第五章
细胞的能量供应和利用
5.3.1
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.在有氧存在时,呼吸作用反而受到抑制的生物是 ( )
A.衣藻
B.乳酸菌
C.小麦
D.酵母菌
【解析】选B。乳酸菌是厌氧型生物,其细胞只能进行无氧呼吸,所以在有氧条件下细胞呼吸会受到抑制;而衣藻、小麦和酵母菌都能进行有氧呼吸,所以在有氧存在时,呼吸作用旺盛。
2.(2017·日照高一检测)下列不属于细胞呼吸特点的是 ( )
A.在常温下进行
B.分阶段逐步放能
C.高温下发生,产生光和热
D.产生的能量一部分储存在ATP中,其余的转变成热能
【解析】选C。细胞呼吸在常温下发生,分阶段逐步放能,产生的能量一部分储存在ATP中,其余的转变成热能。
3.(2017·眉山高一检测)下列有关探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述,正确的是 ( )
A.可用溴麝香草酚蓝水溶液替代澄清的石灰水来检测酒精的生成
B.通入的空气需先经NaOH溶液处理的目的是吸收空气中的CO2
C.酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾后都将变为灰绿色
D.实验证明了酵母菌在有氧和无氧条件下都能生成CO2和酒精
【解析】选B。可用溴麝香草酚蓝水溶液替代澄清的石灰水来检测CO2的生成,用酸性重铬酸钾溶液检测酒精的生成,A错误;通入的空气需先经NaOH溶液处理的目的是吸收空气中的CO2,B正确;酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾后若有酒精生成才会变为灰绿色,否则不变色,C错误;实验证明了酵母菌在有氧和无氧条件下都能生成CO2,只有在无氧条件下才生成酒精,D错误。
4.如图所示,甲、乙两瓶盛有等量相同浓度的葡萄糖溶液,溶液内同时加入足量同种酵母菌,甲瓶内液体不断通入N2,乙瓶内不断通入O2,1h后,测定两瓶溶液的pH,结果是 ( )
A.乙的pH高于甲
B.甲的pH下降,乙的上升
C.甲的pH上升,乙的下降
D.乙的pH低于甲
【解析】选D。甲瓶内液体不断通入N2,创造无氧环境,酵母菌进行无氧呼吸;乙瓶内不断通入O2,酵母菌进行有氧呼吸。甲、乙两瓶都有CO2产生,瓶中pH都下降,但是乙瓶中有氧呼吸产生CO2多,pH下降快,D项正确。
5.小麦种子在萌发时,由于长时间缺氧而引起烂芽,可能的原因是 ( )
A.缺少阳光
B.二氧化碳增多
C.缺少能量
D.酒精中毒
【解析】选D。小麦种子在萌发时,由于长时间缺氧而进行无氧呼吸,产生酒精和CO2,酒精对芽有毒害作用,故引起烂芽。
【能力挑战题】
6.酿酒、做面包都需要酵母菌。某同学想探究酵母菌细胞呼吸的方式(是否在有氧和无氧条件下都能生存),于是进行了如下实验:
(1)作出假设:_____________________________________________________。
(2)材料用具:酵母菌培养液、澄清石灰水、橡皮球、玻璃导管数根、质量分数为10%的NaOH溶液等。
(3)实验步骤:
①A瓶先封口放置一段时间后选择玻璃导管,将下图中的装置一、二中的锥形瓶分别进行连接。
②将两套装置放在适宜温度条件下培养10h,观察澄清石灰水是否变混浊。
(4)预测结果及结论:
①______________________________________________________________,
说明酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸;
②______________________________________________________________,
说明酵母菌在有氧和无氧条件下都不能进行呼吸;
③______________________________________________________________,
说明酵母菌只能在无氧条件下进行呼吸;
