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第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化
第1课时 捕获光能的色素和结构
课标要求 核心素养
1.进行绿叶中色素的提取和分离。
2．简述绿叶中色素的种类和功能。
3．运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 1.生命观念：叶绿体的基粒大大扩展了膜面积，与叶绿体进行光合作用的功能相适应。
2．科学思维：采用分析与比较的方法，说出叶绿体中色素的种类及功能。
3．科学探究：学会提取和分离绿叶中色素的实验方法，交流与讨论实验结果。
必备知识 自主梳理
?捕获光能的色素
1．提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂____________中。
(2)实验用品及作用
无水乙醇
(3)实验步骤
2．分离绿叶中的色素
(1)原理：不同色素在层析液中的__________不同，____________的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
溶解度
溶解度高
(2)实验步骤
绿叶中的色素有______种，它们可以归为两大类：__________包括叶绿素a和叶绿素b，______________包括胡萝卜素和叶黄素。
4
叶绿素
类胡萝卜素
3．色素的吸收光谱
(1)光谱：阳光是由________________组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
(2)色素的吸收光谱
不同波长的光
冬季时，蔬菜大棚塑料薄膜应该选红色、蓝色还是无色的？为什么？
提示：选无色。因为太阳光包括多种可见光，用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。
?叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的形态：一般呈扁平的__________或________。
椭球形
球形
2．叶绿体的结构模式图
(2)功能：进行____________的场所。
双层膜
基质
基粒
类囊体
光合作用
叶绿体中有如此众多基粒的意义是什么？
提示：增加膜面积，有利于光能的吸收。
3．叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础
(1)在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的____________。
(2)在____________上和______________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
色素分子
类囊体膜
叶绿体基质
4．恩格尔曼的实验
(1)实验方法和现象
实验 实验方法 现象
实验一 把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在____________的小室内，在________中用极细的光束照射水绵 细菌只向__________ ____________的部位集中
没有空气
黑暗
叶绿体被光
束照射到
(2)实验结论：恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能____________用于光合作用____________。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是__________________这一结论。
实验 实验方法 现象
实验二 把装置放在光下 细菌分布在__________________的部位
实验三 用透过__________的光照射水绵临时装片 细菌聚集在________和__________区域
叶绿体所有受光
三棱镜
红光
蓝紫光
吸收光能
放出氧气
光合作用的场所
(1)提取色素时加入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)分离结束后，滤纸条上的颜色自上而下依次是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。( )
(6)叶绿体的色素分布在外膜和内膜上。( )
(7)所有植物细胞都有叶绿体。( )
(8)叶绿体中构成基粒的类囊体扩展了捕获光能的膜面积。( )
×
×
×
×
×
×
×
√
【解析】 (1)提取色素时加二氧化硅的目的是使研磨更充分，加碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏。(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上越宽，溶解度越大的色素在滤纸条上扩散得越快。(3)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，对其他波段的光也吸收，只是吸收得少。(4)叶片呈现绿色是因为叶绿体基本不吸收绿光，大部分绿光被反射。(5)滤纸条上的色素带自上而下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。(6)叶绿体的色素分布在类囊体薄膜上。(7)只有植物绿色部分能进行光合作用的细胞才有叶绿体，不进行光合作用的根、茎、花、果实、种子等的(部分)细胞一般不含叶绿体。
合作探究 能力提升
●情境解读
实验情境：下图是提取和分离绿叶中色素的实验步骤，请分析：
任务一：分析提取和分离绿叶中色素的实验
●问题探究
1．提取色素时，加入剪碎的叶片后还需要加入三种物质，若A是二氧化硅，B、C分别是什么？A、B、C各起什么作用？
提示：二氧化硅的作用是使研磨更充分；B是碳酸钙，其作用是防止研磨中色素被破坏；C是无水乙醇，其作用是溶解色素。
