第4节 光合作用与能量转化
【学习目标】
1.尝试提取绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及功能；
2.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点；
3.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化；
4.探究环境因素对光合作用强度的影响，关注光合作用原理的应用。
第1课时 捕获光能的色素和结构
聚焦·学案一 捕获光能的色素
[学案设计]
(一)绿叶中色素的提取和分离实验分析
1．提取绿叶中的色素
(1)实验原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂 中。
(2)实验步骤
2．分离绿叶中的色素
(1)实验原理：不同色素在层析液中的 不同，溶解度高的 ，反之则慢。
(2)实验步骤
(3)实验结果及分析
3．实验中的注意事项及原因分析
4．实验中常见异常现象分析
[探究问题]
(1)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？
。
(2)色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？
。
(3)结合分离到的色素在滤纸条上的分布情况图示，分析下列问题：
①含量最多和最少的色素分别是哪种？
②在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪种？
(二)归纳概括绿叶中色素和吸收光谱
1．绿叶中色素的种类及分布
2．叶绿体中色素对光的吸收
[迁移训练]
1．概念理解判断
(1)提取色素时加二氧化硅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。( )
2．(教材P98“探究·实践”发掘训练)
(1)连线实验用品及作用
(2)如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图，层析后得到的四条色素带为叶黄素的是玻璃标本缸中条带 (填图中序号)。
(3)下列是“绿叶中色素的提取和分离实验”的装置图，其中正确的是( )
3．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为( )
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
水 ＋ － － －
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
A．①②③④ ．②④①③
C．④②③① D．③②①④
4．如图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法正确的是( )
A．图中②和③分别表示叶绿素a和叶绿素b
B．提取色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．①在层析液中的溶解度大于③②
D．叶片呈现绿色是因为①②③完全不吸收绿光
5．植株叶片中光合色素的吸收光谱如图所示，颜色深表示吸收量多，反之则少。甲、乙表示不同的光合色素。下列叙述正确的是( )
A．甲为叶绿素a，乙为叶绿素b
B．甲为胡萝卜素，乙为叶黄素
C．常用无水乙醇提取绿叶中的色素
D．研磨过程中未加入二氧化硅会导致无法提取到光合色素
聚焦·学案二 叶绿体的结构适于进行光合作用
[学案设计]
1．叶绿体的形态
一般呈扁平的 。
2．叶绿体的结构
3．叶绿体功能的实验验证
(1)实验者：德国科学家恩格尔曼。
(2)实验过程及现象
(3)实验结论：O2是由 在光照条件下释放出来的， 是光合作用的场所。
微点拨：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌细胞没有叶绿体，它进行光合作用的场所是细胞质。
(4)恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处
①实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
②排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。
③实验对照设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。
④临时装片设计得妙：进行局部光照和曝光实验，进一步验证了实验结果完全是由光照引起的。
[迁移训练]
1．概念理解判断
(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用。( )
(2)植物细胞都含有叶绿体。( )
(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体中。( )
(4)光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。( )
2．(教材P100“图5 13”发掘训练)如图为叶绿体结构模式图，下面有关叶绿体结构和功能的叙述正确的是( )
A．分离叶绿体中的色素应使用有机溶剂无水乙醇
B．叶绿素和类胡萝卜素位于②处的类囊体薄膜上
C．与光合作用有关的酶只分布在③叶绿体基质中
D．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在红光区有吸收峰
3．(教材P100“思考·讨论”发掘训练)在探索叶绿体功能的过程中，恩格尔曼设计并完成了两个实验：①把载有水绵和需氧细菌的临时
装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位。②用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。下列叙述错误的是( )
A．恩格尔曼的实验①直接证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
B．根据恩格尔曼的实验②可以推测光合色素主要吸收红光和蓝紫光
C．恩格尔曼的两个实验之间形成相互对照证明叶绿体是光合作用的场所
D．水绵释放的氧气可以供给需氧细菌和水绵自身完成有氧呼吸第三阶段
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．提取菠菜叶中的色素时，加入无水乙醇能提取到色素，加清水却不能，原因是
。
2．秋天叶片变黄的原因
。
3．温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充红光、蓝紫光增产有利的原因是
。
三、综合检测反馈
1．利用纸层析法可分离光合色素(如图所示)。下列说法错误的是( )
A．分离色素时需要层析液而不是无水乙醇
B．Ⅱ、Ⅳ不能分离出图中所示的结果
C．只有Ⅲ是分离色素的正确操作，色素中溶解度最大的是叶绿素b
D．由分离结果可看出，色素含量最多的是叶绿素a
2．叶绿体是细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。下列相关叙述正确的是( )
A．借助高倍显微镜可观察菠菜叶表皮细胞中叶绿体的形态和分布
B．光学显微镜下，所有植物细胞中的叶绿体都呈扁平的椭球形或球形
C．叶绿体外膜、内膜及类囊体薄膜的基本支架都是磷脂双分子层
D．叶绿体双层膜以及大量基粒和类囊体的存在增大了其受光面积
3．红叶李的叶片呈现红色，这与花青素有关，花青素为水溶性色素，也可用无水乙醇提取。某同学用红叶李叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于蒸馏水中进行层析，再在层析液中层析，过程及结果如图。下列相关叙述正确的是( )
