捕获光能的色素和结构
一、选择题
1．关于叶绿体中类囊体的叙述正确的是( )
A．叶绿体中的一个基粒就是一个类囊体
B．光合色素都分布在类囊体的双层薄膜上
C．组成各基粒的类囊体之间没有结构上的联系
D．基粒和类囊体极大地扩大了光合作用的反应面积
解析：选D 叶绿体是双层膜结构，膜内有几十个绿色的基粒，基粒和基粒之间充满着基质。每个基粒都含有两个以上的类囊体，类囊体由单层膜构成。叶绿体的基粒之间通过膜状结构相连。基粒及类囊体扩大了叶绿体内膜的表面积，因此扩大了光合作用的反应面积。
2．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
该同学操作有误的是( )
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
解析：选D 相关操作中，正确的做法是：①提取绿色叶片中的色素时，在将5 g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。②制作滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线，而不是用钢笔。③画滤液细线时，为确保色素带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实验效果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素。④分离色素时，应将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻插入层析液中，随后盖上培养皿盖，为了防止滤液细线中的色素溶于层析液中，不能让滤液细线触及层析液。
3．研究人员发现，从蔬菜叶中可提取大量的各种天然色素，这为目前市场上天然色素“供不应求”的状况提供了一条解决的途径。在进行“植物中色素的提取”实验时，如果在研钵中研磨绿叶时没有加入碳酸钙，最可能会出现的结果是( )
A．研磨不充分，提取的色素少
B．层析后滤纸条上位于下边的两条色素带变窄
C．层析时各种色素不能相互分离，造成色素带的重叠
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D．层析后滤纸条上只剩两条色素带
解析：选B CaCO3可以防止研磨中色素被破坏，不加CaCO3会导致部分叶绿素被破坏，使叶绿素含量减少，滤纸条上相应色素带变窄。
4.如图所示为某同学做绿叶中色素的提取和分离实验的改进装置，下列与之有关的叙述，错误的是( )
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
解析：选D 图示为叶绿体中色素分离的实验装置，所以应把层析液倒入培养皿中；灯芯起到传递层析液的作用，把色素滴到a点让其在定性滤纸上扩散；四个圆圈中扩散最慢的即为圆圈最小的，它应该是呈黄绿色的叶绿素b。
5．某同学在做绿叶中色素的提取和分离实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析错误的是( )
A．绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同
B．①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果
C．②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果
D．③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果
解析：选A 绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同；若未加CaCO3，叶绿素可能被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，如结果①；若实验中所加溶剂为水，则提取不到叶绿体中的色素，因为色素不溶于水，如结果②；若未加SiO2，可能导致研磨不充分，即各种色素的提取量均少于正常水平，如结果③。
6.如图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是( )
A．①和②具有选择透过性功能
B．③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶
C．③和④中都有与光合作用有关的酶
D．有叶绿体的细胞才能进行光合作用
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解析：选D ①②表示叶绿体的双层膜，它们具有选择透过性功能。③为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶。④基质也是进行光合作用的场所，也具有与光合作用有关的酶。色素和酶是进行光合作用的必要条件，具有上述条件而不具有叶绿体的蓝藻等也能进行光合作用。
二、非选择题
7．下面是绿叶中色素的提取和分离过程图解，根据所学知识回答下列问题：
(1)图1是色素的提取，其中甲过程按a、b、c依次加入5 g绿叶、少许SiO2和CaCO3、10 mL______________；加入c的作用是________________。
(2)图1中乙过程是过滤得到含有色素的滤液，其中用单层尼龙布而不用纱布，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图2中戊是沿铅笔细线画出含色素的滤液细线e，要求做到画出的e要____________，所以在画线时每画一次要待滤液干后再画下一次，重复1～2次。
(4)图2中己是纸层析分离色素的步骤，其中h是______，g和f的位置关系是________________________________________________________________________。
答案：(1)无水乙醇 溶解色素
(2)纱布对色素的吸收性强，会损失部分色素，导致色素含量降低 (3)细、直、齐 (4)层析液 g不能没及f
8．下列是某小组在完成绿叶中色素的提取和分离实验时所遇到的问题，请分析回答：
(1)绿叶中的色素都能溶解于层析液中，它们被分离的原理是__________________________________________________________。在滤纸上扩散速度最快的色素是____________。
