【备考2027】高考生物学一轮复习 课时规范练12 捕获光能的色素和结构、光合作用原理的探索(含答案)

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2027全国版高考生物学一轮复习
课时规范练12　捕获光能的色素和结构、光合作用原理的探索
(选择题每小题3分)
必备知识基础练
考点一　捕获光能的色素和结构
1.(2026·内蒙古模拟)春季,万物复苏,许多植物的新叶呈现出嫩绿的色彩,生机盎然。下列叙述错误的是(　　)
A.在光照影响下,嫩叶中叶绿素逐渐增多
B.可用无水乙醇分离绿叶中的光合色素
C.嫩叶中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
D.嫩叶中自由水含量较多,细胞代谢旺盛
2.(2025·河北廊坊三模)某兴趣小组以新鲜菠菜成熟叶作为材料进行“绿叶中色素的提取和分离”实验。将材料用清水清洗、沥干、切碎后加入丙酮—无水乙醇混合提取剂,同时加入少量碳酸钙(CaCO3)和二氧化硅(SiO2)进行浸提、研磨、过滤,过滤后采用纸层析法分离光合色素。下列叙述错误的是(　　)
A.加入CaCO3能中和细胞液中的有机酸,防止色素被破坏
B.加入SiO2的作用是使研磨更充分,以利于光合色素的释放
C.光合色素的浸提等工序应在避光处进行,以防止色素被光解
D.采用纸层析法分离色素后,滤纸条上类胡萝卜素条带宽于叶绿素条带
3.(2025·浙江宁波二模)红枫叶肉细胞的液泡中含有水溶性的花青素,会使红枫叶片呈红色。为研究红枫春季叶色变化规律,某兴趣小组测定了红枫春季叶色变化过程中叶片的叶绿素、花青素含量,获得花青素与总叶绿素比值,结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.花青素与叶绿素位于类囊体薄膜上,需用无水乙醇提取
B.两类色素均能溶于有机溶剂中,可用纸层析法分离
C.随春季时间推移,枫叶中的各色素含量均逐渐下降
D.春季红枫叶片呈红色,预测夏季时叶片会转为绿色
4.(2025·重庆一模)某植物学家将某植物叶片色素提取液装入含有CaCO3粉末的层析柱中,并用层析液自上而下淋洗,出现的实验结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.层析柱中的CaCO3可保护色素
B.条带1中的色素主要吸收蓝紫光和红光
C.条带2和条带3中色素的颜色是黄色和蓝绿色
D.条带4中的色素在层析液中溶解度最大
5.(2025·山西吕梁二模)研究发现植物可通过产生褪黑素抵抗低温胁迫,为了研究外施褪黑素(MT)对植物体内色素含量的影响,研究人员选择某高粱品种进行了相关实验,结果如图所示,其中CK表示常温组、LT表示低温组。下列叙述错误的是(　　)
A.提取叶片中的光合色素时,应向研钵中加入的药品是无水乙醇和SiO2
B.常温下褪黑素对叶绿素和类胡萝卜素的含量无显著影响
C.低温处理导致叶绿素a和叶绿素b显著减少,这两种色素主要吸收红光和蓝紫光
D.在低温胁迫下外施褪黑素可促进叶绿素a的合成或抑制叶绿素a的降解
考点二　叶绿体的结构与光合作用的探索历程
6.(2026·广东湛江模拟)下列科学家的实验证据不支持“叶绿体能吸收光能用于光合作用并释放氧气”这一实验结论的是(　　)
A.黑暗中,需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中
B.用透过三棱镜的光照射水绵临时装片时,需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域
C.在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下释放氧气
D.叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随
7.(2025·湖南常德三模)下列关于探索光合作用原理实验的叙述,正确的是(　　)
A.恩格尔曼实验分析了水绵光合作用生成的氧气量
B.希尔反应应在离体叶绿体的悬浮液中加入氧化剂并通入CO2
C.阿尔农实验需给离体的叶绿体光照,并供给ADP、Pi等物质
D.鲁宾和卡门实验应向小球藻培养液中同时加入O和C18O2
