第二节 光合作用——光能的捕获和转换
第1课时 解开光合作用之谜、叶绿体与光能的捕获
知识点一 解开光合作用之谜
1.在生命科学发展过程的经典实验中，未用到同位素标记法的是（ ）
A.萨克斯证明光合作用的产物中有淀粉
B.卡尔文发现的卡尔文循环
C.光合作用产物O2中氧原子的来源
D.分泌蛋白的合成与运输
2.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（ ）
A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
3.下表为鲁宾和卡门利用同位素标记法研究光合作用的实验记录，据表判断甲、乙分别是（ ）
组号 提供的物质 结果产生的气体 备注
Ⅰ H2O和C18O2 甲 其他条件相同
Ⅱ O和CO2 乙 其他条件相同
A.18O2、18O2 B.O2、O2
C.18O2、O2 D.O2、18O2
4.（2024·江苏苏州常熟一中月考）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。以下分析不正确的是（ ）
A.实验过程中装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量
B.好氧细菌聚集多的原因是光合作用制造的有机物多
C.图中细菌分布的差异是水绵在不同区域光合作用强度不同造成的
D.水绵的叶绿体螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行
知识点二 叶绿体与光能的捕获
5.（2023·江苏镇江期末）实验操作不规范可能导致实验失败。下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，错误的是（ ）
A.无水乙醇加入量太多可能导致所有色素带颜色变浅
B.未加CaCO3可能导致滤纸上黄色和橙黄色两条色素带的颜色变浅
C.滤液细线浸没到层析液中导致滤纸条上无色素带
D.滤液细线过粗可能导致色素带之间无法分离
6.（2023·江苏盐城检测）如图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果示意图，则如图②所示结果最有可能来自（ ）
A.清水培养的水仙叶片
B.盆栽的天竺葵的叶片
C.大蒜发芽长出的绿叶
D.秋冬季节的银杏落叶
7.（2022·江苏淮安期末）对菠菜叶中提取的色素进行纸层析，以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制图示如下。下列叙述正确的是（ ）
A.色素带最宽的是乙，丁色素的溶解度最大
B.四种色素中，丙和丁主要吸收红光和蓝紫光
C.实验结果表明，不同色素带的宽度是相同的
D.提取色素时，加入少许二氧化硅可防止研磨中色素被破坏
8.如图所示为某同学做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的改进装置。下列有关叙述中，正确的是（ ）
A.应向培养皿中倒入无水乙醇
B.应将滤液滴在b处，而不能滴在a处
C.实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆
D.实验得到的若干个同心圆中，最大的一个圆呈黄色
9.（2024·江苏南通期末）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
10.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，这种转化被称为“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。下列叙述中正确的是（ ）
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
11.（2024·江苏盐城射阳二中期末）图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“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分别代表的是 、 。
（3）步骤丙中，滤纸条上出现四条色素带，那么最宽的色素带的色素名称是 。
（4）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
12.（2024·江苏淮安金湖一中月考）将水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）放在一张载有好氧细菌悬浮液的玻片上，细菌会移向氧浓度高的区域。在黑暗条件下密闭培养一段时间后，观察细菌在不同光照下的分布情况。下列叙述错误的是（ ）
A.用好氧细菌可确定水绵释放氧气多的部位
B.白光下好氧细菌均匀地分布在叶绿体周围
C.水绵叶绿体中的色素能溶解在无水乙醇中
D.c组的好氧细菌主要分布在蓝紫、绿光点处
13.（2023·徐州高一检测）某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是（ ）
A.甲可能是因为研磨时未加入SiO2
B.乙可能是因为研磨时未加入CaCO3
C.丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液
D.丁是正确操作得到的理想结果
14.（多选）（2024·江苏盐城一中月考）光合作用的原理是很多科学家通过实验发现的，光合作用探索历程中的部分经典实验的分析及拓展如图1、2所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A.图1所示实验的目的是探究光合产物中O2的来源，其中乙组为对照组
B.卡尔文探究暗反应的过程与图1所示的实验均采用了同位素标记法
C.图2所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的水绵细胞各个部位
D.图2所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中
15.（多选）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，实验过程如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
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①②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
16.（2023·江苏南通期末）香菜是一种耐盐碱的经济作物。为探究不同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响，南通某中学生物兴趣小组利用两种方法提取色素并测定叶绿素含量，过程如图1。请回答：
（1）方法A中，加石英砂的目的是 ，同时还应添加一定量的 以防止叶绿素被破坏。
（2）方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因是 ，获得的滤液和上清液应用 （试剂）定容后测定并计算叶绿素含量。
（3）经分光光度计测定，不同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响如图2。
①实验中盐浓度范围设置的依据是 。
②结果表明，提取色素较好的方法是 ，结合实验过程分析，可能的原因有
、 。
第1课时 解开光合作用之谜、叶绿体与光能的捕获
1.A 萨克斯利用天竺葵证明叶片在光下能产生淀粉是将植物叶片的一部分曝光、另一部分遮光，即“半叶法”，该实验没有用同位素标记法，A符合题意。
2.B 水绵中的叶绿体通过光合作用释放O2，光合作用需要光照和CO2，NaHCO3稀溶液可提供CO2，装片中不能有空气，否则无法根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功能，B正确。
3.D 光合作用中产生的氧全来自水，组号Ⅰ中的水未被18O标记，产物为O2，组号Ⅱ中的水被18O标记，则产物为18O2，D正确。
4.B 该实验中光照为自变量，故实验过程中装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量，A正确；好氧细菌聚集多的原因是光合作用制造的氧气多，B错误；好氧细菌的分布与光合作用产生的氧气量有关，图中细菌分布的差异是由于水绵不同区域光合作用强度不同造成的，C正确；水绵的叶绿体螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行，便于实验结果的观察，D正确。