2．某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
提示：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，部分色素被破坏。
3．制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？画滤液细线有什么要求？
提示：防止色素沿滤纸条边缘扩散过快，导致色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、匀、直，还要待干燥后重复画1～2次。
4．分离色素时，应注意滤液细线不要触及层析液，为什么？
提示：防止色素溶解到层析液中。
5．根据结果判断，含量最多和最少的色素分别是哪两种？判断理由是什么？
提示：根据色素带的宽度可体现相应色素的含量，可知绿叶中含量最多和最少的色素分别是叶绿素a和胡萝卜素。
6．实验过程中，甲同学忘记加入二氧化硅和碳酸钙，乙同学没有加无水乙醇，而是加了水，请分析他们可能出现的实验结果。
提示：甲同学的结果是滤纸条上的色素浓度很低，颜色很浅；乙同学的结果是滤纸上没有出现色素带。
●典例剖析
科研人员发现了一种色素缺失的豌豆变异植株，提取其色素并进行了纸层析分离，结果如下图(图中字母代表正常植株的色带位置)。以下关于该变异植株的描述正确的是( )
A．缺失叶绿素b，植株对蓝紫光、红光吸收的能力减弱
B．缺失胡萝卜素，植株对蓝紫光吸收的能力减弱
C．缺失叶绿素a，植株对红光吸收的能力减弱
D．缺失叶黄素，植株对蓝紫光吸收的能力减弱
【解析】 利用色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢，将色素分离开。色素的溶解度由大至小依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，故图中a为叶绿素b、b为叶绿素a、c为叶黄素、d为胡萝卜素。此图缺失的是c条带，即缺失的色素是叶黄素。胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，故选D。
1.如图横轴表示色素种类，纵轴表示光合色素在滤纸条中的扩散速度，下列说法正确的是( )
A．分离色素时滤液细线需浸没在层析液中
B．乙醇是水溶性有机溶剂，四种色素均易溶于乙醇、水或丙酮中
C．四种色素中含量最多的是乙
D．发黄菠菜叶中含量显著减少的是丙和丁
【解析】 色素能溶于层析液，所以分离色素时滤液细线不能浸没在层析液中，A错误；色素能溶有机溶剂而不能溶于水，B错误；由题目中信息纵坐标表示光合色素在滤纸条中的扩散速度，结合所学内容可知：乙代表胡萝卜素，扩散最快，依次是甲(叶黄素)、丙(叶绿素a)、丁(叶绿素b)。4种色素中叶绿素a含量最大，即丙最多，C错误；发黄菠菜叶中含量显著减少的是丙叶绿素a和丁叶绿素b，D正确。故选D。
●归纳提升
1．绿叶中色素的提取和分离实验中的注意事项和操作目的
过程 注意事项 操作目的
提取色素 1 选新鲜、深绿色的叶片 使滤液中色素含量高
2 研磨时加无水乙醇 溶解叶绿体中的色素
3 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护叶绿素
4 迅速、充分研磨 防止乙醇挥发，并充分溶解色素
5 盛滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化
过程 注意事项 操作目的
分离色素 1 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上扩散速度快
2 滤液细线：细、直、均匀 使分离的色素带平整、不重叠
3 滤液细线干燥后重复画一到两次 使分离的色素带清晰分明
(使滤液细线处色素含量增加)
4 滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解到层析液中
2.绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象分析
异常现象 原因分析
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，色素被破坏
异常现象 原因分析
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滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中；
③未加无水乙醇
3.有关色素带的分析
4．影响叶绿素合成的因素
●情境解读
实验情境：如右图是恩格尔曼将载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内做的实验。
任务二：分析叶绿体的功能
●问题探究
1．该实验选择水绵和好氧细菌作为实验材料，有什么优点？
提示：水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
2．甲组是在黑暗环境中用极细的光束点状投射叶绿体，好氧细菌的分布是怎样的？说明什么？
提示：好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中，说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的。
3．乙组完全暴露在光照下，好氧细菌分布于叶绿体所有的受光部位，这组实验的设计目的是什么？
提示：和甲组进行对照，明确实验结果完全是由光照引起的。
4．两组实验都要求在隔绝空气的条件下进行，为什么？
提示：排除空气中的氧气对实验结果的干扰。
5．在恩格尔曼的另一个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
提示：这是因为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，叶绿体会释放较多氧气，适于需氧细菌在此区域分布。