关键能力提升练
8.(2026·重庆沙坪坝模拟)海洋中有多种藻类,红藻和蓝细菌中的光合色素主要是藻胆素和叶绿素a,藻胆素(包括藻蓝素和藻红素)是辅助色素之一,藻胆素与蛋白质紧密结合形成难溶于有机溶剂但可溶于稀盐溶液的各种藻胆蛋白。这些藻胆蛋白最终附着在膜结构上,使不同藻胆素吸收的光能最终都传递给叶绿素a的作用中心来参与光反应过程,其结构和传递过程如下图。下列描述正确的是(　　)
A.红藻光合色素的吸收光谱和绿藻相比存在明显差别
B.可用无水乙醇来提取红藻中不同的藻胆蛋白,并用层析液进行分离
C.藻胆素吸收的光能可直接用于光反应中ATP的合成
D.蓝细菌和红藻的藻胆蛋白附着在叶绿体的类囊体薄膜上
9.(2025·广西南宁三模)为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类,某兴趣小组进行了如下的色素分离实验:将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样,先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离,然后再置于蒸馏水中进行层析,过程及结果如图所示,图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是(　　)
A.色素1、2、3、4易溶于有机溶剂,色素5易溶于水
B.色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中,色素5可能存在于液泡中
C.色素1、色素2的含量较多,缺Mg会影响色素1和色素2的含量
D.色素1在层析液中的溶解度最大,色素4在层析液中溶解度最小
10.(2025·江苏宿迁模拟预测)某同学用薄层层析硅胶板对菠菜绿叶中的色素进行分离。薄层层析硅胶板板面纯白平整,均匀细密,层析所得色素斑点清晰,分离效果好。下列叙述不正确的是(　　)
A.可以使用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来提取色素
B.分离色素时为减少层析液挥发,应该关闭门窗,减少空气流动
C.若提取时没有添加碳酸钙,硅胶板上可能只出现上方两个色素斑点
D.四种色素斑点从上往下颜色顺序为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
参考答案
必备知识基础练
1.B　解析 叶绿素的合成需要光照,因此在光照影响下,嫩叶中叶绿素逐渐增多,A项正确。无水乙醇可用于提取绿叶中的光合色素,而分离色素需用层析液,B项错误。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,C项正确。自由水含量高时细胞代谢旺盛,嫩叶生长活跃,D项正确。
2.D　解析 加入CaCO3的目的是中和细胞液中的有机酸,防止色素被破坏,使实验现象更加明显,A项正确。加入SiO2的作用是使研磨更充分,以利于光合色素的释放,B项正确。因为色素在光下易分解,因此光合色素的浸提等工序应在避光处进行,以防止色素被光解,C项正确。类胡萝卜素含量少于叶绿素,采用纸层析法分离色素后,叶绿素条带宽于类胡萝卜素条带,D项错误。
3.D　解析 花青素位于液泡中,需要用水提取;而叶绿素位于类囊体薄膜上,需用无水乙醇提取,A项错误。花青素溶于水中,而叶绿素能溶于有机溶剂中,叶绿素可用纸层析法分离,B项错误。题图表示花青素与总叶绿素比值随着春季时间推移逐渐下降,表明枫叶中花青素含量可能逐渐下降,而总叶绿素含量可能逐渐上升,C项错误。由题意可知,水溶性的花青素会使红枫叶片呈红色,随着春季时间推移,枫叶中花青素含量可能逐渐下降,而总叶绿素含量可能逐渐上升,可见春季红枫叶片呈红色,预测夏季时叶片会转为绿色,D项正确。
4.C　解析 CaCO3的作用是防止色素被破坏,故层析柱中的CaCO3可以保护色素,A项正确。各色素随层析液的扩散速度不同,溶解度大,扩散速度快,溶解度小,扩散速度慢,因此条带1是叶绿素b,条带2是叶绿素a,条带3是叶黄素,条带4是胡萝卜素,叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,B项正确。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项错误。条带4是胡萝卜素,溶解度最大,扩散速度最快,D项正确。