5.B 无水乙醇加入量太多导致滤液中色素浓度过低，可能导致所有色素带颜色变浅，A正确；未加CaCO3可能导致叶绿素a和叶绿素b被破坏，进而导致滤纸条上蓝绿色和黄绿色两条色素带的颜色变浅，B错误；滤液细线浸没到层析液中，色素将溶解在层析液中，导致滤纸条上无色素带，C正确；滤液细线过粗可能导致色素带之间的边界相连接，无法分离，D正确。
6.D 据图①分析，由下而上的色素依次为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），图②中无叶绿素，只有叶黄素和胡萝卜素。清水培养的水仙叶片、盆栽的天竺葵的叶片和大蒜发芽长出的绿叶中均有四种色素，而秋冬季节的银杏落叶中叶黄素、胡萝卜素含量高，在低温条件下叶绿素已分解。故选D。
7.A 分析图示可知，色素含量最多的是乙，所以色素带最宽的是乙，丁扩散距离最远，所以丁色素的溶解度最大，A正确；丙表示叶黄素，丁表示胡萝卜素，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，B错误；不同色素含量是不同的，所以不同色素带的宽度是不相同的，C错误；提取色素时，加入二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中叶绿素分子被破坏，D错误。
8.C 利用色素在层析液中的溶解度不同，进行色素的分离，故分离色素时应向培养皿中加入层析液，A错误；利用图示装置分离色素时，应将色素提取液滴在a处，b处连接层析液，这样层析液由棉线上升至a处将色素分离，色素在定性滤纸上随层析液由圆心向四周扩散，实验结果将得到4个同心圆，从外向内分别是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色），B错误，C正确；胡萝卜素在层析液中溶解度最大，扩散速度最快，则形成的圆最大，颜色是橙黄色，D错误。
9.D 步骤①为获得10 mL提取液，少量、多次加入a液（无水乙醇）研磨效果最好，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，待滤液干后，再重画2～3次，不是连续画线，C错误；为了防止滤液细线中的色素会被层析液溶解，步骤④可将试管固定于铁架台上，可防止b液（层析液）晃动而触及滤液细线，D正确。
10.D 图中②叶绿素b、③叶绿素a主要分布在叶绿体的类囊体膜上，A错误；光合色素包括类胡萝卜素和叶绿素，②③为叶绿素，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②③吸收绿光最少，反射绿光，C错误；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。
11.（1）乙、丁、甲、丙 （2）无水乙醇 层析液 （3）叶绿素a （4）abcd
解析：（1）图中甲为画滤液细线，乙为加入无水乙醇（溶解色素），丙为纸层析法分离，丁为过滤获得滤液，实验操作步骤的先后顺序是乙、丁、甲、丙。（2）提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素。试剂a为无水乙醇；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，因此，试剂b是层析液。（3）滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b，那么最宽的色素带的色素名称是叶绿素a。（4）色素为脂溶性，不溶于水，a错误；碳酸钙可以保护叶绿素不被细胞中的有机酸溶解，需要在研磨时加入，b错误；定性滤纸过滤，会让色素等吸附在滤纸上，导致实验现象不明显，c错误；沿铅笔线画数次滤液细线可以增大色素附着量，但连续画可能会使色素扩散，导致起点不一致，影响实验结果的观察，应该等吹干了再画，不能连续划线，d错误。
12.D 好氧细菌需要氧气进行有氧呼吸，因此用好氧细菌可确定水绵释放氧气多的部位，A正确；白光下氧气产生较均匀，因此好氧细菌均匀地分布在叶绿体周围，B正确；水绵叶绿体中的色素为脂溶性色素，能溶解在无水乙醇中，C正确；在c实验中的自变量是光质，图中有红、绿、蓝紫三区，吸收光能的色素中，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，在蓝紫光点和红光点区域释放的氧气最多，聚集的细菌最多，D错误。
13.D SiO2能使研磨充分，色素释放出来，所以甲可能是因为研磨时未加入SiO2而导致色素相对含量低，A正确；CaCO3能防止研磨中色素尤其是叶绿素被破坏，乙中显示叶绿素含量较低，所以乙可能是因为研磨时未加CaCO3而导致叶绿素被破坏，B正确；色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，丙图中没有色素带出现，可能误用蒸馏水做提取液和层析液，C正确；正确操作得到的理想结果应该是离点样处较远的色素含量少，而离点样处较近的色素含量多，D错误。
14.BD 图1甲组提供H2O和C18O2，释放的是O2，乙组向植物提供O和CO2，释放的是18O2，两组形成相互对照，两组都为实验组，A错误；卡尔文采用同位素标记法探明了CO2的固定过程中碳元素的转移途径，图1所示的实验也采用了同位素标记法，探明了光合作用过程中氧气的来源，B正确；叶绿体在光的照射下，产生氧气。图2所示实验中好氧细菌主要分布于叶绿体接受光照的部位，即图2所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的叶绿体部位，进而证明了叶绿体是产生氧气的部位，C错误；图2所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后才能根据好氧细菌的移动监测氧气产生的部位，D正确。
15.ABC 方法①中的“？”代表的是SiO2，它能破坏细胞结构，加入该成分以便研磨更充分，A正确；方法①②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素分子在研磨时不被破坏，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，从而破坏膜结构，使色素充分释放，C正确；方法②延长沸水浴时间，叶绿体中的色素可能被分解，色素提取量变少，D错误。
16.（1）有助于研磨充分 碳酸钙（或CaCO3） （2）使色素充分溶解在提取液中，便于充分提取色素 提取剂 （3）①盐碱地的盐浓度 ②方法B 液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素 温度低能降低叶绿素的降解（或时间短能降低叶绿素的降解，或离心能减少叶绿素的损失）
解析：（1）方法A中，加石英砂的目的是有助于研磨，使研磨更充分，同时还应添加一定量的碳酸钙以防止研磨过程中叶绿素被破坏。（2）方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因是使色素充分溶解在提取液中，以便于充分提取色素。另外，获得的滤液和上清液应用提取剂定容后测定并计算叶绿素含量。（3）①由柱形图及题意分析可知，实验中盐浓度范围应是盐碱地的盐浓度，以便使结果更加真实可靠。②结果表明方法B得到的叶绿素含量始终高于方法A，因此提取色素较好的方法是方法B；分析其原因可能与以下因素有关：a.液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素；b.温度低能降低叶绿素的分解；c.时间短能降低叶绿素的分解；d.离心能减少叶绿素的损失等。
5 / 5第二节 光合作用——光能的捕获和转换
第1课时 解开光合作用之谜、叶绿体与光能的捕获
导学 聚焦 1.说出光合作用的发现及研究历史。 2.阐述植物捕获光能的色素的种类和作用。 3.阐明“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的原理与方法。 4.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点
知识点（一） 解开光合作用之谜
1.解开光合作用之谜
2.判断下列相关表述的正误
（1）英格豪斯证明了植物在阳光下产生O2。（ ）
（2）萨克斯通过实验证明光照是光合作用的必要条件。（ ）
（3）恩格尔曼利用水绵和好氧细菌进行实验，证明光合作用的放氧部位是叶绿体。（ ）
（4）光合作用释放的O2都来自水。（ ）
（5）卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环。（ ）
探讨 光合作用相关实验分析
1.如图是萨克斯的实验，请分析回答下列问题：
