，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宽(填“宽”或“窄”)。
(2)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
提示 这种波长的光不能被光合色素吸收，因此不能用于光合作用中合成有机物。
(3)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。
材料 藻类中色素种类及光在海水中的分布
藻类 色素种类 含量最多的色素 水层及主要存在的光
绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层存在红光和蓝紫光
褐藻 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层存在绿光和蓝紫光
红藻 叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素 藻红素主要吸收蓝紫光，反射红光 深水层存在蓝紫光
提示 这与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。
3．叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构模式图
(2)叶绿体的功能
源于必修1 P85“积极思维”
(1)恩格尔曼在选材上有什么巧妙之处？
提示 选择水绵和能运动的好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋排列的带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)恩格尔曼在实验设计上有什么巧妙之处？
提示 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。
考向一 实验的基本原理和过程分析
1．(2023·江苏南通高三模拟预测)为了测定叶片叶绿体色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如下图。下列相关叙述错误的是( )
A．方法①中的“？”代表的是SiO2，加入该成分以便研磨更充分
B．方法①、②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素，提高色素的提取量
C．方法②中沸水浴可破坏膜结构，使色素充分释放
D．方法②延长沸水浴时间，色素提取更充分
答案 D
解析 方法①中的“？”代表的是SiO2，它能破坏细胞结构，加入该成分使研磨更充分，A正确；方法①、②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素在研磨时不被破坏，提高色素的提取量，B正确；方法②中沸水浴可破坏膜上蛋白质结构，破坏膜结构，使色素充分释放，C正确；方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素会被分解，色素提取量变少，D错误。
2．(多选)如图是某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列相关叙述不正确的是( )
A．实验研磨操作中若加入的二氧化硅或碳酸钙过少，都会导致色素条带颜色变深
B．实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，实验效果更好
C．色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会缩短四条色素带间的距离
D．与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄
答案 ABC
解析 实验研磨操作中若加入的二氧化硅(研磨充分)或碳酸钙(保护叶绿素)过少，都会导致色素条带颜色变浅，A错误；实验中对研磨液过滤时，采用滤纸过滤，会使色素吸附在滤纸上，导致实验失败，B错误；色素分离过程中如果滤液细线触及层析液，会使色素溶解在层析液中，看不到四条色素带，C错误。
考向二 色素的种类和功能
3．(2023·江苏镇江高三模拟)下列关于植物细胞中光合色素的说法，正确的是( )
A．光合色素分布在叶绿体的类囊体膜上
B．Mg是构成叶绿素所必需的微量元素
C．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶片呈绿色
D．用纸层析法分离色素时，含量多的色素在滤纸上扩散快
答案 A
解析 Mg是构成叶绿素所必需的大量元素，B错误；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色，C错误；用纸层析法分离色素时，溶解度高的色素在滤纸上扩散快，D错误。
4．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。下列关于叶绿素的叙述，正确的是( )
A．图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上
B．利用纸层析法分离色素时，③应位于滤纸条的最下端
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
答案 D
5．在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料，测定不同生育期叶片中叶绿素含量，结果如下表所示。由数据可知，下列推测或叙述错误的是( )
氮含量(kg·hm－2) 叶绿素含量(mg·g－1)
苗期 开花坐果期 盛果期 末果期
100 3.38 7.30 9.52 7.12
180 3.38 7.53 11.37 7.88
360 3.48 8.06 12.31 8.34
540 3.54 7.23 11.48 9.62
A.叶片中叶绿素含量常用来表征作物的生长状况
B．叶绿素含量随着生育期的推进呈现先增加后下降的趋势
C．肥料中氮含量越高，越有利于黄瓜叶片中叶绿素的形成
D．盛果期叶绿素含量较高可能与有机物在果实中积累有关
答案 C
归纳总结 影响叶绿素合成因素的分析
1．(2021·辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是( )
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
答案 B
解析 为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误。
2．(2019·江苏，17)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