A．红叶李叶片色素的提取过程中需要加二氧化硅以防止色素被破坏
B．5号在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色，主要吸收蓝紫光
C．1号最可能为花青素，叶绿体的类囊体薄膜堆叠增大了其附着面积
D．色素提取液可浸润在蒸馏水中层析，而不可浸润在层析液中层析
4．火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足会导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A．该实验的自变量为补光光源的种类和补光的时间
B．复合光源的光照效果要好于单光源
C．本次实验结果表明，三种补光光源中效果最佳的是蓝光
D．由图可知，并非补光时间越长，火龙果成花效果越好
5．植物工厂是在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物的高效生产体系。科研人员研究不同光质配比(红光∶蓝光)对辣椒的叶绿素含量和氮含量的影响如图1所示，不同光质配比对辣椒累计采收量的影响如图2所示。实验分组如下：LED白光对照(CK组)、红光∶蓝光＝1∶1(A组)、红光∶蓝光＝2∶1(B组)、红光∶蓝光＝3∶1(C组)，每组LED灯输出的功率相同。回答下列问题。
(1)提取辣椒叶片叶绿体中的色素常用的试剂是____________。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植辣椒，选用红蓝光的依据是______________________________________________。
(3)植物工厂用营养液培植辣椒的过程中，需要定时向营养液通入充足的空气，主要目的是____________________________________________________________________。
(4)研究结果表明B组处理比CK组能获得更大的累计采收量，结合图1分析原因___________________________________________。根据上述实验结果，请就植物工厂中如何提高辣椒产量提出合理建议：____________________________________________。
第1课时 捕获光能的色素和结构
[学案设计]
(一)1.(1)无水乙醇 (2)二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇
2．(1)溶解度 随层析液在滤纸上扩散得快 (2)剪去两角
毛细吸管 滤液细线 滤液细线 四 (3)胡萝卜素 最少 黄色 叶绿素a 蓝绿色 最多 叶绿素b 黄绿色
[探究问题]
(1)提示：剪去两角的作用是防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
(2)提示：防止滤液细线中的色素溶解于层析液中，不能在滤纸上扩散。
(3)①提示：含量最多的是叶绿素a，含量最少的是胡萝卜素。
②提示：溶解度最高的是胡萝卜素，溶解度最低的是叶绿素b。
(二)1.3/4 蓝绿色 1/4 胡萝卜素 黄色 叶绿体
2．可见光 蓝紫光和红光 蓝紫光
[迁移训练]
1．(1)√ (2)× (3)× (4)×
2．(1)①－b ②－c ③－d ④－a
(2)②
(3)选D 制备滤纸条时应将一端剪去两角；且滤液细线不能触及层析液。
3．选B 由表格中信息可知，甲同学加的溶剂为水，而不是有机溶剂无水乙醇，绿叶中的色素不溶于水，因而提取不到绿叶中的色素，所得结果应为②；乙同学的操作正确，所得结果应为④，即自上而下依次出现胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，且叶绿素a和叶绿素b的含量较多；丙同学尽管使用了有机溶剂无水乙醇，可以提取到色素，但由于未加CaCO3，叶绿素可能会被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，应为①；丁同学未加SiO2，可能研磨不充分，导致各种色素的提取量均少于正常水平，应为③。
4．选C 图示为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，其中①为类胡萝卜素，②为叶绿素b，③为叶绿素a，A错误；提取绿叶中色素的原理是不同色素能溶于无水乙醇等有机溶剂中，分离绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；①为类胡萝卜素，其在滤纸条上的扩散速度比叶绿素a、b(③②)快，说明类胡萝卜素(①)在层析液中的溶解度大于叶绿素a、b(③②)，C正确；叶片呈现绿色是因为绿叶中的色素吸收绿光很少，绿光被反射出来，而不是完全不吸收绿光，D错误。
5．选C 甲主要吸收蓝紫光和红光，为叶绿素a或叶绿素b，乙主要吸收蓝紫光，为叶黄素或胡萝卜素，A、B错误；光合色素是有机物，易溶于有机溶剂，常用无水乙醇提取绿叶中的色素，C正确；研磨过程中未加入二氧化硅会导致研磨不充分，提取到的光合色素少，D错误。
[学案设计]
1．椭球形或球形 2.类囊体
3．(2)光束照射 所有受光 (3)叶绿体 叶绿体
[迁移训练]
1．(1)× (2)× (3)√ (4)×
2．选B 色素易溶于有机溶剂，提取叶绿体中的色素应使用有机溶剂无水乙醇，分离色素应用层析液，A错误；叶绿素和类胡萝卜素都位于②处的类囊体薄膜上，B正确；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中，C错误；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，D错误。
3．选C 恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确；叶绿体中的色素在光合作用中所起的主要作用是吸收可见的太阳光，其中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，B正确；实验①可得出叶绿体是光合作用的场所的结论，而实验②结果说明水绵主要利用红光和蓝紫光进行光合作用产生氧，不能得出叶绿体是光合作用场所的结论，C错误；有氧呼吸的第三阶段消耗氧气，所以水绵释放的氧气可以供给需氧细菌和水绵自身完成有氧呼吸第三阶段，D正确。
二、融通科学思维
1．绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，却不能溶于水
2．低温破坏了叶绿素，叶片呈现出类胡萝卜素的颜色
3．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
三、综合检测反馈
1．选C 分离色素利用的是层析液，提取色素用的是无水乙醇，A正确；Ⅱ、Ⅳ的滤液细线都淹没在层析液中，色素都溶解到层析液中，不能分离出图中所示的结果，B正确；Ⅰ没有用试管塞塞住试管口，Ⅲ是分离色素的正确操作，色素中溶解度最大的是胡萝卜素，C错误；由分离结果可看出，色素带最宽的是叶绿素a，则色素含量最多的是叶绿素a，D正确。
2．选C 菠菜叶表皮细胞中不含叶绿体，A错误；水绵的叶绿体呈螺旋带状，B错误；叶绿体外膜、内膜及类囊体薄膜均属于生物膜，生物膜的基本支架是磷脂双分子层，C正确；叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上，大量基粒和类囊体的存在增大了其受光面积，叶绿体双层膜结构与增大受光面积无直接关系，D错误。
3．选B 加二氧化硅的目的是使研磨更充分，A错误；5号在层析液中的溶解度最大，最可能为胡萝卜素，胡萝卜素颜色为橙黄色，主要吸收蓝紫光，B正确；花青素在液泡内，C错误；光合色素可浸润到层析液中层析，花青素可浸润到蒸馏水中层析，D错误。