（1）把绿叶先在暗处放置24小时的目的是什么？
（2）该实验是如何形成对照的？
（3）为什么要用酒精脱色后再用碘蒸气处理？
（4）本实验的结论是什么？
2.阅读教材恩格尔曼的实验，分析：
（1）实验1中先选用黑暗并且没有空气的环境，目的是
。
（2）实验1中先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由 释放出来的， 是光合作用的场所。
（3）实验2的思路是什么？为什么大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？
（4）如图是恩格尔曼实验装置改装示意图。
光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。
3.分析鲁宾和卡门的实验，回答下列问题：
资料：1941年，科学家鲁宾和卡门用同位素标记的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2；第二组给同种植物提供O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。
（1）鲁宾和卡门的研究运用了什么技术方法？
（2）分析实验结果，你能得出什么结论？
1.海尔蒙特实验
（1）土壤中减少的物质主要是无机盐。
（2）柳树干重的增加主要是有机物的增加，这些物质是柳树吸收空气中的二氧化碳合成的。
2.萨克斯实验
（1）实验的关键是饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。
（2）自身对照（同一实验对象的不同部位，进行不同的处理：一半曝光，另一半遮光）。
3.鲁宾和卡门实验：相互对照（条件相同的两组材料，分别标记不同的物质：一组为O，另一组为C18O2）。
4.恩格尔曼实验
（1）水绵：叶绿体呈螺旋的带状，便于观察。
（2）好氧细菌：可以确定放出氧气的部位和放出氧气的多少。
（3）没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。
1.在光合作用的探究历程中，恩格尔曼利用水绵和好氧细菌进行的实验，设计巧妙。下列有关实验的叙述，错误的是（ ）
A.把临时装片放在空气充足的小室中，黑暗条件下用细光束照射水绵
B.水绵的叶绿体呈带状螺旋式排列，便于观察实验结果
C.该实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
D.用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，证明了光质对光合作用的影响
2.（2024·江苏南京江宁区月考）下列关于光合作用的发现史的叙述，错误的是（ ）
A.英格豪斯的实验证明了植物需要阳光制造气体
B.萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件
C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O
3.（多选）（2024·江苏盐城月考）如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述错误的是（ ）
A.两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B.两实验均需要光的照射
C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
知识点（二） 叶绿体与光能的捕获
1.光合色素
种类 吸收光谱
叶绿素 叶绿素a 主要吸收和利用 和
叶绿素b
类胡萝 卜素 胡萝卜素 主要吸收 ，还有保护叶绿素免遭强光伤害的作用
叶黄素
2.提取和分离叶绿体中的光合色素
（1）原理
①提取原理：绿叶中的各种光合色素能溶解在有机溶剂 等中。
②分离原理：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。
（2）实验用品及作用
（3）实验步骤
①色素的提取
②色素的分离
③绿叶中色素的种类及分布
3.判断下列相关表述的正误
（1）叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。（ ）
（2）研磨菠菜叶时加入二氧化硅是为了保护叶绿素。（ ）
（3）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。（ ）
（4）分离色素时，在无水乙醇中溶解度越高的在滤纸条上的扩散速度越快。（ ）
（5）吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。（ ）
探讨一 分析实验过程和结果，提高实验探究能力
1.如图是提取和分离叶绿体中的光合色素的实验步骤，请分析回答下列问题：
（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？
（2）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？
（3）色素分离时，关键应注意层析液不要触及滤液细线，为什么？
2.如图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况，请分析回答下列问题：
（1）含量最多和最少的色素分别是哪两种？
（2）在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种？
3.如果色素的分离实验装置如图所示，则
（1）实验时应将滤液滴在a处还是b处？
（2）在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆环（如图），则图示a～d依次是哪种色素？黄绿色和橙黄色分别是哪个环？
探讨二 结合色素的吸收分析实际问题，提高学以致用能力
4.如图为不同色素的吸收光谱，请据图回答下列有关问题：
（1）从图中可以读出：叶绿素对 光和 光的吸收量大；类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大；光合色素对绿光吸收量较少，所以叶片呈现绿色。
（2）温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？
（3）温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？（透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。）
实验中常见异常现象分析
1.（2024·江苏宿迁月考）关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述正确的是（ ）
A.一般用无水乙醇或丙酮来分离叶绿体中的四种色素
B.滤液细线需要连续画线3～5次
C.选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序就不同
D.分离出的四条色素带中最宽的是叶绿素a
2.如图是叶片中两类色素的吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素（ ）
A.叶绿素a、叶绿素b
B.类胡萝卜素、叶绿素
C.叶黄素、叶绿素a
D.叶绿素、类胡萝卜素
3.（多选）（2024·江苏扬州高邮一中月考）如图表示叶绿体中色素的吸收光谱（颜色深、浅分别表示吸收量多、少），下列有关叙述错误的是（ ）
A.甲种色素主要分布在层析后滤纸条上自上而下的中间两条色素带
B.甲、乙分别是：叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱
C.甲、乙分别是：叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
D.乙种色素的含量达总色素的3/4
4.如图所示为“提取和分离叶绿体中的光合色素”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 mL，作用是 ；B 少许，作用是使研磨更充分。
（2）图中步骤②将浆糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有一层 。
（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中关键应注意 ；加盖的目的是 ；色素带最宽的是 ，扩散速度最快的是 。
第1课时 解开光合作用之谜、叶绿体与光能的捕获