答案 D
解析 研磨时加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏，故研磨时加入CaCO3过量不会破坏叶绿素，但会影响色素提取液的纯度，A项错误；光合作用色素易溶于有机溶剂不溶于水，故层析液由有机溶剂配制而成，B项错误；层析液易挥发，故层析分离时烧杯上要加盖，C项错误；对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D项正确。
3．(2020·江苏，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是( )
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加石英砂有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
答案 B
解析 无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A项正确；研磨时要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止叶绿素被破坏，B项错误；研磨时添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C项正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D项正确。
4．(2019·海南，9)下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是( )
A．光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B．红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C．光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D．红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
答案 B
解析 光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成的NADPH和ATP，A项正确；胡萝卜素不能吸收红光，B项错误；光反应中，将光能转变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi及ATP合酶的参与，C项正确。
5．(经典高考题)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A．提取叶绿体中的色素，原理是各种色素在层析液中的溶解度不同
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．红光和蓝紫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
答案 A
解析 提取叶绿体中的色素，原理是各种色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，A项错误。
一、易错辨析
1．提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分( × )
2．绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( × )
3．叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( × )
4．植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光( × )
5．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素( √ )
6．秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的( × )
7．光合作用需要的色素和酶只分布在叶绿体基粒中( × )
8．没有叶绿体的生物无法进行光合作用( × )
9．植物细胞都含有叶绿体( × )
10．在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中( × )
二、填空默写
1．(必修1 P87)绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：叶绿素(含量约占3/4)和类胡萝卜素(含量约占1/4)，其中前者包含叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。后者包含胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)。
2．(必修1 P87)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。
3．(必修1 P88)叶绿体是进行光合作用的场所。在它内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
课时精练
一、单项选择题
1．霜叶红于二月花，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的色素，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，用水作为层析液可分离液泡中的色素
C．叶绿素对可见光的吸收有一个高峰，类胡萝卜素有两个高峰
D．叶绿体中四种色素都含有N、Mg元素，作用是吸收、传递和转化光能
答案 B
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(蓝绿色)和胡萝卜素(橙黄色)，A错误；液泡中的色素可以溶于水，可用清水作为层析液，B正确；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对可见光的吸收也有两个峰值，C错误；Mg元素是叶绿体中叶绿素的成分，D错误。
2．(2023·江苏海安县实验中学高三学情调研)采用新鲜菠菜叶片开展“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验下列叙述错误的是( )
A．分离色素这一步操作应在通风好的条件下进行
B．菠菜叶片液氮处理后再研磨有利于色素的充分释放
C．层析完毕后应迅速记录实验结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失