4．选C 该实验探究同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，可知自变量为补光光源的种类和补光的时间，A正确；根据实验结果可知，红光＋蓝光复合光源平均花朵数多于红、蓝光单光源，B正确；本次实验结果表明，三种补光光源中效果最佳的是红光＋蓝光，C错误；由题图可知，火龙果成花效果随着补光时间的增加先增强后减弱，并非补光时间越长，火龙果成花效果越好，D正确。
5．解析：(1)光合色素溶于有机溶剂，常用无水乙醇提取叶片中的叶绿体内色素。(2)植物的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，所以植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植辣椒。(3)向营养液通入充足的空气可促进辣椒根部细胞的有氧呼吸，从而有利于根对无机盐的主动吸收。(4)与CK组相比，B组叶绿素含量和氮含量更高，光合作用更强，所以B组处理比CK组能获得更大的累计采收量。据图2可知，A组(红光∶蓝光＝1∶1)累计采收量最高，所以选择光质配比为红光∶蓝光＝1∶1的LED灯培植辣椒，可提高辣椒产量。
答案：(1)无水乙醇 (2)植物的光合色素主要吸收红光和蓝紫光 (3)促进辣椒根部细胞的有氧呼吸，从而有利于根对无机盐的主动吸收 (4)与CK组相比，B组叶绿素含量和氮含量更高，光合作用更强 选择光质配比为红光∶蓝光＝1∶1的LED灯培植辣椒(共83张PPT)
第4节
光合作用与能量转化
学习目标
1.尝试提取绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及功能；
2.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点；
3.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化；
4.探究环境因素对光合作用强度的影响，关注光合作用原理的应用。
第1课时
捕获光能的色素和结构
CONTENTS
目录
1
2
3
4
聚焦·学案一 捕获光能的色素
聚焦·学案二 叶绿体的结构适于进行光合作用
课时跟踪检测
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.1
聚焦·学案一 捕获光能的色素
学案设计
(一)绿叶中色素的提取和分离实验分析
1．提取绿叶中的色素
(1)实验原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂_________中。
无水乙醇
(2)实验步骤
2．分离绿叶中的色素
(1)实验原理：不同色素在层析液中的________不同，溶解度高的___________________________，反之则慢。
溶解度
随层析液在滤纸上扩散得快
(2)实验步骤
(3)实验结果及分析
3．实验中的注意事项及原因分析
过程 注意事项 操作目的
提取色素 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇 溶解色素
加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨 减少乙醇挥发，充分溶解色素
盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素 滤液细线要细、齐、直 使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一两次 增加色素量；使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液 防止滤液细线中的色素溶解到层析液中
续表
4.实验中常见异常现象分析
[探究问题]
(1)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：剪去两角的作用是防止色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
(2)色素分离时，关键应注意层析液不要没及滤液细线，为什么？
提示：防止滤液细线中的色素溶解于层析液中，不能在滤纸上扩散。
(3)结合分离到的色素在滤纸条上的分布情况图示，分析下列问题：
①含量最多和最少的色素分别是哪种？
提示：含量最多的是叶绿素a，含量最少的是胡萝卜素。
②在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪种？
提示：溶解度最高的是胡萝卜素，溶解度最低的是叶绿素b。
(二)归纳概括绿叶中色素和吸收光谱
1．绿叶中色素的种类及分布
2．叶绿体中色素对光的吸收
迁移训练
1．概念理解判断
(1)提取色素时加二氧化硅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。 ( )
√
×
×
×
2．(教材P98“探究·实践”发掘训练)
(1)连线实验用品及作用
(2)如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图，层析后得到的四条色素带为叶黄素的是玻璃标本缸中条带_____(填图中序号)。
②
(3)下列是“绿叶中色素的提取和分离实验”的装置图，其中正确的是
( )
√
解析：制备滤纸条时应将一端剪去两角；且滤液细线不能触及层析液。
3．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为( )
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
水 ＋ － － －
CaCO3 ＋ ＋ － ＋
SiO2 ＋ ＋ ＋ －
A．①②③④ B．②④①③
C．④②③① D．③②①④
√
解析：由表格中信息可知，甲同学加的溶剂为水，而不是有机溶剂无水乙醇，绿叶中的色素不溶于水，因而提取不到绿叶中的色素，所得结果应为②；乙同学的操作正确，所得结果应为④，即自上而下依次出现胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，且叶绿素a和叶绿素b的含量较多；丙同学尽管使用了有机溶剂无水乙醇，可以提取到色素，但由于未加CaCO3，叶绿素可能会被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，应为①；丁同学未加SiO2，可能研磨不充分，导致各种色素的提取量均少于正常水平，应为③。
4．如图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下列有关说法正确的是( )
A．图中②和③分别表示叶绿素a和叶绿素b
B．提取色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．①在层析液中的溶解度大于③②
D．叶片呈现绿色是因为①②③完全不吸收绿光
√
解析：图示为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，其中①为类胡萝卜素，②为叶绿素b，③为叶绿素a，A错误；提取绿叶中色素的原理是不同色素能溶于无水乙醇等有机溶剂中，分离绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；①为类胡萝卜素，其在滤纸条上的扩散速度比叶绿素a、b(③②)快，说明类胡萝卜素(①)在层析液中的溶解度大于叶绿素a、b(③②)，C正确；叶片呈现绿色是因为绿叶中的色素吸收绿光很少，绿光被反射出来，而不是完全不吸收绿光，D错误。
5．植株叶片中光合色素的吸收光谱如图所示，颜色深表示吸收量多，反之则少。甲、乙表示不同的光合色素。下列叙述正确的是( )
A．甲为叶绿素a，乙为叶绿素b
B．甲为胡萝卜素，乙为叶黄素
C．常用无水乙醇提取绿叶中的色素