④______________________________________________________________,
说明酵母菌只能在有氧条件下进行呼吸。
(5)为进一步确定酵母菌无氧呼吸的产物,可以再用________(试剂)检测培养瓶中有无酒精产生。
(6)该实验__________(填“有”或“没有”)实验组、对照组。
【解题指南】解答本题的关键有以下两点:
(1)理解酵母菌的呼吸类型和代谢产物及产物的检测。
(2)有关探究实验中实验变量的分析和实验结果、结论的分析。
【解析】根据日常生活经验作出最可能的假设。预测现象及结论有四种情况:有氧、无氧都能呼吸,有氧、无氧都不能呼吸,有氧不能呼吸、无氧能呼吸,有氧能呼吸、无氧不能呼吸。酸性重铬酸钾溶液与酒精反应呈灰绿色。对比实验没有实验组、对照组之分。
答案:(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸
(3)①装置连接如下图:
(4)①两组装置中石灰水都变混浊
②两组装置中石灰水都不变混浊
③装置一中石灰水变混浊,装置二中石灰水不变混浊
④装置一中石灰水不变混浊,装置二中石灰水变混浊
(5)酸性重铬酸钾溶液 (6)没有
【补偿训练】
如图所示为细胞呼吸的实验装置,a、b两锥形瓶内各放一些湿棉花,瓶塞上各吊一熟石灰包,并插入温度计,分别有导管从瓶内通入水中。a瓶装入萌发的种子,b瓶装入等量煮熟的种子。48h后,预期所能观察到的变化是 ( )
A.a瓶温度上升,与其连接的导管内水上升明显
B.b瓶温度上升,与其连接的导管内水上升明显
C.a瓶温度上升,与b瓶连接的导管内水上升明显
D.b瓶温度上升,与a瓶连接的导管内水上升明显
【解析】选A。a瓶中装有萌发的种子,会进行细胞呼吸。锥形瓶中含有一定量的O2,萌发种子会吸收O2并放出CO2,CO2会被熟石灰所吸收导致锥形瓶内压强减小,导管内水会明显上升,细胞呼吸会产生热量,所以a瓶温度上升。而b瓶内种子死亡,不会产生上述现象。第五章
细胞的能量供应和利用
5.1.2
酶的特性
1.唾液淀粉酶进入胃后,将 ( )
A.继续催化淀粉水解
B.停止催化淀粉水解
C.自身结构不改变
D.受胃液保护不分解
【解析】选B。唾液淀粉酶进入胃后,被胃蛋白酶分解成多肽,自身结构发生改变,失去催化作用,不能继续催化淀粉水解,A、C、D错误,B正确。
2.(2017·合肥高一检测)在设计探究酶的特性实验时,若自变量是酶的不同种类或者不同底物,则该实验探究的是 ( )
A.酶的专一性
B.酶的稳定性
C.酶的多样性
D.酶的高效性
【解析】选A。在探究酶的专一性实验中,自变量是酶的不同种类或者不同底物。
3.下图表示一个酶促反应,它反映的酶的一个特性以及A、B、C最可能的物质依次是 ( )
A.高效性 蛋白酶 蛋白质 多肽
B.专一性 麦芽糖酶 麦芽糖 葡萄糖
C.专一性 淀粉酶 淀粉 麦芽糖
D.高效性 脂肪酶 脂肪 甘油和脂肪酸
【解析】选C。由图示可知,图中A在反应前后不变化,则可推断是酶分子,B是底物,C是产物;底物与酶分子上的特有结构相吻合,说明酶具有专一性。图示中产物C是由两个小分子组成的物质,而B是由多个小分子单位组成的大分子,由此可推断B可能是淀粉,C是麦芽糖,A则是淀粉酶。
4.“果酒放久了易产生沉淀”,只要加入少量蛋白酶后就可使沉淀消失,但加入其他酶无济于事,这说明 ( )
A.酶的化学成分是蛋白质
B.酶的催化作用具有专一性
C.酶的催化作用受环境影响
D.酒中的这种沉淀是氨基酸
【解析】选B。在果酒的沉淀中含有较多的蛋白质类物质,加入蛋白酶可使蛋白质水解,而其他酶则不能水解蛋白质,体现了酶的专一性。
5.(2017·南京高一检测)如图表示某有机物中加入相应的水解酶后,置于0℃至80℃环境中,有机物被分解的总量与温度的关系。根据该图判断,若把某有机物和相应的水解酶从80℃开始进行降温处理,其关系图应为 ( )
【解析】选B。据题图可知,当温度超过40℃时,有机物被分解的总量不再增加,这说明酶的活性已经丧失;当温度从80℃降到0℃时,一开始酶已经失活,因此有机物的分解总量不会增加。