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1. 土壤 阳光 碘蒸气处理叶片 淀粉 光束照射 受光 叶绿体 氧气 光照 ⑩好氧细菌聚集的部位 同位素标记 光合作用释放的O2来自水
糖类
2.（1）× 提示：英格豪斯证明了只有在阳光下植物才能更新空气。
（2）√ （3）√ （4）√ （5）√
互动探究
1.（1）提示：消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。
（2）提示：树叶部分遮光，另一部分曝光，形成了对照。
（3）提示：避免叶片颜色对实验结果的干扰。
（4）提示：叶片在光下能产生淀粉。
2.（1）排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性 （2）叶绿体 叶绿体
（3）提示：实验2的设计思路：好氧细菌聚集多的地方，表明O2浓度高，水绵光合作用强，则可证明水绵对相应颜色的光吸收多。大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明叶绿体吸收较多的光是红光和蓝紫光。
（4）提示：光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸收，水绵光合作用微弱，产生O2较少，因此好氧细菌分布无显著变化。
3.（1）提示：同位素标记法。
（2）提示：光合作用释放的O2全部来源于H2O，而不来源于CO2。
学以致用
1.A 该实验要用好氧细菌检测光合作用产生的氧气，因此不能把临时装片放在空气充足的小室中，A错误；选用水绵做材料是因为它的叶绿体呈带状螺旋式排列，便于观察实验结果，B正确；该实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，C正确；恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌大多数聚集在红光和蓝紫光区域，证明了光质对光合作用的影响，D正确。
2.C 英格豪斯的实验证明植物在有光条件下可以更新空气，A正确；萨克斯的遮光实验除了证明光合作用的产物是淀粉，也可证明光是光合作用的必要条件，B正确；恩格尔曼的实验证明光合作用场所在叶绿体，但没有做定量分析，C错误；鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的O2来自H2O，D正确。
3.ACD 两实验均需进行“黑暗”处理，萨克斯的实验是为了消耗细胞中原有的淀粉，但恩格尔曼的实验并非为了消耗原有淀粉，而是为了用极细的光束照射，A错误；恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用的产物，所以两实验均需要光的照射，B正确；恩格尔曼的实验中，照光与不照光、黑暗与完全曝光形成对照。萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。两实验中均设置了对照实验，C错误；恩格尔曼的实验可证明光合作用的产物有氧气，萨克斯的实验证明光合作用的产物有淀粉，D错误。
知识点（二）
自主学习
1.蓝紫光 红光 蓝紫光
2.（1）①无水乙醇 ②溶解度 溶解度高
（2）
（3）①无水乙醇 ②毛细吸管 四 ③ 蓝绿色 胡萝卜素 黄色 叶绿体
3.（1）√
（2）× 提示：研磨菠菜叶时加入二氧化硅是为了研磨更充分。
（3）× 提示：分离结束后，滤纸条上的颜色自下而上依次是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。
（4）× 提示：分离色素时，在层析液中溶解度越高的在滤纸条上的扩散速度越快。
（5）× 提示：吸收光能的有关色素分布在叶绿体的类囊体膜上。
互动探究
1.（1）提示：A是二氧化硅，作用是有助于充分研磨；B是碳酸钙，作用是防止研磨中叶绿素分子被破坏；C是无水乙醇，作用是溶解色素。
（2）提示：防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直，还要重复画几次。
（3）提示：滤液细线中的色素会被层析液溶解，导致滤纸条上分离不到色素带。
2.（1）提示：叶绿素a和胡萝卜素。
（2）提示：胡萝卜素和叶绿素b。
3.（1）提示：a处。
（2）提示：a—胡萝卜素；b—叶黄素；c—叶绿素a；d—叶绿素b。其中最里面的d环呈黄绿色，而最外面的a环为橙黄色。
4.（1）红 蓝紫
（2）提示：红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此可以补充这两种光来达到增产的目的。
（3）提示：无色的玻璃或塑料薄膜。
学以致用
1.D 色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇或丙酮做提取液提取色素，用层析液分离色素，A错误；画滤液细线时做到细、齐、直，因此画滤液细线要等滤液干后再画一两次，如果不等干燥后就画会导致细线过粗，B错误；来自不同材料叶绿体中的四种色素经过纸层析后，在滤纸上的排列顺序相同，但色素带粗细可能不同，C错误；由于光合色素中叶绿素a的含量最多，所以分离出的四条色素带中最宽的是叶绿素a，D正确。
2.D 根据曲线分析可知，甲主要吸收红光和蓝紫光，乙主要吸收蓝紫光，因此甲为叶绿素，乙为类胡萝卜素，D正确。
3.ACD 颜色深、浅分别表示吸收量多、少，故甲图的吸收光谱主要在蓝紫光区和红光区，应为叶绿素的吸收光谱，其分布在层析后滤纸条自上而下的三、四两条色素带，A错误；甲图的吸收光谱主要在蓝紫光区和红光区，应为叶绿素的吸收光谱；乙图的吸收光谱主要在蓝紫光区，应为类胡萝卜素的吸收光谱，B正确，C错误；乙种色素为类胡萝卜素，含量达总色素的1/4，甲种色素的含量达总色素的3/4，D错误。
4.答案：（1）无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 （2）尼龙布 （3）防止两边色素扩散过快 细、齐、直，还要重复几次 （4）层析液不能触及滤液细线 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素
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第1课时 解开光合作用之谜、叶绿体与光能的捕获
导
学 聚
焦 1.说出光合作用的发现及研究历史。
2.阐述植物捕获光能的色素的种类和作用。
3.阐明“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的原理与方法。
4.说明叶绿体适于进行光合作用的结构特点
核心要点·巧突破
01
课时训练·提素能
02
目录
CONTENTS
核心要点·巧突破
01
精准出击 高效学习
知识点（一） 解开光合作用之谜
1. 解开光合作用之谜
2. 判断下列相关表述的正误
（1）英格豪斯证明了植物在阳光下产生O2。 （ × ）
提示：英格豪斯证明了只有在阳光下植物才能更新空气。
（2）萨克斯通过实验证明光照是光合作用的必要条件。
（ √ ）
（3）恩格尔曼利用水绵和好氧细菌进行实验，证明光合作用的放
氧部位是叶绿体。 （ √ ）
（4）光合作用释放的O2都来自水。 （ √ ）
（5）卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环。 （ √ ）
×
√
√
√
√
探讨 光合作用相关实验分析
1. 如图是萨克斯的实验，请分析回答下列问题：
（1）把绿叶先在暗处放置24小时的目的是什么？
提示：消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。
（2）该实验是如何形成对照的？
提示：树叶部分遮光，另一部分曝光，形成了对照。
（3）为什么要用酒精脱色后再用碘蒸气处理？
提示：避免叶片颜色对实验结果的干扰。
（4）本实验的结论是什么？
提示：叶片在光下能产生淀粉。
2. 阅读教材恩格尔曼的实验，分析：
（2）实验1中先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细
胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从
而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由
释放出来的， 是光合作用的场所。
（1）实验1中先选用黑暗并且没有空气的环境，目的是
。
排除实验
前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性
叶绿体
叶绿体
（3）实验2的思路是什么？为什么大量的好氧细菌聚集在红光和蓝
紫光区域？