D．研磨过程中未加入二氧化硅会导致无法提取到光合色素
√
解析：甲主要吸收蓝紫光和红光，为叶绿素a或叶绿素b，乙主要吸收蓝紫光，为叶黄素或胡萝卜素，A、B错误；光合色素是有机物，易溶于有机溶剂，常用无水乙醇提取绿叶中的色素，C正确；研磨过程中未加入二氧化硅会导致研磨不充分，提取到的光合色素少，D错误。
NO.2
聚焦·学案二 叶绿体的结构适于进行光合作用
学案设计
1．叶绿体的形态
一般呈扁平的_____________。
2．叶绿体的结构
椭球形或球形
3．叶绿体功能的实验验证
(1)实验者：德国科学家恩格尔曼。
(2)实验过程及现象
(3)实验结论：O2是由_______在光照条件下释放出来的， _______是光合作用的场所。
微点拨：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌细胞没有叶绿体，它进行光合作用的场所是细胞质。
叶绿体
叶绿体
(4)恩格尔曼在选材、实验设计上的巧妙之处
①实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
②排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。
③实验对照设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。
④临时装片设计得妙：进行局部光照和曝光实验，进一步验证了实验结果完全是由光照引起的。
迁移训练
1．概念理解判断
(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用。 ( )
(2)植物细胞都含有叶绿体。 ( )
(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体中。 ( )
(4)光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。 ( )
×
×
√
×
2.(教材P100“图5-13”发掘训练)如图为叶绿体结构模式图，下面有关叶绿体结构和功能的叙述正确的是( )
A.分离叶绿体中的色素应使用有机溶剂无水乙醇
B.叶绿素和类胡萝卜素位于②处的类囊体薄膜上
C.与光合作用有关的酶只分布在③叶绿体基质中
D.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在红光区有吸收峰
√
解析：色素易溶于有机溶剂，提取叶绿体中的色素应使用有机溶剂无水乙醇，分离色素应用层析液，A错误；叶绿素和类胡萝卜素都位于②处的类囊体薄膜上，B正确；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中，C错误；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，D错误。
3．(教材P100“思考·讨论”发掘训练)在探索叶绿体功能的过程中，恩格尔曼设计并完成了两个实验：①把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位。②用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。下列叙述错误的是( )
A．恩格尔曼的实验①直接证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
B．根据恩格尔曼的实验②可以推测光合色素主要吸收红光和蓝紫光
C．恩格尔曼的两个实验之间形成相互对照证明叶绿体是光合作用的场所
D．水绵释放的氧气可以供给需氧细菌和水绵自身完成有氧呼吸第三阶段
√
解析：恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确；叶绿体中的色素在光合作用中所起的主要作用是吸收可见的太阳光，其中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，B正确；实验①可得出叶绿体是光合作用的场所的结论，而实验②结果说明水绵主要利用红光和蓝紫光进行光合作用产生氧，不能得出叶绿体是光合作用场所的结论，C错误；有氧呼吸的第三阶段消耗氧气，所以水绵释放的氧气可以供给需氧细菌和水绵自身完成有氧呼吸第三阶段，D正确。
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.3
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．提取菠菜叶中的色素时，加入无水乙醇能提取到色素，加清水却不能，原因是________________________________________
_______________。
2．秋天叶片变黄的原因__________________________________
_________________。
3．温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充红光、蓝紫光增产有利的原因是_______________________________________
_________________。
绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，
却不能溶于水
低温破坏了叶绿素，叶片呈现出类
胡萝卜素的颜色
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
三、综合检测反馈
√
1．利用纸层析法可分离光合色素(如图所示)。下列说法错误的是( )
A．分离色素时需要层析液而不是无水乙醇
B．Ⅱ、Ⅳ不能分离出图中所示的结果
C．只有Ⅲ是分离色素的正确操作，色素中溶解度最大的是叶绿素b
D．由分离结果可看出，色素含量最多的是叶绿素a
解析：分离色素利用的是层析液，提取色素用的是无水乙醇，A正确；Ⅱ、Ⅳ的滤液细线都淹没在层析液中，色素都溶解到层析液中，不能分离出图中所示的结果，B正确；Ⅰ没有用试管塞塞住试管口，Ⅲ是分离色素的正确操作，色素中溶解度最大的是胡萝卜素，C错误；由分离结果可看出，色素带最宽的是叶绿素a，则色素含量最多的是叶绿素a，D正确。
2．叶绿体是细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。下列相关叙述正确的是( )
A．借助高倍显微镜可观察菠菜叶表皮细胞中叶绿体的形态和分布
B．光学显微镜下，所有植物细胞中的叶绿体都呈扁平的椭球形或球形
C．叶绿体外膜、内膜及类囊体薄膜的基本支架都是磷脂双分子层
D．叶绿体双层膜以及大量基粒和类囊体的存在增大了其受光面积
√
解析：菠菜叶表皮细胞中不含叶绿体，A错误；水绵的叶绿体呈螺旋带状，B错误；叶绿体外膜、内膜及类囊体薄膜均属于生物膜，生物膜的基本支架是磷脂双分子层，C正确；叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上，大量基粒和类囊体的存在增大了其受光面积，叶绿体双层膜结构与增大受光面积无直接关系，D错误。
3．红叶李的叶片呈现红色，这与花青素有关，花青素为水溶性色素，也可用无水乙醇提取。某同学用红叶李叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于蒸馏水中进行层析，再在层析液中层析，过程及结果如图。下列相关叙述正确的是( )
A．红叶李叶片色素的提取过程中需要加二氧化硅以防止色素被破坏
B．5号在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色，主要吸收蓝紫光
C．1号最可能为花青素，叶绿体的类囊体薄膜堆叠增大了其附着面积
D．色素提取液可浸润在蒸馏水中层析，而不可浸润在层析液中层析
√