6．综合上述分析，你认为叶绿体具有什么功能？
提示：叶绿体能够吸收特定波长的光中的光能，用于光合作用释放氧气。
●典例剖析
德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的吸收光谱。他将三棱镜产生的散射光投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入需氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是( )
A．细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多
的地方，细菌光合作用强
B．需氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．需氧细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快
【解析】 细菌不能进行光合作用，该实验中能进行光合作用的是水绵，A错误；该实验的设计思路是需氧细菌需要O2，水绵光合作用强的部位，产生的O2多，在O2含量多的地方需氧细菌的数量多，B正确，C错误；需氧细菌大量消耗O2与水绵光合速率的快慢无明显关系，D错误。故选B。
2.如图为叶绿体亚显微结构模式图，下列关于其结构与功能的叙述，正确的是( )
A．叶绿体是进行光合作用的主要场所
B．叶绿素在高等植物体内主要有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色
C．同线粒体一样，叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积
D．吸收光能的色素都分布在①外膜上
【解析】 叶绿体是完成光合作用的完整场所，A错误；高等植物绿叶中的色素可归为两大类：其中叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，B正确；同线粒体不一样，叶绿体的内膜没有扩大受光面积，而是通过类囊体堆叠形成基粒极大地扩展了受光面积，C错误；吸收光能的色素都分布在③(类囊体薄膜)上，D错误。故选B。
●归纳提升
1．叶绿体的结构与功能相适应
(1)色素分布在类囊体薄膜上，叶绿体内有众多的基粒，极大地扩展了叶绿体的受光面积。
(2)光合作用的酶位于类囊体薄膜和叶绿体基质中。
2．恩格尔曼实验的巧妙之处
(1)实验材料选择巧妙：实验材料选择水绵，水绵不但具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体在细胞中呈螺旋式分布，便于观察实验结果和设置对照。
(2)排除干扰的方法巧妙：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。
(3)观测指标设计巧妙：通过观测需氧细菌的分布，准确判断出释放氧气的部位。
(4)实验对照设计巧妙：①用极细的光束点状投射，使叶绿体上分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。②进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。
3．色素和叶绿体的四点提醒
(1)色素的功能特点：叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
(2)色素的分布位置：色素不只分布于叶绿体中，液泡中也含有色素，如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。
(3)线粒体和叶绿体增加膜面积的方式不同：线粒体通过内膜向内折叠形成嵴增加膜面积，叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒增加膜面积。
(4)光合作用的场所：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，也能进行光合作用。
课堂达标 巩固训练
1．用新鲜菠菜叶片进行绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是( )
A．提取绿叶中色素的原理是四种色素的溶解度不同
B．可以用无水乙醇作为层析液进行四种色素的分离
C．SiO2有利于破坏叶肉细胞
D．层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带会挥发消失
【解析】 提取绿叶中色素的原理是色素易溶于有机溶剂，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，A错误；可以用无水乙醇作为提取液提取色素，无水乙醇不能作为层析液使用，B错误；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，但不会因挥发而消失，D错误。故选C。
2．如图甲为叶绿体结构模式图，图乙是图甲中部分结构放大后的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．图甲所示结构主要通过内膜向内折叠增大膜面积
B．图乙中的光合色素吸收绿光最多，使植物呈绿色
C．图乙所示的膜结构位于图甲结构中的①或③处
D．提取光合色素时常用无水乙醇作为溶剂
【解析】 图甲结构为叶绿体，其主要靠类囊体堆叠而成的基粒来增大膜面积，A错误；图乙中的光合色素吸收绿光最少，绿光被反射出来使植物呈绿色，B错误；图乙所示膜结构上含有光合色素，所以是图甲中③类囊体薄膜的放大图，不是①叶绿体内膜的，C错误；叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此常用无水乙醇作为提取试剂，D正确。故选D。
3．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请分析回答下列问题：