6.胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物),温度保持在37℃,pH保持在最适值,生成物量与反应时间的关系如图所示,请回答下列问题:
(1)该酶作用的底物是________________。
(2)在140min后,曲线变成水平,这是因为_____________________。
(3)若增加胰蛋白酶浓度,其他条件不变,请在题图上画出生成物量变化的示意曲线。
(4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液pH由2逐渐升高到10,则酶催化反应的速率将________,原因是______________________________。
【解析】(1)根据酶的专一性可知,胰蛋白酶的作用底物是蛋白质。(2)根据题干可知,底物的量是一定的,因此生成物的量不再发生变化的原因是底物的量一定,在140min时底物已被耗尽。(3)酶不改变化学平衡位点,但能缩短达到平衡所需要的时间。(4)胰蛋白酶的最适pH为近中性,当将其放入pH为2的环境中,酶会失去活性,即使升高pH,酶活性也将不再恢复,反应速率不变。
答案:(1)蛋白质 (2)底物的量一定,底物已被耗尽
(3)
(4)不变 在pH为2时胰蛋白酶已失活
【能力挑战题】
7.(2017·泰州高一检测)下表是为了认识酶作用的特性,以3%的H2O2溶液为反应底物的一组实验。本实验结果不支持下列哪项结论 ( )
步骤
方 法
观察结果
1
常温下自然分解
氧气泡少且小
2
常温下加铁离子
氧气泡稍多且小
3
常温下加鲜肝提取液
氧气泡极多且大
4
常温下加入煮沸冷却的鲜肝提取液
氧气泡少且小
A.酶的催化条件具有温和性
B.酶的催化效率具有高效性
C.酶的催化对象具有专一性
D.高温会导致酶的活性丧失
【解析】选C。步骤3是在常温下,酶表现为具有很高的催化活性,表明酶的催化条件具有温和性,选项A正确;步骤2和3表明酶具有高效性,选项B正确;表中的实验没有证明酶的专一性,选项C错误;步骤4能够证明高温会导致酶失去活性,选项D正确。第五章
细胞的能量供应和利用
5.4.2.2
光合作用原理的应用和化能合成作用
1.绿色植物在暗室中不能 ( )
A.生长
B.呼吸
C.合成叶绿素
D.吸收矿质元素
【解析】选C。植物的生长所需要的物质是光合作用储存的产物,需要的能量来自呼吸作用,所以植物在暗室中可以生长;呼吸作用的进行不需要光照;叶绿素的形成需要光照,所以在暗室中无法合成叶绿素;矿质元素的吸收需要呼吸作用提供的能量,不需要光照。
2.为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量,可采取的措施不包括 ( )
A.增施氮肥和磷肥,促进茎叶生长,以增大光合作用面积
B.提高温室中CO2浓度,以提高光合作用速率
C.适当延长光照时间,提高光能利用率
D.将温室的薄膜改成绿色的
【解析】选D。增施氮肥和磷肥,促进茎叶生长,这样可以增大光合作用面积,提高产量;在一定范围内,提高CO2浓度可以提高光合作用速率,因此为了增产可适当地提高温室中CO2浓度;适当延长光照时间,可提高光能利用率,提高产量;植物叶片对绿光的吸收量最少,因此温室的薄膜不能改成绿色的,否则会减少产量。
3.生长旺盛的叶片,剪成5mm见方的小块,抽去叶内气体,做下列处理(见图及图注),这四个处理中,沉入底部的叶片小块最先浮起的是 ( )
【解析】选B。因为光合作用需要的条件有适宜的温度、光照和一定浓度的CO2,A试管中煮沸过的自来水不含CO2,C和D试管不照光,均不能使叶片小块快速浮起,故选B。
4.炎热夏季中午,因失水过多会导致植物气孔关闭,此时叶肉细胞 ( )
A.三碳化合物含量上升
B.光反应产物不能满足暗反应的需求
C.有机物积累速率下降
D.叶绿体基质中ADP含量增加