解析：加二氧化硅的目的是使研磨更充分，A错误；5号在层析液中的溶解度最大，最可能为胡萝卜素，胡萝卜素颜色为橙黄色，主要吸收蓝紫光，B正确；花青素在液泡内，C错误；光合色素可浸润到层析液中层析，花青素可浸润到蒸馏水中层析，D错误。
4．火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足会导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A．该实验的自变量为补光光源的种类和补光的时间
B．复合光源的光照效果要好于单光源
C．本次实验结果表明，三种补光光源中效果最佳的是蓝光
D．由图可知，并非补光时间越长，火龙果成花效果越好
√
解析：该实验探究同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，可知自变量为补光光源的种类和补光的时间，A正确；根据实验结果可知，红光＋蓝光复合光源平均花朵数多于红、蓝光单光源，B正确；本次实验结果表明，三种补光光源中效果最佳的是红光＋蓝光，C错误；由题图可知，火龙果成花效果随着补光时间的增加先增强后减弱，并非补光时间越长，火龙果成花效果越好，D正确。
5．植物工厂是在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物的高效生产体系。科研人员研究不同光质配比(红光∶蓝光)对辣椒的叶绿素含量和氮含量的影响如图1所示，不同光质配比对辣椒累计采收量的影响如图2所示。实验分组如下：LED白光对照(CK组)、红光∶蓝光＝1∶1(A组)、红光∶蓝光＝2∶1(B组)、红光∶蓝光＝3∶1(C组)，每组LED灯输出的功率相同。回答下列问题。
(1)提取辣椒叶片叶绿体中的色素常用的试剂是____________。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植辣椒，选用红蓝光的依据是______________________________________________。
(3)植物工厂用营养液培植辣椒的过程中，需要定时向营养液通入充足的空气，主要目的是________________________________________。
(4)研究结果表明B组处理比CK组能获得更大的累计采收量，结合图1分析原因_________________________________________________。根据上述实验结果，请就植物工厂中如何提高辣椒产量提出合理建议：________________________________________。
解析：(1)光合色素溶于有机溶剂，常用无水乙醇提取叶片中的叶绿体内色素。(2)植物的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，所以植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植辣椒。(3)向营养液通入充足的空气可促进辣椒根部细胞的有氧呼吸，从而有利于根对无机盐的主动吸收。(4)与CK组相比，B组叶绿素含量和氮含量更高，光合作用更强，所以B组处理比CK组能获得更大的累计采收量。据图2可知，A组(红光∶蓝光＝1∶1)累计采收量最高，所以选择光质配比为红光∶蓝光＝1∶1的LED灯培植辣椒，可提高辣椒产量。
答案：(1)无水乙醇 (2)植物的光合色素主要吸收红光和蓝紫光 (3)促进辣椒根部细胞的有氧呼吸，从而有利于根对无机盐的主动吸收 (4)与CK组相比，B组叶绿素含量和氮含量更高，光合作用更强 选择光质配比为红光∶蓝光＝1∶1的LED灯培植辣椒
课时跟踪检测
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A级 强基固本
1．把新鲜的叶绿素溶液放在光源与三棱镜之间，在光谱中可以看到最强的吸收区在( )
A．绿光部分 B．黄橙光部分
C．红光部分 D．红光和蓝紫光部分
解析：叶绿素主要吸收可见光中的蓝紫光和红光，光谱中可以看到最强的吸收区在红光和蓝紫光部分，D正确。
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2．下列关于叶绿体的叙述，正确的是( )
A．红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
B．水绵的叶绿体呈螺旋带状分布
C．在光学显微镜下观察叶绿体结构，可以看到叶绿体由双层膜包被
D．叶绿体的色素溶液可以通过光合作用放氧
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解析：光合色素只能吸收可见光，而红外光和紫外光是不可见光，不能被叶绿体中的色素吸收用于光合作用，A错误；水绵属于真核生物，含有叶绿体，它的叶绿体呈螺旋带状分布，B正确；在光学显微镜下只能观察到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，而要看到叶绿体由双层膜包被，需要使用电子显微镜，C错误；叶绿体的色素溶液中只有色素，缺少光合作用所需的酶等，因此不能进行光合作用，也不会产生氧气，D错误。
3．某兴趣小组同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，得到了四条不同的色素带，其中滤纸条④各项操作步骤均正确。针对实验结果及操作下列相关分析正确的是( )
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A．①可能是未加二氧化硅而得到的实验结果
B．②可能是用水取代了无水乙醇而得到的实验结果
C．③可能是未加碳酸钙而得到的实验结果
D．层析色素时，滤液细线应触及层析液以达到快速层析的目的
解析：与④相比，①中叶绿素含量明显低于正常值，可能是由于未加碳酸钙，部分叶绿素被破坏，A错误；光合色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，②中没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇，没有获得色素，B正确；③中所有色素带都偏窄，可能是由于未加二氧化硅，研磨不充分，提取到的色素较少，C错误；分离色素时，层析液不能触及滤液细线，D错误。
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4．如图是叶片中两类色素的吸收光谱，下列说法正确的是( )
A．秋天树叶变黄主要与乙的分解有关
B．甲在层析液中的溶解度比乙大
C．在叶绿体中，甲和乙分布在类囊体薄膜上
D．蓝细菌中也含有甲乙两类色素，所以能进行光合作用
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解析：由图可知甲是叶绿素，乙是类胡萝卜素，秋天树叶变黄主要与叶绿素的分解有关，A错误；类胡萝卜素(乙)在层析液中的溶解度大于叶绿素(甲)在层析液中的溶解度，B错误；在叶绿体中，叶绿素和类胡萝卜素分布在类囊体薄膜上，C正确；蓝细菌中因为含有叶绿素和藻蓝素两类色素，所以能进行光合作用，D错误。
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5．以某农作物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图，气孔导度大表示气孔开放程度大。下列说法错误的是( )
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A．蓝光组的光合作用消耗的CO2多，导致胞间CO2浓度低
B．红光组主要由类胡萝卜素吸收光能用于光合作用
C．与红光相比，蓝光能在一定程度上能促进气孔开放
D．大棚种植时，可以适当补充蓝光提高作物产量