(1)提取叶片中光合色素时常使用____________(试剂)来获取色素，为使______________，还可加入少许二氧化硅。
(2)纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。若研究者用该方法能否获得上述实验数据？为什么？_________________________________ ______________________________________。
(3)据图可知，污染程度的加剧使______________________________ (色素类型)的含量减少。
无水乙醇
研磨更充分
否。利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素
叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)
【解析】 (1)光合色素易溶于有机溶剂，常用无水乙醇提取光合色素。提取时加入二氧化硅，可使研磨更加充分。(2)纸层析法可以分离光合色素，但是不能确定各种光合色素具体的含量。(3)通过对比污染区和清洁区的四种光合色素的含量变化，可以看出污染越严重叶绿素a和叶绿素b的含量越低。
课时小结第5章 第4节 第1课时
课时跟踪 分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．植物的绿色叶片中含有丰富的叶绿体色素，可以吸收、转化光能，它们主要吸收的是( )
A．绿光 B.黄光、红光
C．红光、蓝紫光 D.蓝紫光
【解析】 绿叶的叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝卜素两大类。类胡萝卜素包含胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，叶绿素包含叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光、蓝紫光，即C正确。故选C。
2．在“叶绿体中色素的提取和分离”实验中用到了几种试剂，下列对其作用的叙述错误的是( )
A．无水乙醇的作用是溶解并提取色素
B．层析液的作用是溶解并通过滤纸分离色素
C．二氧化硅的作用是中和细胞释放的有机酸
D．碳酸钙的作用是防止叶绿体中的色素被破坏
【解析】 光合色素都是脂溶性的，能溶于有机溶剂，因此可利用无水乙醇提取色素，A正确；层析液是混合物，且均为有机溶剂，可以溶解色素并利用色素在其中的溶解度不同通过滤纸分离色素，B正确；二氧化硅的作用是使研磨更充分，C错误；碳酸钙能与细胞释放的有机酸反应，从而防止色素被破坏，D正确。故选C。
3．利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体色素提取和分离”实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为( )
A．胡萝卜素 B.叶黄素
C．叶绿素a D.叶绿素b
【解析】 “绿叶中色素的提取和分离”实验中，滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素(最窄、橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(最宽，蓝绿色)、叶绿素b(第2宽，黄绿色)，其中呈黄绿色的色素带为叶绿素b。故选D。
4．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是( )
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能减少
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少
【解析】 由题图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体吸收利用的光能增多，C错误。故选C。
5．为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和需氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，错误的是( )
A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱
B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中
C．需氧细菌起指示作用
D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验
【解析】 本题考查探究叶绿体的功能的实验。本实验的目的是探究叶绿体在吸收光能后能否产生氧气，而与光的种类没有关系，不需要用三棱镜将混合光分解成连续光谱，A错误；为了防止空气、光对实验结果的影响，应该将临时装片放在没有空气的黑暗环境中，B正确；需氧细菌分布的密疏，表示了氧气产生的多少，C正确；水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察且有利于设置对照实验，D正确。故选A。
6．基于对叶绿体的结构和功能的理解，下列相关表述正确的是( )
A．叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用
B．叶绿体的类囊体有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能
C．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
D．叶绿体是所有细胞进行光合作用的必要场所