【解析】选C。气孔关闭,导致CO2的供应减少,CO2的固定过程受阻,三碳化合物含量下降,A错误;光合作用暗反应受阻,光反应仍可正常进行,B错误;炎热夏季中午,因失水过多会导致植物气孔关闭,CO2供应不足,产生的有机物减少,C正确;气孔关闭,导致CO2的供应减少,C3还原时消耗的ATP和[H]减少,故叶绿体基质中ADP含量减少,D错误。
5.(2017·襄阳高一检测)为提高温室内农作物的产量,根据光合作用和细胞呼吸原理,可采取的措施是 ( )
A.增加光照,提高温度
B.白天增加光照,夜间提高温度
C.白天增加光照,夜间适当降低温度
D.降低光照和温度
【解析】选C。增加光照可以提高光合速率,但是提高温度后呼吸速率也增强,因此产量不一定增加,A错误;白天增加光照可以提高光合速率,夜间提高温度呼吸速率也增强,因此产量不一定增加,B错误;白天适当增加光照有利于增强光合作用,晚上适当降低温度有利于减弱细胞呼吸,从而提高农作物产量,C正确;降低光照和温度会减弱光合速率,使农作物产量下降,D错误。
【能力挑战题】
6.某生物兴趣小组以田间栽培的小麦为实验材料开展了小麦叶片光合作用和细胞呼吸的日变化关系研究。实验结果如图所示:
(1)图中曲线1表示_______________;曲线2表示____________________。
(2)小麦叶片细胞呼吸最强出现在________________(时刻);光合作用最强出现在__________(时刻)。
(3)从图示看,小麦光合作用和细胞呼吸在______________________(时刻)均表现为“午休”现象,此时小麦叶片细胞中的叶绿体内C3和C5哪个相对含量升高 ______________。
【解析】(1)图中纵坐标为光合作用固定CO2速率和细胞呼吸释放CO2速率,正常植物白天光合作用强度远大于细胞呼吸强度,所以曲线1表示光合作用强度的日变化,曲线2表示细胞呼吸强度的日变化。
(2)细胞呼吸最强点即曲线2的最高点为11:00;光合作用的最强点即曲线1的最高点为9:00。
(3)植物的光合作用和细胞呼吸在13:00均出现“午休”现象,光合作用产生此现象的原因是气孔关闭,通过气孔进入叶片的CO2量减少,造成光合作用中CO2的固定受阻,C5暂时积累增多。呼吸作用减弱是因为光合作用减弱,O2供应减少导致的。
答案:(1)小麦叶片光合作用固定CO2速率的日变化 小麦叶片细胞呼吸释放CO2速率的日变化
(2)11:00 9:00 (3)13:00 C5
【补偿训练】
农科所技术员研究温度对某蔬菜新品种产量的影响,将实验结果绘制成如图所示的曲线。下列结论合理的是 ( )
A.光合作用酶的最适温度高于呼吸作用酶的最适温度
B.阴影部分表示5～35℃时蔬菜的净光合速率小于零
C.光照越强,该蔬菜新品种的产量越高
D.温室栽培该蔬菜时温度最好控制在25～30℃
【解析】选D。由图可知光合作用的最适温度在25～30℃,而呼吸作用的最适温度在35℃以上,故A错误。阴影部分表示的是5～35℃时蔬菜的净光合速率大于零,故B错误。此图中没有光合作用强度和光照强度的关系,不能说明光照越强,该蔬菜新品种的产量越高,故C错误。当光合作用与呼吸作用差值较大时最有利于该蔬菜增产,由图可知温度应在25～30℃,故D正确。第五章
细胞的能量供应和利用
5.2
细胞的能量“通货”——ATP
1.对人体细胞内ATP的描述,正确的是 ( )
A.绿色植物只能通过呼吸作用合成ATP
B.ATP中含有1个高能磷酸键
C.ATP与ADP可以相互转化
D.ATP的化学性质很稳定
【解析】选C。绿色植物可通过呼吸作用与光合作用合成ATP,A错误;ATP分子中含有2个高能磷酸键,B错误;人体细胞通过ATP与ADP的相互转化满足细胞生命活动对ATP的大量需求,C正确;ATP不稳定,远离腺苷的高能磷酸键很容易断裂形成ADP和磷酸,D错误。
【补偿训练】
1.(2017·广州高一检测)如图是ATP的结构示意图,图中标号与名称对应正确的是 ( )
A
①
脱氧核糖
B
②
高能磷酸键
C
③
腺苷
D
④
RNA
【解析】选B。由题图可知①到④依次是核糖、高能磷酸键、腺嘌呤、腺嘌呤核糖核苷酸,故B正确。
2.ATP分子结构如图所示,ATP分子中,水解时释放能量最多的键是A、B、C、D中的 ( )