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解析：蓝光组气孔导度大，且光合速率最大，因此，胞间CO2浓度低是因为蓝光组光合作用消耗的CO2多，A正确；红光组主要由叶绿素吸收光能用于光合作用，B错误；与红光组相比，蓝光组气孔导度大，且高于白光组，因此推测，蓝光照射能在一定程度上能促进气孔开放，C正确；根据实验结果可知，蓝光照射条件下，气孔导度大，胞间CO2浓度低，植物光合速率高，说明农作物对CO2利用效率高，因此，大棚种植时，可以适当补充蓝光提高作物产量，D正确。
6．研究表明，叶绿体是前质体在光照条件下诱导发育而来的，其过程如图所示。下列说法正确的是( )
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A．该过程可以用高倍显微镜在活细胞中观察到
B．②中有光合色素和酶
C．存在该细胞器的细胞中一定存在线粒体
D．只要有光照，上述过程可发生在任何植物细胞中
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解析：图中过程显示出了叶绿体内部结构，光学显微镜看不到叶绿体内部结构，A错误；②是叶绿体内膜，不含光合色素，光合色素分布在类囊体薄膜上，B错误；含有叶绿体的细胞属于真核细胞，也含有线粒体，C正确；植物的根部细胞不含叶绿体，不能发生上述过程，D错误。
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7．迁移率为色素在滤纸条上移动距离与层析液移动距离的相对比值，是纸层析法分离绿叶中各种色素的重要指标之一。现以菠菜为实验材料进行色素的提取与分离实验并测得各种色素的迁移率，如下图。相关叙述正确的是( )
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A．提取色素时，可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B．画滤液细线时，连续画2～3次可增加色素含量，使实验结果更加明显
C．纸层析法分离色素时，色素的迁移率与色素在层析液中的溶解度呈负相关
D．分析实验结果可知，菠菜叶肉细胞的叶绿体中色素1和2的含量较多
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解析：绿叶中色素易溶于有机溶剂，提取色素通常用无水乙醇，也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇，A正确；吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀画出一道滤液细线，等滤液干后，再画一次，这样重复2～3次，B错误；纸层析法分离色素时，色素的迁移率与色素在层析液中的溶解度呈正相关，C错误；分析题图可知，菠菜叶肉细胞的叶绿体中色素1和2迁移率较高，说明其溶解度大，但含量不一定多，D错误。
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8．(13分)下图为“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。请据图回答下列问题：
(1)图中步骤①加入研钵内的物质：A____________5～10 mL，作用是____________；B__________少许，作用是使研磨充分；C__________少许，作用是__________________。
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(2)图中步骤②将糨糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放______________。
(3)图中步骤③剪去两角的作用是______________；画滤液细线的要求是______________。
(4)图中步骤④的关键是应注意________________；加盖的目的是______________。以菠菜的绿叶为实验材料时，色素带最宽的是__________，扩散速度最快的是__________。
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解析：(1)研磨时需要加入3种物质：5～10 mL无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎以便充分研磨；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部通常放一块单层尼龙布。(3)剪去滤纸两角的作用是防止两边色素扩散过快使色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)由于层析液有毒，且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由各种色素含量不同造成的，且色素的含量越多，色素带越宽。一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a的色素带最宽。绿叶中的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，胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，因此胡萝卜素扩散速度最快。
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答案：(1)无水乙醇 作为有机溶剂提取色素 二氧化硅 碳酸钙 防止研磨中色素被破坏 (2)单层尼龙布 (3)防止色素带不整齐 细、齐、直 (4)层析液不要触及滤液细线 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素
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B级 发展提能
9．植物学家将植物色素提取液装入含有碳酸钙粉末的层析柱中，并用层析液自上而下淋洗，出现如图所示的实验结果。下列叙述错误的有( )
A．层析柱中CaCO3可保护色素
B．条带1中的色素主要吸收红光和蓝紫光
C．条带2和3中色素的颜色分别是黄色和蓝绿色
D．条带4中的色素在层析液中溶解度最大
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解析：碳酸钙的作用是防止研磨中色素被破坏，A正确。各色素随层析液扩散速度不同，溶解度越大扩散速度越快；溶解度越小，扩散速度越慢。1～4色素带分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，B正确。条带2是叶绿素a，条带3是叶黄素，颜色分别是蓝绿色、黄色，C错误。条带4是胡萝卜素，溶解度最大，扩散速度快，D正确。
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10．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，将获得的数据进行处理，得到如图所示的柱状图。以下说法错误的是( )
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A．常用无水乙醇提取、分离光合色素
B．随污染程度的加剧，叶绿素含量降低
C．随污染程度的加剧，植物吸收蓝紫光和红光的能力下降
D．提取色素时，加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