【解析】 本题考查叶绿体的结构与功能。叶绿体中的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收光能并用于光合作用，A错误；叶绿体的类囊体有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能用于光合作用，B正确；植物叶片之所以呈显绿色，是因为叶片中的光合色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，C错误；蓝细菌无叶绿体也能进行光合作用，D错误。故选B。
7．德国科学家恩格尔曼用水绵和需氧细菌做了两个经典实验，下列对实验叙述正确的是( )
A．他用同位素示踪法发现光合作用的场所是叶绿体
B．选用水绵作材料是因为其叶绿体大且呈球形便于观察
C．他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大多数聚集在绿光区域
D．恩格尔曼实验证明了光合作用释放氧气的部位是叶绿体
【解析】 恩格尔曼的实验没有用同位素示踪法，A错误；选用水绵作材料是因为其叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察，B错误；恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现需氧细菌大多数聚集在红光和蓝紫光区域，C错误；恩格尔曼实验说明了氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，D正确。故选D。
二、非选择题
8．某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题：
(1)分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是 光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 。A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是_A__(填“A”或“B”)处。
(2)在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第Ⅲ条色素带。缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成_叶黄素__，导致对_蓝紫__光的吸收能力明显减弱。
【解析】 (1)纸层析法分离色素的原理是根据不同色素在层析液中的溶解度与在滤纸条上的扩散速度是正相关的关系。(2)图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。叶黄素主要吸收蓝紫光，缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成叶黄素，导致对蓝紫光的吸收能力明显减弱。
选择考提升练
一、选择题
1．某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：①将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨；②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线；③为增强实验效果，将滤液细线画粗些；④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是( )
A．① B.①②
C．①②③ D.①②③④
【解析】 将5 g新鲜完整的菠菜叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中，加入无水乙醇、二氧化硅和碳酸钙以后，迅速研磨，①错误；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条横线，不能用钢笔画线，②错误；用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，为增强实验效果，待滤液干燥后，可将滤液细线重复画一到两次，但是不能画得太粗，③错误；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但是滤液细线不能浸入层析液中，④错误。因此，以上操作都是错误的，故选D。
2．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，以下主要步骤操作正确的是( )
A．步骤①为获得10 mL提取液，一次性加入10 mL a液研磨效果最好
B．步骤②采用定性滤纸过滤，可提高滤液中光合色素的含量
C．步骤③在滤纸条上连续画2～3次滤液细线，分离色素效果更好
D．步骤④将试管固定于铁架台上，可防止b液晃动而触及滤液细线
【解析】 由于研磨时乙醇会挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时应少量、多次加入多于10 mL的乙醇，A错误；步骤②采用单层尼龙布过滤，可提高滤液中光合色素的含量，B错误；画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干燥后，再重画一到两次，不是连续画线，C错误。故选D。
3.将某种植物幼苗分别在正常光照和强光照条件下培养一段时间后，分别提取分离叶绿体中的色素，结果如图所示(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示相应的色素带)。下列叙述正确的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示叶黄素、胡萝卜素、叶绿素b、叶绿素a
B．Ⅲ的颜色为黄绿色，主要吸收红光和蓝紫光
C．缺Mg会导致Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均变窄
D．与强光照相比，正常光照下的幼苗绿色比较深