D．画滤纸条时用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线，吹干后在同一位置重复画线
答案 C
解析 由于层析液易挥发，且有毒性，因此分离色素这一步应在通风好的条件下进行，A正确；菠菜叶片液氮处理后，因缺氧而导致细胞死亡，生物膜失去选择透过性作用，再研磨有利于色素的充分释放，B正确；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，但不会随层析液挥发而消失，C错误。
3．下列有关“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，正确的是( )
A．提取光合色素时加入SiO2的目的是使研磨充分并保护色素不被破坏
B．色素在提取液中的溶解度不同，导致色素带的位置不同
C．对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一层滤纸
D．画滤液细线时要等上一次画的滤液线干燥后再进行画线
答案 D
解析 取色素时加入SiO2的目的是为了研磨充分，加入碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，A错误；利用色素在层析液中的溶解度不同的原理来分离色素，从而使色素带的位置不同，B错误；对研磨液过滤时需要在玻璃漏斗的基部放一层尼龙布进行过滤，不能用滤纸过滤，C错误。
4．(2023·江苏南京高三模拟)如图所示的实验中，试管中色素若是分别来自水稻的叶黄素缺失突变体叶片和缺镁条件下生长的水稻叶片，则在光屏上形成较明显暗带的条数分别是( )
A．1、1 B．1、2
C．2、2 D．2、1
答案 D
解析 叶黄素缺失的突变体水稻不能合成叶黄素，而试管中胡萝卜素和叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，则在光屏上形成2条较明显暗带；缺镁条件下生长的水稻，叶绿素合成受阻，则试管中的类胡萝卜素吸收蓝紫光，则在光屏上形成1条较明显暗带，D正确。
5．在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环，如图。下列说法错误的是( )
A．通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的高
B．提取色素时加入少许CaCO3和SiO2
C．若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧两圈色素环颜色较淡
D．最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光
答案 C
解析 镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环颜色较淡，C错误。
6．(2023·江苏南通高三学情调研)某同学用菠菜做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验，分离出五条色素带，结果如图，其中α 叶黄素和紫黄质是两种不同的叶黄素，下列相关叙述正确的是( )
A．分离色素的原理是色素易溶于有机溶剂
B．用毛细吸管吸取色素提取液点样，需连续重复几次
C．α 叶黄素在层析液中的溶解度大于紫黄质
D．α 叶黄素和紫黄质主要吸收蓝紫光和红光
答案 C
解析 分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；画滤液细线时，需要利用毛细吸管反复多次向滤纸条上转移色素提取液，使实验结果更加明显，但应等上一次滤液细线干后再重复，不能连续操作，B错误；分离色素时，溶解度高的扩散距离远，据图可知，α－叶黄素在层析液中的溶解度大于紫黄质，故扩散距离远，C正确；α－叶黄素和紫黄质属于叶黄素，叶黄素主要吸收蓝紫光，D错误。
7．下图表示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列说法正确的是( )
A．土壤中缺乏镁时，植物新叶对420 nm～470 nm左右波长的光的利用量比老叶更少
B．用纸层析法分离色素后得到的色素带的宽度，反映了色素在层析液中溶解度的大小
C．叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用，且在转化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化
D．用不同波长的光照射植物叶片，得到的光合作用产物完全相同
答案 C
8．科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是( )
A．实验过程中装片需放置在没有空气的黑暗环境中是为了设置自变量
B．水绵光合作用产生的O2能进入细菌的线粒体与[H]结合生成H2O
C．图中细菌分布的差异是水绵不同区域光合作用强度不同造成的
D．水绵叶绿体产生的ATP直接为核DNA复制提供能量
答案 C
解析 由图可知，好氧细菌聚集在红光区和蓝紫光区，这是由于叶绿体中的色素主要能够利用这两种光进行光合作用产生氧气。实验过程中不同颜色的光为自变量，装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量，而没有空气是为了排除无关变量的影响，A错误；细菌不含有线粒体，B错误；水绵叶绿体产生的ATP只能供暗反应使用，D错误。
二、多项选择题
9．菠菜是常见的一年生草本植物，叶片浓绿，富含多种营养素，且分布广泛。下列与其有关生物学实验的叙述，正确的是( )
A．用新鲜的和放置数天的菠菜进行色素的提取和分离实验时，在层析液中溶解度最大的色素种类相同
B．利用菠菜叶肉细胞进行质壁分离及复原实验时，至少需要使用显微镜观察3次
C．用高倍镜观察菠菜的叶绿体时，最好选下表皮细胞制作临时装片
D．可用体积分数95%的酒精加入适量无水碳酸钠来代替无水乙醇提取菠菜叶中的色素
答案 ABD
解析 菠菜下表皮细胞中无叶绿体，可用菠菜叶下表皮稍带部分叶肉细胞观察叶绿体，C错误。
10．(2023·江苏泰州高三模拟)苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用体积分数为50%的乙醇提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上色素带由上到下，下列相关叙述正确的是( )
A．第4条色素带对应的色素在层析液中溶解度最小
B．第1条色素带的带宽比第2条色素带窄
C．第3条色素带对应的色素是呈现蓝绿色的叶绿素a
D．如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为红色