解析：常用无水乙醇提取色素，用层析液分离色素，A错误；据题图可知，随着污染程度的加剧，叶绿素的含量在降低，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此植物吸收红光和蓝紫光的能力下降，B、C正确；碳酸钙能够保护色素，防止色素被破坏，D正确。
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11．(16分)植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是不是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。
(1)实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。
(2)实验假设：______________________________。
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(3)实验步骤：
第一步：取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、________________________的黄瓜幼苗。
第二步：A烧杯中加入完全培养液，B烧杯中加入等量的______________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现差异为止。
第三步：分别从A、B两组中选取____________，用__________提取叶片中的色素，用__________法分离色素，观察比较_____________
____________________________________________________________。
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(4)实验结果预测：
①A、B两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。
②__________________________________________________________
____________________________________________________________。
解析：可从题干信息的探究目的中找出假设缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿。实验步骤完善及结果预测参见答案。
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答案：(2)缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿 (3)同一品种且长势相近、苗龄相同 仅缺磷的完全培养液 等量叶片 无水乙醇 纸层析 A、B两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅 (4)②A组比B组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深，说明缺磷导致的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致课时跟踪检测(二十) 捕获光能的色素和结构
A级 强基固本
1．把新鲜的叶绿素溶液放在光源与三棱镜之间，在光谱中可以看到最强的吸收区在( )
A．绿光部分 B．黄橙光部分
C．红光部分 D．红光和蓝紫光部分
2．下列关于叶绿体的叙述，正确的是( )
A．红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
B．水绵的叶绿体呈螺旋带状分布
C．在光学显微镜下观察叶绿体结构，可以看到叶绿体由双层膜包被
D．叶绿体的色素溶液可以通过光合作用放氧
3．某兴趣小组同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，得到了四条不同的色素带，其中滤纸条④各项操作步骤均正确。针对实验结果及操作下列相关分析正确的是( )
A．①可能是未加二氧化硅而得到的实验结果
B．②可能是用水取代了无水乙醇而得到的实验结果
C．③可能是未加碳酸钙而得到的实验结果
D．层析色素时，滤液细线应触及层析液以达到快速层析的目的
4．如图是叶片中两类色素的吸收光谱，下列说法正确的是( )
A．秋天树叶变黄主要与乙的分解有关
B．甲在层析液中的溶解度比乙大
C．在叶绿体中，甲和乙分布在类囊体薄膜上
D．蓝细菌中也含有甲乙两类色素，所以能进行光合作用
5．以某农作物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图，气孔导度大表示气孔开放程度大。下列说法错误的是( )
A．蓝光组的光合作用消耗的CO2多，导致胞间CO2浓度低
B．红光组主要由类胡萝卜素吸收光能用于光合作用
C．与红光相比，蓝光能在一定程度上能促进气孔开放
D．大棚种植时，可以适当补充蓝光提高作物产量
6．研究表明，叶绿体是前质体在光照条件下诱导发育而来的，其过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．该过程可以用高倍显微镜在活细胞中观察到
B．②中有光合色素和酶
C．存在该细胞器的细胞中一定存在线粒体
D．只要有光照，上述过程可发生在任何植物细胞中
7．迁移率为色素在滤纸条上移动距离与层析液移动距离的相对比值，是纸层析法分离绿叶中各种色素的重要指标之一。现以菠菜为实验材料进行色素的提取与分离实验并测得各种色素的迁移率，如下图。相关叙述正确的是( )
A．提取色素时，可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B．画滤液细线时，连续画2～3次可增加色素含量，使实验结果更加明显
C．纸层析法分离色素时，色素的迁移率与色素在层析液中的溶解度呈负相关
D．分析实验结果可知，菠菜叶肉细胞的叶绿体中色素1和2的含量较多
8.
得分
(13分)下图为“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。请据图回答下列问题：
(1)图中步骤①加入研钵内的物质：A____________5～10 mL，作用是______________；B__________少许，作用是使研磨充分；C__________少许，作用是__________________。
(2)图中步骤②将糨糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放______________。
(3)图中步骤③剪去两角的作用是______________；画滤液细线的要求是____________。
(4)图中步骤④的关键是应注意________________；加盖的目的是______________。以菠菜的绿叶为实验材料时，色素带最宽的是__________，扩散速度最快的是__________。
B级 发展提能
9.植物学家将植物色素提取液装入含有碳酸钙粉末的层析柱中，并用层析液自上而下淋洗，出现如图所示的实验结果。下列叙述错误的有( )
A．层析柱中CaCO3可保护色素
B．条带1中的色素主要吸收红光和蓝紫光
C．条带2和3中色素的颜色分别是黄色和蓝绿色
D．条带4中的色素在层析液中溶解度最大
10．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，将获得的数据进行处理，得到如图所示的柱状图。以下说法错误的是( )
A．常用无水乙醇提取、分离光合色素
B．随污染程度的加剧，叶绿素含量降低
C．随污染程度的加剧，植物吸收蓝紫光和红光的能力下降
D．提取色素时，加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
11.