【解析】 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，A错误；Ⅲ的颜色为蓝绿色的叶绿素a，主要吸收红光和蓝紫光，B错误；缺Mg会导致叶绿素的含量减少，即Ⅲ、Ⅳ条带变窄，C错误；与强光照相比，正常光照下的幼苗叶绿素含量多，绿色比较深，D正确。故选D。
4．利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素后，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图所示)，当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确位置应为( )
【解析】 在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，反之则慢，因此将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素依次点样在滤纸的1、2、3、4，从低到高依次是1、2、3、4。混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。故选B。
5．高等植物的光合作用依赖光合色素。图甲是绿叶中色素的吸收光谱图，乙是绿叶中色素分离的结果。下列叙述错误的是( )
A．图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3
B．图甲中①主要吸收蓝紫光
C．图乙中的条带1在层析液中的溶解度最大
D．秋天植物叶片变黄是因为图甲中的②③转化为①
【解析】 本题考查绿叶中色素吸收光谱。由题图分析可知，图甲中②和③分别是叶绿素b和叶绿素a，对应图乙中条带4和条带3，A正确；图甲中①为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，B正确；溶解度最大的色素随层析液在滤纸上扩散得最快，位于滤纸条的最上端，C正确；秋天植物叶片中的②③被分解，叶黄素和胡萝卜素成为主要色素，所以最终叶片变黄，D错误。故选D。
6．关于叶绿体结构和功能的叙述，正确的是( )
A．叶片呈现绿色是因为叶绿体吸收了绿光
B．与光合作用有关的酶都分布在叶绿体基质中
C．叶绿体的类囊体巨大的膜面积有利于充分吸收光能
D．在光学显微镜下可见叶绿体内部由类囊体堆叠形成的基粒
【解析】 叶绿体中的色素几乎不能吸收绿光，绿光被反射回去，所以叶片呈绿色，A错误；光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，两个阶段都需要酶的参与，因此与光合作用有关的酶分布在叶绿体类囊体膜上和叶绿体基质中，B错误；叶绿体的类囊体巨大的膜面积有利于充分吸收光能，C正确；在光学显微镜下只能看到椭球形或球形的叶绿体，并不能看到其内部结构，D错误。故选C。
7．如图表示某真核细胞内两种具有双层膜的细胞器(部分示意图)，有关分析错误的是( )
A．图甲与图乙中的基质成分不完全相同
B．细胞生命活动所需的能量，大约95%来自图甲
C．图乙表示叶绿体，借助类囊体薄膜增加膜面积
D．图甲表示线粒体，其内膜折叠成基粒，可增加膜面积
【解析】 本题主要考查叶绿体和线粒体的结构区别。图甲为线粒体，图乙为叶绿体，图甲和图乙基质中均含有DNA、RNA和酶，但酶的种类不同，故图甲与图乙中的基质成分不完全相同，A正确；图甲为线粒体，细胞生命活动所需的能量大约95%来自线粒体，线粒体是细胞的“动力车间”，B正确；图乙为叶绿体，类囊体堆叠形成基粒增加了叶绿体的膜面积，C正确；图甲为线粒体，线粒体内膜向内折叠形成嵴，增加了线粒体的膜面积，D错误。故选D。
二、非选择题
8．某兴趣小组为了探究光照对色素合成的影响，将韭菜宿根置于光照和黑暗条件下培养，分别发育成韭菜和韭黄，然后提取和分离二者叶片中的色素，实验流程和结果如图所示，请分析回答下列问题：
(1)提取色素时为了研磨充分应加入少量_二氧化硅(SiO2)__，纸层析法分离色素的原理是_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扩散得快，反之则慢__。
(2)纸层析法分离色素的“结果①”如图2所示，其中共有的色素带的颜色是_橙黄色、黄色__，据此能得出的结论是_叶绿素的形成需要光__。
(3)将刚制备的等量的韭菜和韭黄的色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②”吸收光谱最明显的差异出现在_红__(填“蓝紫”或“红”)光区域。将制得的韭菜色素滤液放在强光下曝光1～2 h，再重复上述实验，其结果与韭黄色素滤液的实验结果基本一致，其原因是_叶绿素不稳定，在强光下易分解__。
(4)一分子叶绿素中含有一个Mg2＋(可被H＋、Cu2＋等置换)。将韭菜色素滤液用质量分数为5%的HCl溶液处理一段时间后，其颜色与研磨过程中未加入_碳酸钙(CaCO3)__时的颜色相似，呈现黄褐色。实验室常用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素，能长时间保持叶片标本的绿色，其原因是_铜代叶绿素比叶绿素稳定__。
【解析】 (1)加入少量SiO2可使研磨更加充分。层析液在滤纸条上扩散时，滤液细线中的色素溶解到层析液中，溶解度大的色素随层析液在滤纸条上扩散得快，反之则慢。(2)由图2可知韭菜在光下生长，四条色素带完整；韭黄在避光条件下生长，缺少叶绿素a和叶绿素b对应的色素带，所以叶绿素形成需要光照。(3)韭黄的色素滤液缺少叶绿素，几乎不吸收红光，但韭菜的色素滤液能吸收红光，所以两种色素滤液在红光区有明显差异。强光下曝光后，叶绿素被分解，剩余的色素主要是类胡萝卜素。(4)碳酸钙可以防止研磨时释放的有机酸破坏叶绿素，5%的HCl同样会破坏叶绿素，所以和未加CaCO3的结果相似。Cu2＋置换叶绿素中的Mg2＋后，能更长时间的保持绿色，所以猜测铜代叶绿素比叶绿素稳定。
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