答案 BC
解析 层析结果会出现5条色素带，自上而下第1条为橙黄色的胡萝卜素，第2条为黄色的叶黄素，以上2种色素主要吸收蓝紫光，其中胡萝卜素的含量最低，故色素带最窄，第3条为蓝绿色的叶绿素a，第4条为黄绿色的叶绿素b，以上2种色素主要吸收红光和蓝紫光。因为花青素溶于水，提取时如使用体积分数为50%的乙醇可提取到花青素，同时根据花青素不溶于有机溶剂的特性和色素分离的原理，纸层析时，滤液细线上的花青素几乎不发生扩散，所以第5条色素带应为红色的花青素，如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为胡萝卜素的颜色(橙黄色)。
11．通常情况下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素a的光合系统会失效，而含有叶绿素f的光合系统会启动。进一步研究发现，叶绿素f能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述不正确的是( )
A．培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源
B．叶绿素f主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体膜上
C．叶绿素f能够吸收、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应
D．在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用
答案 ABD
解析 蓝细菌属于自养生物，能够自己合成有机物，故培养蓝细菌研究光合作用时，不需要提供葡萄糖作为碳源，A错误；蓝细菌为原核生物，无叶绿体，B错误；在正常光照条件下，光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光，而不利用红外光，D错误。
12．为探究pH对叶绿素稳定性的影响，某科研小组进行了如表实验。下列叙述正确的是( )
组号 叶绿素溶液/mL pH 处理时间/min 溶液颜色
① 3.0 8.0 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
A.叶绿素可用无水乙醇提取
B．该实验设置了四个实验组，是一个对比实验
C．该实验说明叶绿素在酸性条件下不稳定，在碱性条件下稳定
D．由该实验结果推测，酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降
答案 ABD
解析 根据色素易溶于有机溶剂的特点，在提取色素时可以加入无水乙醇进行色素的提取，A正确；该实验设置了四个实验组，每个实验之间形成对照关系，是一个对比实验，B正确；根据表中数据可知，在pH为7或8的环境中，色素溶液的颜色均为绿色，但这不能说明叶绿素在碱性环境中稳定，碱性增强时色素可能会被破坏，C错误；根据实验结果可知，酸性环境下色素溶液的颜色由绿色变成黄绿色或黄褐色，说明色素在酸性条件下可能因稳定性较差而被分解，导致含量降低，因此酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降，D正确。
三、非选择题
13．海洋中的真核藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。自然状态下，它们都能通过光合作用制造有机物。回答下列问题：
(1)绿藻叶绿体中的光合色素可对光能进行捕获，吸收的光能主要有两方面用途：一是________________________________；二是________________________________。
(2)CO2是光合作用的原料之一，红藻正常生长过程中，其光合作用固定的CO2来自________________________________________________________(回答2点即可)。
(3)进一步研究表明，三种藻类在海水中的垂直分布情况，与它们对光能捕获的差异有关，结果如下表。请利用以下提供的实验器材，设计实验验证上述说法(要求：写出简要实验思路)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
不同藻类 绿藻 褐藻 红藻
主要吸收的光质 红光、蓝紫光 黄光、绿光 蓝光
可选择的实验材料和器具有：水绵(绿藻)、海带(褐藻)、紫菜(红藻)、需氧细菌、三棱镜、发光器、蒸馏水、载玻片、盖玻片、显微镜等。
答案 (1)将水分解为O2和NADPH 促成ADP和Pi合成ATP (2)海水环境中的CO2、细胞呼吸释放的CO2 (3)实验思路：将水绵、海带和紫菜分别与好氧细菌制成临时装片，放在没有空气的黑暗环境中，用透过三棱镜的光分别照射三组临时装片，一段时间后观察好氧细菌的分布情况
14．多花黄精是一种生于阴湿的山地灌木丛及林边草丛中的药用多年生草本植物。某研究团队研究了不同程度的遮阴对盆栽多花黄精果熟期叶片光合作用特性的影响。结果如表，其中气孔导度反映气孔开放程度，气孔导度越大，说明气孔开放程度越大。回答下列问题：
遮光度 叶绿素a/mg·g－1 叶绿素b/mg·g－1 类胡萝卜素/mg·g－1 净光合速率/μmol·m－2·s－1 气孔导度/mol·m－2·s－1 胞间CO2浓度/μmol·mol－1
0%遮光 1.104 0.437 0.363 5.376 0.164 312.76
35%遮光 1.387 0.577 0.268 8.855 0.208 283.55
60%遮光 1.321 0.542 0.291 9.637 0.221 268.64
80%遮光 1.276 0.516 0.346 7.001 0.183 298.31
(1)不同的色素在层析液中溶解度有差异，其中叶绿素a在层析液中的溶解度________叶绿素b在层析液中的溶解度。不同色素对不同波长的光的吸收也有差异，其中类胡萝卜素主要吸收________________。
(2)该实验的测量指标中，衡量光合作用强弱的重要指标是_________________________。
从表中数据可知，该指标在________条件下最大。
(3)与对照组相比，35%遮光组气孔导度较大，而胞间CO2浓度较小。胞间CO2浓度发生这种变化的原因可能是_______________________________________________。
(4)从表中数据分析，适当遮光条件下叶片通过____________________和________________来提高光合作用速率。
答案 (1)大于 蓝紫光 (2)净光合速率 60%遮光 (3)35%遮光条件下光合作用速率较快，细胞对CO2的吸收较快 (4)增加叶绿素含量 增大气孔导度