得分
(16分)植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是不是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。
(1)实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。
(2)实验假设：______________________________。
(3)实验步骤：
第一步：取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、________________________的黄瓜幼苗。
第二步：A烧杯中加入完全培养液，B烧杯中加入等量的______________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现差异为止。
第三步：分别从A、B两组中选取____________，用__________提取叶片中的色素，用__________法分离色素，观察比较_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验结果预测：
①A、B两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时跟踪检测(二十)
1．选D 叶绿素主要吸收可见光中的蓝紫光和红光，光谱中可以看到最强的吸收区在红光和蓝紫光部分，D正确。
2．选B 光合色素只能吸收可见光，而红外光和紫外光是不可见光，不能被叶绿体中的色素吸收用于光合作用，A错误；水绵属于真核生物，含有叶绿体，它的叶绿体呈螺旋带状分布，B正确；在光学显微镜下只能观察到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，而要看到叶绿体由双层膜包被，需要使用电子显微镜，C错误；叶绿体的色素溶液中只有色素，缺少光合作用所需的酶等，因此不能进行光合作用，也不会产生氧气，D错误。
3．选B 与④相比，①中叶绿素含量明显低于正常值，可能是由于未加碳酸钙，部分叶绿素被破坏，A错误；光合色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，②中没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇，没有获得色素，B正确；③中所有色素带都偏窄，可能是由于未加二氧化硅，研磨不充分，提取到的色素较少，C错误；分离色素时，层析液不能触及滤液细线，D错误。
4．选C 由图可知甲是叶绿素，乙是类胡萝卜素，秋天树叶变黄主要与叶绿素的分解有关，A错误；类胡萝卜素(乙)在层析液中的溶解度大于叶绿素(甲)在层析液中的溶解度，B错误；在叶绿体中，叶绿素和类胡萝卜素分布在类囊体薄膜上，C正确；蓝细菌中因为含有叶绿素和藻蓝素两类色素，所以能进行光合作用，D错误。
5．选B 蓝光组气孔导度大，且光合速率最大，因此，胞间CO2浓度低是因为蓝光组光合作用消耗的CO2多，A正确；红光组主要由叶绿素吸收光能用于光合作用，B错误；与红光组相比，蓝光组气孔导度大，且高于白光组，因此推测，蓝光照射能在一定程度上能促进气孔开放，C正确；根据实验结果可知，蓝光照射条件下，气孔导度大，胞间CO2浓度低，植物光合速率高，说明农作物对CO2利用效率高，因此，大棚种植时，可以适当补充蓝光提高作物产量，D正确。
6．选C 图中过程显示出了叶绿体内部结构，光学显微镜看不到叶绿体内部结构，A错误；②是叶绿体内膜，不含光合色素，光合色素分布在类囊体薄膜上，B错误；含有叶绿体的细胞属于真核细胞，也含有线粒体，C正确；植物的根部细胞不含叶绿体，不能发生上述过程，D错误。
7．选A 绿叶中色素易溶于有机溶剂，提取色素通常用无水乙醇，也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇，A正确；吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀画出一道滤液细线，等滤液干后，再画一次，这样重复2～3次，B错误；纸层析法分离色素时，色素的迁移率与色素在层析液中的溶解度呈正相关，C错误；分析题图可知，菠菜叶肉细胞的叶绿体中色素1和2迁移率较高，说明其溶解度大，但含量不一定多，D错误。
8．解析：(1)研磨时需要加入3种物质：5～10 mL无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎以便充分研磨；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部通常放一块单层尼龙布。(3)剪去滤纸两角的作用是防止两边色素扩散过快使色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)由于层析液有毒，且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由各种色素含量不同造成的，且色素的含量越多，色素带越宽。一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a的色素带最宽。绿叶中的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，胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，因此胡萝卜素扩散速度最快。
答案：(1)无水乙醇 作为有机溶剂提取色素 二氧化硅 碳酸钙 防止研磨中色素被破坏 (2)单层尼龙布 (3)防止色素带不整齐 细、齐、直 (4)层析液不要触及滤液细线 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素
9．选C 碳酸钙的作用是防止研磨中色素被破坏，A正确。各色素随层析液扩散速度不同，溶解度越大扩散速度越快；溶解度越小，扩散速度越慢。1～4色素带分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，B正确。条带2是叶绿素a，条带3是叶黄素，颜色分别是蓝绿色、黄色，C错误。条带4是胡萝卜素，溶解度最大，扩散速度快，D正确。
10．选A 常用无水乙醇提取色素，用层析液分离色素，A错误；据题图可知，随着污染程度的加剧，叶绿素的含量在降低，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此植物吸收红光和蓝紫光的能力下降，B、C正确；碳酸钙能够保护色素，防止色素被破坏，D正确。
11．解析：可从题干信息的探究目的中找出假设缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿。实验步骤完善及结果预测参见答案。
答案：(2)缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿 (3)同一品种且长势相近、苗龄相同 仅缺磷的完全培养液 等量叶片 无水乙醇 纸层析 A、B两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅 (4)②A组比B组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深，说明缺磷导致的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致