【解析】选A。ATP水解释放能量断裂的是末端的那个高能磷酸键,即A。
2.(2017·济南高一检测)下列有关人体细胞内ATP的叙述中,正确的是 ( )
A.寒冷时,细胞产生ATP的速率增大
B.紧张状态下,细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率
C.剧烈运动时,肌肉细胞产生ATP的速率无明显变化
D.饥饿时,细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率
【解析】选A。为维持体温,寒冷时,细胞产生ATP的速率增大,A正确;ATP和ADP的转化处于动态平衡中,细胞内ATP的合成速率不会大大超过分解速率,B、D错误;剧烈运动时,消耗能量增加,肌肉细胞产生ATP的速率迅速加快,C错误。
3.(2017·长春高一检测)细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接供能,下列叙述正确的是 ( )
A.ATP合成酶通过为ADP供能和降低活化能来催化ATP的合成
B.ATP在细胞中大量储存以保证生命活动对能量的需求
C.马拉松运动中,骨骼肌细胞内ATP的水解速率远大于合成速率
D.细胞中的能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通
【解析】选D。ATP合成酶通过降低活化能来催化ATP的合成,A项错误;细胞中ATP的含量并不多,ATP与ADP之间能发生迅速转化以保证生命活动对能量的需求,B项错误;细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,马拉松运动中,骨骼肌细胞内ATP的水解速率与合成速率处于动态平衡之中,C项错误;细胞中的能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通,D项正确。
4.下图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图,据图回答下列问题:
(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。
(2)图中的a、b代表的生理过程分别是____________、____________。
(3)若动物和人等产生的能量可以用于c,则c指_________。
(4)①②反应进行时所需要的酶________(填“相同”或“不同”),原因是_____
_________________________________________________________________。
【解题指南】解答本题需要明确以下两点:
(1)ATP的结构中各组成成分的名称。
(2)ATP和ADP相互转化过程中能量的来源、去向及酶的特性。
【解析】(1)每个ATP分子中3个磷酸基团之间通过2个高能磷酸键连接。
(2)图中a表示动、植物都能进行的产能过程即呼吸作用,绿色植物还能通过光合作用产能,所以b为光合作用。
(3)c过程是指各项生命活动。
(4)反应①②中酶是不同的,因为它们是两个不同的反应,而酶具有专一性,并且其作用的场所不同。
答案:(1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)各项生命活动
(4)不同 ①和②是两个不同的反应,而酶具有专一性
【能力挑战题】
5.(2017·日照高一检测)在某细胞培养液中加入被32P标记的磷酸分子,短时间内分离出细胞的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP末端的P已带上放射性标记(32P),该现象能够说明 ( )
①ATP中远离A的P容易脱落
②部分被32P标记的ATP是重新合成的
③ATP是细胞内的直接能源物质
④该过程中ATP既有合成又有分解
A.①②③④
B.①②③
C.①②④
D.②③④