提示：实验2的设计思路：好氧细菌聚集多的地方，表明O2浓
度高，水绵光合作用强，则可证明水绵对相应颜色的光吸收
多。大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明叶绿体
吸收较多的光是红光和蓝紫光。
（4）如图是恩格尔曼实验装置改装示意图。
光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间
后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。
提示：光线通过叶绿体色素提取液后，红光和蓝紫光被吸
收，水绵光合作用微弱，产生O2较少，因此好氧细菌分布无
显著变化。
3. 分析鲁宾和卡门的实验，回答下列问题：
资料：1941年，科学家鲁宾和卡门用同位素标记的方法，研究了光
合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，
使它们分别变成 O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给
植物提供H2O和C18O2；第二组给同种植物提供 O和CO2。在其
他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的
都是18O2。
（1）鲁宾和卡门的研究运用了什么技术方法？
提示：同位素标记法。
（2）分析实验结果，你能得出什么结论？
提示：光合作用释放的O2全部来源于H2O，而不来源于CO2。
1. 海尔蒙特实验
（1）土壤中减少的物质主要是无机盐。
（2）柳树干重的增加主要是有机物的增加，这些物质是柳树吸收
空气中的二氧化碳合成的。
2. 萨克斯实验
（1）实验的关键是饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，增强
了实验的说服力。
（2）自身对照（同一实验对象的不同部位，进行不同的处理：一
半曝光，另一半遮光）。
3. 鲁宾和卡门实验：相互对照（条件相同的两组材料，分别标记不同
的物质：一组为 O，另一组为C18O2）。
4. 恩格尔曼实验
（1）水绵：叶绿体呈螺旋的带状，便于观察。
（2）好氧细菌：可以确定放出氧气的部位和放出氧气的多少。
（3）没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。
1. 在光合作用的探究历程中，恩格尔曼利用水绵和好氧细菌进行的实
验，设计巧妙。下列有关实验的叙述，错误的是（ ）
A. 把临时装片放在空气充足的小室中，黑暗条件下用细光束照射水绵
B. 水绵的叶绿体呈带状螺旋式排列，便于观察实验结果
C. 该实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
D. 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，证明了光质对光合作用的影
响
解析： 该实验要用好氧细菌检测光合作用产生的氧气，因此
不能把临时装片放在空气充足的小室中，A错误；选用水绵做材
料是因为它的叶绿体呈带状螺旋式排列，便于观察实验结果，B
正确；该实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放
氧，C正确；恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发
现好氧细菌大多数聚集在红光和蓝紫光区域，证明了光质对光合
作用的影响，D正确。
2. （2024·江苏南京江宁区月考）下列关于光合作用的发现史的叙述，
错误的是（ ）
A. 英格豪斯的实验证明了植物需要阳光制造气体
B. 萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件
C. 恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D. 鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气
来自H2O
解析： 英格豪斯的实验证明植物在有光条件下可以更新空气，A
正确；萨克斯的遮光实验除了证明光合作用的产物是淀粉，也可证
明光是光合作用的必要条件，B正确；恩格尔曼的实验证明光合作
用场所在叶绿体，但没有做定量分析，C错误；鲁宾和卡门用18O分
别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的O2来自H2O，D正确。
3. （多选）（2024·江苏盐城月考）如图是光合作用探索历程中恩格尔
曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述错误的是（ ）
A. 两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B. 两实验均需要光的照射
C. 两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D. 两实验均可证明光合作用的产物有氧气
解析： 两实验均需进行“黑暗”处理，萨克斯的实验是为了消
耗细胞中原有的淀粉，但恩格尔曼的实验并非为了消耗原有淀粉，
而是为了用极细的光束照射，A错误；恩格尔曼实验的目的是探究
光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用的产物，
所以两实验均需要光的照射，B正确；恩格尔曼的实验中，照光与
不照光、黑暗与完全曝光形成对照。萨克斯的实验中，暗处理的叶
片一半曝光、一半遮光形成对照。两实验中均设置了对照实验，C
错误；恩格尔曼的实验可证明光合作用的产物有氧气，萨克斯的实
验证明光合作用的产物有淀粉，D错误。
知识点（二） 叶绿体与光能的捕获
1. 光合色素
种类 吸收光谱
叶绿素 叶绿素a 主要吸收和利用 和
叶绿素b
类胡萝 卜素 胡萝卜素 主要吸收 ，还有保护叶绿素免遭强
光伤害的作用
叶黄素
蓝紫光
红光
蓝紫光
2. 提取和分离叶绿体中的光合色素
（1）原理
①提取原理：绿叶中的各种光合色素能溶解在有机溶剂
等中。
②分离原理：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。
无
水乙醇
溶解度
溶解度
高
（2）实验用品及作用
（3）实验步骤
①色素的提取
②色素的分离
③绿叶中色素的种类及分布
3. 判断下列相关表述的正误
（1）叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。 （ √ ）
（2）研磨菠菜叶时加入二氧化硅是为了保护叶绿素。 （ × ）
提示：研磨菠菜叶时加入二氧化硅是为了研磨更充分。
（3）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。 （ × ）
提示：分离结束后，滤纸条上的颜色自下而上依次是黄绿
色、蓝绿色、黄色和橙黄色。
√
×
×
（4）分离色素时，在无水乙醇中溶解度越高的在滤纸条上的扩散
速度越快。 （ × ）
提示：分离色素时，在层析液中溶解度越高的在滤纸条上的
扩散速度越快。
（5）吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。 （ × ）
提示：吸收光能的有关色素分布在叶绿体的类囊体膜上。
×
×
探讨一 分析实验过程和结果，提高实验探究能力
1. 如图是提取和分离叶绿体中的光合色素的实验步骤，请分析回答下
列问题：
（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：A是二氧化硅，作用是有助于充分研磨；B是碳酸钙，
作用是防止研磨中叶绿素分子被破坏；C是无水乙醇，作用是
溶解色素。
（2）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：防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、
齐、直，还要重复画几次。
（3）色素分离时，关键应注意层析液不要触及滤液细线，为什
么？
提示：滤液细线中的色素会被层析液溶解，导致滤纸条上分
离不到色素带。
2. 如图是分离到的色素在滤纸条上的分布情况，请分析回答下列
问题：
（1）含量最多和最少的色素分别是哪两种？
提示：叶绿素a和胡萝卜素。
（2）在层析液中溶解度最高和最低的色素分别是哪两种？
提示：胡萝卜素和叶绿素b。
3. 如果色素的分离实验装置如图所示，则
（1）实验时应将滤液滴在a处还是b处？
提示：a处。
（2）在定性滤纸上会出现4个不同颜色的同心圆环（如图），则图