5.A　解析 提取叶片中的光合色素时,应向研钵中加入的药品是无水乙醇、SiO2和CaCO3,A项错误。常温下褪黑素对叶绿素和类胡萝卜素的含量无显著影响,B项正确。低温处理导致叶绿素a和叶绿素b显著减少,这两种色素主要吸收红光和蓝紫光,C项正确。由题图可知,与LT组相比,LT+MT组中叶绿素a含量增加,说明在低温胁迫下外施褪黑素可提高叶绿素a的含量,提高的机制是促进叶绿素a的合成或抑制叶绿素a的降解,D项正确。
6.D　解析 黑暗中需氧细菌聚集在叶绿体被光束照射的部位,说明光能被叶绿体吸收并用于产生氧气,支持结论,A项不符合题意。需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,说明叶绿体色素吸收特定光能用于光合作用产生氧气,支持结论,B项不符合题意。离体叶绿体在光照下释放氧气,直接证明叶绿体独立完成光反应产氧,支持结论,C项不符合题意。叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随,但是此过程不能说明该过程吸收光能,不支持结论,D项符合题意。
7.C　解析 恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成了氧气,但未测定氧气量,A项错误。希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气,B项错误。阿尔农用离体的叶绿体做实验,发现在光照下,当向反应体系中供给ADP、Pi时叶绿体可合成ATP,并且发现这一过程总是与水的光解相伴随,C项正确。鲁宾和卡门用18O分别标记O和C18O2,进行两组实验:第一组给植物提供H2O和C18O2,第二组给植物提供O和CO2,D项错误。
关键能力提升练
8.A　解析 红藻的光合色素主要包括藻胆素和叶绿素a,而绿藻的光合色素主要以叶绿素a和叶绿素b为主,且它们的吸收光谱也有明显差别,A项正确。由题意可知,藻胆素与蛋白质紧密结合形成难溶于有机溶剂但可溶于稀盐溶液的各种藻胆蛋白,而无水乙醇是一种有机溶剂,因此不能用无水乙醇来提取红藻中不同的藻胆蛋白,B项错误。由题意可知,不同藻胆素吸收的光能最终都传递给叶绿素a的作用中心来参与光反应过程,可见藻胆素吸收的光能不能直接用于光反应中ATP的合成,还需要叶绿素a的作用,C项错误。蓝细菌为原核生物,没有叶绿体这一结构,因此其中的色素不会存在于叶绿体的类囊体薄膜上,D项错误。
9.C　解析 色素1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度,推测是光合色素,光合色素易溶于有机溶剂,分布在叶绿体中;根据在蒸馏水中的层析结果可知,色素5可以溶解在蒸馏水中,推测其可能是存在于植物液泡中的色素,A、B两项正确。色素1、2、3、4是光合色素,依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,色素1和色素2即胡萝卜素和叶黄素的含量较少,色素3和色素4即叶绿素a和叶绿素b的含量较多,另外Mg只参与构成叶绿素,故缺Mg会影响色素3和色素4的含量,C项错误。根据层析的结果可知,色素1距离起点最远,说明色素1在层析液中的溶解度最大,而色素4距离起点最近,说明色素4在层析液中的溶解度最小,D项正确。
10.B　解析 绿叶中的色素可溶解在有机溶剂无水乙醇中,可以使用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来提取色素,A项正确。在分离色素的实验中,为减少层析液挥发,应采取密封容器等措施,B项错误。若硅胶板上只出现上方两个色素斑点,即只有胡萝卜素和叶黄素,没有叶绿素,这可能是提取时没有添加碳酸钙,使得叶绿素被破坏,C项正确。从上到下颜色依次应是橙黄色(胡萝卜素)、黄色(叶黄素)、蓝绿色(叶绿素a)、黄绿色(叶绿素b),D项正确。
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