【解析】选C。在这个实验前后ATP的含量变化不大,说明ATP在细胞中是不断地被消耗并不断地合成的,因此含量基本不会发生太大的改变。因为部分ATP末端的P被标记(32P),说明这部分ATP是新合成的;同时只有末端的P被标记(32P),说明ATP的消耗和合成过程就是远离A的P脱落和连接的过程。题干中没有涉及能量,不能说明ATP是直接能源物质。第五章
细胞的能量供应和利用
5.4.2.1
光合作用的探究历程和光合作用的过程
1.下列物质中,暗反应阶段所必需的是 ( )
A.叶绿素
B.ADP
C.ATP
D.O2
【解析】选C。叶绿素是光反应所需要的物质,A不符合题意;ADP是暗反应所产生的物质,B不符合题意;ATP用于暗反应中三碳化合物的还原,C符合题意;O2是光反应的产物之一,不用于暗反应,D不符合题意。
2.光合作用的过程包括光反应和暗反应两个阶段。下列描述正确的是 ( )
A.光反应阶段固定CO2
B.暗反应阶段积累ATP
C.光反应阶段分解H2O
D.暗反应阶段释放O2
【解析】选C。暗反应固定CO2;暗反应阶段消耗ATP;光反应阶段分解H2O形成O2和[H];光反应阶段释放O2。
3.(2017·新余高一检测)在室内由于有适宜的阳光、温度和充足的CO2,植物长势良好;若CO2发生器突然发生故障,此时分别测定叶肉细胞内的C3、C5、ATP和[H]的含量变化情况,应该分别是 ( )
A.下降、下降、上升、上升
B.下降、上升、上升、上升
C.上升、上升、下降、下降
D.上升、下降、上升、上升
【解析】选B。题中光反应没有变化,CO2突然减少主要影响暗反应阶段,C5消耗减少使C5含量上升;C3来源减少使C3含量减少,同时使得ATP和[H]消耗减少,使两者积累,含量上升。
4.(2017·泰安高一检测)在绿色植物光合作用过程中,能量转变的大致过程是
( )
A.光→葡萄糖→CO2
B.光→葡萄糖→ATP
C.光→CO2→葡萄糖
D.光→ATP→葡萄糖
【解析】选D。光反应过程中的能量变化是叶绿体中的光合色素吸收光能,将光能转变成化学能储存在ATP中,ATP参与暗反应的三碳化合物的还原后转变为储存在有机物葡萄糖中的化学能,故D正确。
5.(2017·苏州高一检测)关于光合作用的叙述,正确的是 ( )
①光反应需要光不需要酶
②暗反应需要酶但不能在光下进行
③光反应阶段氧气的释放来自水的光解
④将CO2转变成富含能量的有机物
⑤光反应中消耗磷酸分子,暗反应中产生磷酸分子
⑥暗反应中二氧化碳的固定生成C5,C3的还原消耗C5
A.①③⑤⑥
B.①②④
C.③④⑤
D.②④
【解析】选C。①光反应需要光也需要酶,如ATP合成需要酶的参与。②暗反应需要酶同时需要光反应为其提供ATP和[H]。⑥暗反应中二氧化碳的固定消耗C5,C3的还原生成C5。③④⑤均正确。
6.银边天竺葵是园艺经典品种,其绿色圆形叶片外边镶有白边,下图为银边天竺葵的光合作用过程示意图。请分析回答下列问题:
(1)图中a表示的物质是________,Ⅱ表示光合作用过程中的________阶段。
(2)c参与Ⅱ阶段的反应时,首先与________结合形成两个C3,最后形成d。
(3)光合作用过程中能量转化的途径为_____________________________(请用图中的字母、文字回答)。
【解析】据题图分析可知,a表示O2,b表示[H],c表示CO2,d表示(CH2O)。(1)光反应中发生了水的光解产生了O2和[H],[H]用于暗反应阶段的C3还原。(2)CO2固定时,与C5结合形成两分子的C3。(3)光反应中光能转化成ATP中活跃的化学能,暗反应中活跃的化学能转化成d中稳定的化学能。
答案:(1)O2 暗反应 (2)C5
(3)光能→ATP中活跃的化学能→d中稳定的化学能
【能力挑战题】
7.进行正常光合作用的叶片,如果叶绿体中[H]的含量相对稳定,在a点时突然停止供给CO2,能表示叶绿体中[H]含量变化的曲线是 ( )
【解析】选B。突然停止供给CO2,暗反应受到抑制,[H]的消耗量减少,[H]积累量增多。随着时间延长,由于叶绿体内部因素的限制,[H]含量达到最大后不再增加。第五章