示a～d依次是哪种色素？黄绿色和橙黄色分别是哪个环？
提示：a—胡萝卜素；b—叶黄素；c—叶绿素a；d—叶绿素b。
其中最里面的d环呈黄绿色，而最外面的a环为橙黄色。
探讨二 结合色素的吸收分析实际问题，提高学以致用能力
4. 如图为不同色素的吸收光谱，请据图回答下列有关问题：
（1）从图中可以读出：叶绿素对 光和 光的吸收量
大；类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大；光合色素对绿光吸收
量较少，所以叶片呈现绿色。
（2）温室内自然光照射的情况下，给植物人工补充哪些单色光对
增产有利？
提示：红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光，因此
可以补充这两种光来达到增产的目的。
红
蓝紫
（3）温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？
（透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的
颜色是由它反射的色光决定的。）
提示：无色的玻璃或塑料薄膜。
实验中常见异常现象分析
1. （2024·江苏宿迁月考）关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验
的叙述正确的是（ ）
A. 一般用无水乙醇或丙酮来分离叶绿体中的四种色素
B. 滤液细线需要连续画线3～5次
C. 选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序就不同
D. 分离出的四条色素带中最宽的是叶绿素a
解析： 色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水
乙醇或丙酮做提取液提取色素，用层析液分离色素，A错误；画滤
液细线时做到细、齐、直，因此画滤液细线要等滤液干后再画一两
次，如果不等干燥后就画会导致细线过粗，B错误；来自不同材料
叶绿体中的四种色素经过纸层析后，在滤纸上的排列顺序相同，但
色素带粗细可能不同，C错误；由于光合色素中叶绿素a的含量最
多，所以分离出的四条色素带中最宽的是叶绿素a，D正确。
2. 如图是叶片中两类色素的吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素
（ ）
A. 叶绿素a、叶绿素b
B. 类胡萝卜素、叶绿素
C. 叶黄素、叶绿素a
D. 叶绿素、类胡萝卜素
解析： 根据曲线分析可知，甲主要吸收红光和蓝紫光，乙主要
吸收蓝紫光，因此甲为叶绿素，乙为类胡萝卜素，D正确。
3. （多选）（2024·江苏扬州高邮一中月考）如图表示叶绿体中色素的
吸收光谱（颜色深、浅分别表示吸收量多、少），下列有关叙述错
误的是（ ）
A. 甲种色素主要分布在层析后滤纸条上自上而下的中间两条色素带
B. 甲、乙分别是：叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱
C. 甲、乙分别是：叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
D. 乙种色素的含量达总色素的3/4
解析： 颜色深、浅分别表示吸收量多、少，故甲图的吸收光
谱主要在蓝紫光区和红光区，应为叶绿素的吸收光谱，其分布在层
析后滤纸条自上而下的三、四两条色素带，A错误；甲图的吸收光
谱主要在蓝紫光区和红光区，应为叶绿素的吸收光谱；乙图的吸收
光谱主要在蓝紫光区，应为类胡萝卜素的吸收光谱，B正确，C错
误；乙种色素为类胡萝卜素，含量达总色素的1/4，甲种色素的含量
达总色素的3/4，D错误。
4. 如图所示为“提取和分离叶绿体中的光合色素”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 mL，作用是
；B 少许，作用是使研磨更充分。
无水乙醇
溶
解色素
二氧化硅
（2）图中步骤②将浆糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有一
层 。
（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中关键应注意 ；加盖的
目的是 ；色素带最宽的是 ，扩散速
度最快的是 。
尼龙布
防止两边色素扩散过快
细、齐、直，还要重复几次
层析液不能触及滤液细线
防止层析液挥发
叶绿素a
胡萝卜素
课时训练·提素能
02
分级练习 巩固提升
知识点一 解开光合作用之谜
1. 在生命科学发展过程的经典实验中，未用到同位素标记法的是
（ ）
A. 萨克斯证明光合作用的产物中有淀粉
B. 卡尔文发现的卡尔文循环
C. 光合作用产物O2中氧原子的来源
D. 分泌蛋白的合成与运输
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解析： 萨克斯利用天竺葵证明叶片在光下能产生淀粉是将植物
叶片的一部分曝光、另一部分遮光，即“半叶法”，该实验没有用同
位素标记法，A符合题意。
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2. 为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片
进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（ ）
A. 光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B. 光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C. 黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D. 黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
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解析： 水绵中的叶绿体通过光合作用释放O2，光合作用需要
光照和CO2，NaHCO3稀溶液可提供CO2，装片中不能有空气，
否则无法根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功
能，B正确。
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3. 下表为鲁宾和卡门利用同位素标记法研究光合作用的实验记录，据
表判断甲、乙分别是（ ）
组号 提供的物质 结果产生的气体 备注
Ⅰ H2O和C18O2 甲 其他条件相同
Ⅱ O和CO2 乙 其他条件相同
A. 18O2、18O2 B. O2、O2
C. 18O2、O2 D. O2、18O2
解析： 光合作用中产生的氧全来自水，组号Ⅰ中的水未被18O标
记，产物为O2，组号Ⅱ中的水被18O标记，则产物为18O2，D正确。
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4. （2024·江苏苏州常熟一中月考）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。以下分析不正确的是（ ）
A. 实验过程中装片需放置在黑暗环境中是为了设置自变量
B. 好氧细菌聚集多的原因是光合作用制造的有机物多
C. 图中细菌分布的差异是水绵在不同区域光合作用强度不同造成的
D. 水绵的叶绿体螺旋状分布在细胞中有利于实验的进行
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解析： 该实验中光照为自变量，故实验过程中装片需放置在黑
暗环境中是为了设置自变量，A正确；好氧细菌聚集多的原因是光
合作用制造的氧气多，B错误；好氧细菌的分布与光合作用产生的
氧气量有关，图中细菌分布的差异是由于水绵不同区域光合作用强
度不同造成的，C正确；水绵的叶绿体螺旋状分布在细胞中有利于
实验的进行，便于实验结果的观察，D正确。
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知识点二 叶绿体与光能的捕获
5. （2023·江苏镇江期末）实验操作不规范可能导致实验失败。下列关
于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，错误的是（ ）
A. 无水乙醇加入量太多可能导致所有色素带颜色变浅
B. 未加CaCO3可能导致滤纸上黄色和橙黄色两条色素带的颜色变浅
C. 滤液细线浸没到层析液中导致滤纸条上无色素带
D. 滤液细线过粗可能导致色素带之间无法分离
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解析： 无水乙醇加入量太多导致滤液中色素浓度过低，可能导
致所有色素带颜色变浅，A正确；未加CaCO3可能导致叶绿素a和叶
绿素b被破坏，进而导致滤纸条上蓝绿色和黄绿色两条色素带的颜
色变浅，B错误；滤液细线浸没到层析液中，色素将溶解在层析液
中，导致滤纸条上无色素带，C正确；滤液细线过粗可能导致色素
带之间的边界相连接，无法分离，D正确。
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6. （2023·江苏盐城检测）如图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析
结果示意图，则如图②所示结果最有可能来自（ ）
A. 清水培养的水仙叶片
B. 盆栽的天竺葵的叶片
C. 大蒜发芽长出的绿叶
D. 秋冬季节的银杏落叶
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解析： 据图①分析，由下而上的色素依次为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），图②中无叶绿素，只有叶黄素和胡萝卜素。清水培养的水仙叶片、盆栽的天竺葵的叶片和大蒜发芽长出的绿叶中均有四种色素，而秋冬季节的银杏落叶中叶黄素、胡萝卜素含量高，在低温条件下叶绿素已分解。故选D。
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7. （2022·江苏淮安期末）对菠菜叶中提取的色素进行纸层析，以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制图示如下。下列叙述正确的是（ ）
A. 色素带最宽的是乙，丁色素的溶解度最大
B. 四种色素中，丙和丁主要吸收红光和蓝紫光
C. 实验结果表明，不同色素带的宽度是相同的
D. 提取色素时，加入少许二氧化硅可防止研磨中色素被破坏
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解析： 分析图示可知，色素含量最多的是乙，所以色素带最宽
的是乙，丁扩散距离最远，所以丁色素的溶解度最大，A正确；丙
表示叶黄素，丁表示胡萝卜素，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫
光，B错误；不同色素含量是不同的，所以不同色素带的宽度是不
相同的，C错误；提取色素时，加入二氧化硅有助于研磨充分，碳
酸钙可防止研磨中叶绿素分子被破坏，D错误。
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8. 如图所示为某同学做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的改进
装置。下列有关叙述中，正确的是（ ）
A. 应向培养皿中倒入无水乙醇
B. 应将滤液滴在b处，而不能滴在a处
C. 实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆
D. 实验得到的若干个同心圆中，最大的一个圆呈黄色
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解析： 利用色素在层析液中的溶解度不同，进行色素的分离，
故分离色素时应向培养皿中加入层析液，A错误；利用图示装置分
离色素时，应将色素提取液滴在a处，b处连接层析液，这样层析液
由棉线上升至a处将色素分离，色素在定性滤纸上随层析液由圆心
向四周扩散，实验结果将得到4个同心圆，从外向内分别是胡萝卜
素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b
（黄绿色），B错误，C正确；胡萝卜素在层析液中溶解度最大，扩
散速度最快，则形成的圆最大，颜色是橙黄色，D错误。
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9. （2024·江苏南通期末）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
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解析： 步骤①为获得10 mL提取液，少量、多次加入a液（无水
乙醇）研磨效果最好，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，待滤液干后，再重画2～3
次，不是连续画线，C错误；为了防止滤液细线中的色素会被层析
液溶解，步骤④可将试管固定于铁架台上，可防止b液（层析液）
晃动而触及滤液细线，D正确。
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10. 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，这种转化被称为“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。下列叙述中正确的是
（ ）
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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
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解析： 图中②叶绿素b、③叶绿素a主要分布在叶绿体的类囊体
膜上，A错误；光合色素包括类胡萝卜素和叶绿素，②③为叶绿
素，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②③吸收绿光最少，反射绿光，C错误；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。
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11. （2024·江苏盐城射阳二中期末）图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“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：
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（1）图甲～丁中，实验操作步骤的先后顺序是
（填序号）。
解析：图中甲为画滤液细线，乙为加入无水乙醇（溶解色素），丙为纸层析法分离，丁为过滤获得滤液，实验操
作步骤的先后顺序是乙、丁、甲、丙。
乙、丁、甲、丙
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（2）图中试剂a、b分别代表的是 、 。
解析：提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素。试剂a为无水乙醇；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，因此，试剂b是层析液。
无水乙醇
层析液
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（3）步骤丙中，滤纸条上出现四条色素带，那么最宽的色素带的
色素名称是 。
解析：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b，那么最宽的色素带的色素名称是叶绿素a。
叶绿素a
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（4）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
abcd
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解析：色素为脂溶性，不溶于水，a错误；碳酸钙可以保护叶绿素不被细胞中的有机酸溶解，需要在研磨时加入，b错误；定性滤纸过滤，会让色素等吸附在滤纸上，导致实验现象不明显，c错误；沿铅笔线画数次滤液细线可以增大色素附着量，但连续画可能会使色素扩散，导致起点不一致，影响实验结果的观察，应该等吹干了再画，不能连续划线，d错误。
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12. （2024·江苏淮安金湖一中月考）将水绵（叶绿体呈螺旋带状分