细胞的能量供应和利用
5.4.1
捕获光能的色素和结构
1.(2017·邢台高一检测)从叶绿体中提取色素,选取下列哪一种叶片效果最好
( )
A.厚硬似革质的绿色叶片
B.衰老、黄绿的叶片
C.新鲜、细嫩、颜色浓绿的叶片
D.多浆汁或有特殊气味的绿色叶片
【解析】选C。提取叶绿体中的色素,需选择叶绿素含量较多的叶片,同时要求该叶片易研磨,所以C项符合要求。
2.(2017·兖州高一检测)①图中代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果,则②图中所示结果最有可能来自 ( )
A.水培的紫色洋葱鳞片叶
B.生长的柳树幼叶
C.培养的衣藻
D.秋冬的银杏落叶
【解析】选D。①图中,由下而上的色素依次为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,②图中无叶绿素,只有叶黄素和胡萝卜素。紫色洋葱鳞片叶无上述四种色素;生长的柳树幼叶和衣藻中均有上述四种色素;秋冬的银杏落叶中叶黄素、胡萝卜素含量高,叶绿素已分解;故选D。
3.下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸条上分离的情况,以下说法正确的是
( )
A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B.水稻在收获时节,叶片中色素量(甲+乙)<(丙+丁)
C.四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的溶解度最大
D.四种色素中,丙和丁主要吸收红光
【解析】选B。根据图示中不同色素的扩散距离可以判断出乙为叶绿素a,甲为叶绿素b,丙为叶黄素,丁为胡萝卜素。加入碳酸钙的目的是保护色素,防止色素被破坏;在层析液中溶解度最大的是胡萝卜素;丙、丁主要吸收蓝紫光。水稻收获时节,叶片中叶绿素(甲+乙)降解,含量降低,类胡萝卜素(丙+丁)含量相对升高,出现色素量(甲+乙)<(丙+丁)。
4.(2017·台州高一检测)较长时间在黑暗中生长的植物,对其叶片中的色素进行提取和分离,结果最可能为 ( )
【解析】选B。叶绿体色素的分离实验的结果从上到下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。已知植物处于黑暗环境较长时间了,则不能合成叶绿素,导致叶绿素的含量降低,即第三和第四条色素带几乎没有了,故选B。
5.(2017·潍坊高一检测)西兰花被誉为“蔬菜皇冠”。大棚种植西兰花能够让我们在寒冷的冬季也能享受美味。为了增加其产量,大棚内照明灯的光和大棚的塑料薄膜颜色选择的组合最好为 ( )
A.蓝紫光或红光、无色透明
B.蓝紫光或红光、黄色透明
C.白光、黄色透明
D.白光、无色透明
【解析】选A。由于照明灯的功率是一定的,所以在相同的功率下,用发出蓝紫光或红光的照明灯,植物利用光能的效率最高;由于太阳光是一定的,所以,用无色透明的塑料薄膜,植物获得光能更多。
【补偿训练】
红枫是一种木本观赏植物,在生长季节叶片呈红色,下列关于该植物的叙述,正确的是 ( )
A.红枫叶片不含叶绿素
B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光
C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用
D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用
【解题指南】明确生物体内的色素有多种,并不是都用于光合作用,但是不同色素含量多少决定了不同植物器官颜色。
【解析】选C。A项,红枫叶片含有叶绿素,只是液泡中的红色素遮盖了叶绿素的颜色,呈现红色;B项,红枫叶片呈红色是由于反射了红光,不是吸收了红光;C项,在红枫叶片中含有光合色素,能吸收光能,进行光合作用;D项,液泡中的色素不能将吸收的光能转化用于光合作用。
6.下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光的曲线图,请判定A和B分别为何种色素 ( )
A.叶绿素、类胡萝卜素
B.类胡萝卜素、叶绿素
C.叶黄素、叶绿素a
D.叶绿素a、叶绿素b
【解析】选A。根据曲线图分析可知,A主要吸收红光和蓝紫光,B主要吸收蓝紫光。因此A为叶绿素,B为类胡萝卜素。
7.根据所学知识,回答下列问题:
(1)氮、磷、镁3种元素中,构成叶绿体中酶的元素是______,构成叶绿体类囊体薄膜的元素是__________,组成叶绿素的元素是________。
(2)缺镁的植物叶片发黄,其原因是____________________________________
________________________________________________________________。
(3)在提取叶绿体色素的过程中,研磨叶片时通常需加少量的二氧化硅、碳酸钙及适量无水乙醇。二氧化硅的作用是______________;碳酸钙的作用是____________________________;无水乙醇的作用是______________。
【解析】(1)叶绿体中酶的本质是蛋白质,其主要的组成元素是C、H、O、N;生物膜的组成元素是C、H、O、N、P等;叶绿素是含镁的有机物,含有C、H、O、N、Mg。
(2)镁是叶绿素的组成成分,缺镁会导致叶绿素的合成受阻,因此缺镁的植物叶片发黄。
(3)二氧化硅的作用是使研磨更充分;碳酸钙的作用是防止研磨过程中色素被破坏;无水乙醇的作用是提取色素。
答案:(1)氮 氮和磷 氮和镁
(2)镁是叶绿素的组成成分,缺镁导致叶绿素的合成受阻
(3)使研磨更充分 防止研磨过程中色素被破坏 提取色素
【能力挑战题】
8.(2017·湖州高一检测)在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,甲、乙、丙、丁四位同学使用相关试剂的情况如下表所示(“+”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 ( )
甲
乙
丙
丁
丙酮
-
+
+
+
水
+
-
-
-
CaCO3
+
+
-
+
SiO2
+
+
+
-
A.①②③④
B.②④①③
C.④②③①
D.③②①④
【解题指南】解答本题的关键是理解影响色素含量多少的原因。
【解析】选B。甲同学没加入丙酮,因为色素不溶于水,所以得不到色素带,如图中②;乙同学操作正确,所以得到的色素带正常,如图中④;丙同学没加入CaCO3,研磨时使色素被破坏,特别是叶绿素含量减少,如图中①;丁同学没加SiO2,研磨不充分,所有色素含量都少,如图中③。
【补偿训练】
甲、乙、丙、丁四位同学,以新鲜绿色菠菜叶为实验材料,用层析法进行绿叶中色素的提取和分离实验时,由于操作不同,而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是 ( )
A.甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液
B.乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多
C.丙可能是正确操作得到的理想结果
D.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
【解析】选C。绿叶中的色素属于有机物,易溶于无水乙醇等有机溶剂,难溶于水,所以不能用水作提取液和层析液,A正确;乙中每种色素都有,但含量很少,可能是无水乙醇过多,色素浓度太低导致的,B正确;丙中每种色素都有,但是胡萝卜素和叶黄素含量较多,叶绿素a和叶绿素b含量较少,这不应该是正确操作得到的理想结果,如果操作无误,应该是叶绿素的含量多,C错误;丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少,可能是研磨时未加入CaCO3破坏了叶绿素,因为与类胡萝卜素相比,叶绿素更易受到破坏,D正确。