布）放在一张载有好氧细菌悬浮液的玻片上，细菌会移向氧浓度
高的区域。在黑暗条件下密闭培养一段时间后，观察细菌在不同
光照下的分布情况。下列叙述错误的是（ ）
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A. 用好氧细菌可确定水绵释放氧气多的部位
B. 白光下好氧细菌均匀地分布在叶绿体周围
C. 水绵叶绿体中的色素能溶解在无水乙醇中
D. c组的好氧细菌主要分布在蓝紫、绿光点处
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解析： 好氧细菌需要氧气进行有氧呼吸，因此用好氧细菌可确
定水绵释放氧气多的部位，A正确；白光下氧气产生较均匀，因此
好氧细菌均匀地分布在叶绿体周围，B正确；水绵叶绿体中的色素
为脂溶性色素，能溶解在无水乙醇中，C正确；在c实验中的自变
量是光质，图中有红、绿、蓝紫三区，吸收光能的色素中，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，在蓝紫光点
和红光点区域释放的氧气最多，聚集的细菌最多，D错误。
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13. （2023·徐州高一检测）某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中
色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种
不同的层析结果。下列分析错误的是（ ）
A. 甲可能是因为研磨时未加入SiO2
B. 乙可能是因为研磨时未加入CaCO3
C. 丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液
D. 丁是正确操作得到的理想结果
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解析： SiO2能使研磨充分，色素释放出来，所以甲可能是因为
研磨时未加入SiO2而导致色素相对含量低，A正确；CaCO3能防止
研磨中色素尤其是叶绿素被破坏，乙中显示叶绿素含量较低，所
以乙可能是因为研磨时未加CaCO3而导致叶绿素被破坏，B正确；
色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，丙图中没有色素带出现，可
能误用蒸馏水做提取液和层析液，C正确；正确操作得到的理想结
果应该是离点样处较远的色素含量少，而离点样处较近的色素含
量多，D错误。
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14. （多选）（2024·江苏盐城一中月考）光合作用的原理是很多科学
家通过实验发现的，光合作用探索历程中的部分经典实验的分析
及拓展如图1、2所示。下列相关叙述正确的是（ ）
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A. 图1所示实验的目的是探究光合产物中O2的来源，其中乙组为对照
组
B. 卡尔文探究暗反应的过程与图1所示的实验均采用了同位素标记法
C. 图2所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的水绵细胞各个部位
D. 图2所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气
的黑暗环境中
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解析： 图1甲组提供H2O和C18O2，释放的是O2，乙组向植物
提供 O和CO2，释放的是18O2，两组形成相互对照，两组都为
实验组，A错误；卡尔文采用同位素标记法探明了CO2的固定过程
中碳元素的转移途径，图1所示的实验也采用了同位素标记法，探
明了光合作用过程中氧气的来源，B正确；叶绿体在光的照射下，
产生氧气。图2所示实验中好氧细菌主要分布于叶绿体接受光照的
部位，即图2所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的叶绿体部
位，进而证明了叶绿体是产生氧气的部位，C错误；图2所示实验
需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境
中，然后才能根据好氧细菌的移动监测氧气产生的部位，D正确。
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15. （多选）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
如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
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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①②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
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解析： 方法①中的“？”代表的是SiO2，它能破坏细胞结构，
加入该成分以便研磨更充分，A正确；方法①②中加入CaCO3的作
用是保护叶绿素分子在研磨时不被破坏，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，从而破坏膜结构，
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
素可能被分解，色素提取量变少，D错误。
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16. （2023·江苏南通期末）香菜是一种耐盐碱的经济作物。为探究不
同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响，南通某中学生物兴趣小组利
用两种方法提取色素并测定叶绿素含量，过程如图1。请回答：
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（1）方法A中，加石英砂的目的是 ，同时还应
添加一定量的 以防止叶绿素被破坏。
解析：方法A中，加石英砂的目的是有助于研磨，使研
磨更充分，同时还应添加一定量的碳酸钙以防止研磨过程中
叶绿素被破坏。
有助于研磨充分
碳酸钙（或CaCO3）
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（2）方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因是
，获得的滤液和上清液
应用 （试剂）定容后测定并计算叶绿素含量。
解析：方法A、B中，研磨后需静置一段时间的原因
是使色素充分溶解在提取液中，以便于充分提取色素。另
外，获得的滤液和上清液应用提取剂定容后测定并计算叶
绿素含量。
使色素充分
溶解在提取液中，便于充分提取色素
提取剂
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（3）经分光光度计测定，不同盐浓度对香菜叶绿素含量的影响如
图2。
①实验中盐浓度范围设置的依据是 。
盐碱地的盐浓度
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②结果表明，提取色素较好的方法是 ，结合实验过程
分析，可能的原因有
、
方法B
液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿
素
。
温度低能降低叶绿素的降解（或时间短能降低叶绿素的降
解，或离心能减少叶绿素的损失）
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解析：①由柱形图及题意分析可知，实验中盐浓度范围应是盐碱地的盐浓度，以便使结果更加真实可靠。②结果表明方法B得到的叶绿素含量始终高于方法A，因此提取色素较好的方法是方法B；分析其原因可能与以下因素有关：a.液氮处理能充分破碎细胞释放叶绿素；b.温度低能降低叶绿素的分解；c.时间短能降低叶绿素的分解；d.离心能减少叶绿素的损失等。
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