(2)将5 g新鲜完整的菠菜叶放在研钵中，加入二氧化硅后，迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原因是___________________________________________。
(3)实验过程中，为防止挥发性物质大量挥发，采取的措施有________________________________________________________________________。
解析：(1)叶绿体中的各种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，从而使各种色素相互分离。其中扩散速度最快的是胡萝卜素，最慢的是叶绿素b。(2)在色素的提取过程中，二氧化硅能使研磨更加充分，碳酸钙则可防止色素在研磨过程中被破坏，无水乙醇可以把色素溶解并提取出来。(3)由于提取液及层析液易挥发，因此在研磨过程中要迅速，滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞严，层析时要用培养皿盖住小烧杯。
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答案：(1)不同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 (2)没有加入碳酸钙和无水乙醇，叶绿素分子受到破坏，色素没有溶解在乙醇中被提取出来 (3)迅速研磨；及时用棉塞将试管口塞严或用培养皿盖住小烧杯
一、选择题
1.下列是关于绿叶中色素的提取和分离实验的几种叙述，其中正确的是( )
A．色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同
B．研磨叶片时加CaCO3的作用是使研磨更加充分
C．色素分离的结果可以用如图表示(1、2、3、4分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b)
D．层析液可用92号汽油代替
解析：选D 色素提取的原理是色素能溶解于有机溶剂，而分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同；研磨叶片时加入CaCO3的目的是为了防止对色素的破坏；图中1、2、3、4分别表示的是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素；92号汽油在化学性质上与层析液相似，可以代替层析液进行分离色素。
2．在绿叶中色素的提取和分离实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是( )
①加入的提取液太多 ②用加入无水碳酸钠的95%的乙醇代替无水乙醇 ③研磨时没有加入碳酸钙 ④研磨时没有加入二氧化硅 ⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少 ⑥画滤液细线的次数少 ⑦使用放置数天的菠菜叶
A．①③⑦ B．②④⑤
C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥
解析：选C 在实验中，滤纸条上的色素带颜色较浅的原因可能是滤液中色素含量少，或者在滤纸条上画滤液细线时，重复的次数太少，或者加入的提取液太多，使滤液中色素浓度降低。滤液中色素含量少的原因可能是：(1)没有加入二氧化硅，导致研磨不充分；(2)研磨时没有加入碳酸钙，使部分色素被破坏；(3)选取的叶片中叶肉细胞少，色素含量低；(4)叶片不新鲜，里面的色素被破坏。
3．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如将一瓶含绿叶的色素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于( )
A．绿光区 B．红光区和绿光区
C．蓝紫光区和绿光区 D．红光区和蓝紫光区
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解析：选D 叶绿体的色素包括叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，这些色素对不同光质的光吸收不同：叶绿素a与叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光；叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光。所以该光谱通过叶绿素后，红光、蓝紫光被大量吸收，不能透射而形成黑色条带。
4．如图表示叶绿体色素提取和分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为( )
A．红色 B．黄色
C．绿色 D．紫色
解析：选B 在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色。
5．将在黑暗中放置一段时间的叶片均分为4小块，分别置于不同的试管中，按下表进行实验处理，其中着色最浅的叶片所在的试管是( )
试管编号
①
②
③
④
实验处理
CO2溶液
＋
＋
＋
＋
光照
白光
蓝光
红光
绿光
碘液
＋
＋
＋
＋
注：“＋”表示具有该条件。
A．① B．② C．③ D．④
解析：选D 在不同的光照条件下，光合作用强度不同，叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光几乎不吸收，故在白光下，叶片光合作用最强，经碘液处理后，着色最深；绿光下，叶片光合作用最弱，着色最浅。
6．某生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的绿叶、嫩黄叶做绿叶中色素的提取和分离实验。实验结果如图所示，下列判断正确的是( )
选项
组别
滤纸条编号
判断依据
A
绿叶
甲
叶绿素a带和叶绿素b带较宽
B
嫩黄叶
甲
叶绿素a带和叶绿素b带较宽
C
绿叶
乙
上起的第一和第二条带较窄
D
嫩黄叶
乙
上起的第一和第二条带较窄
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解析：选A 绿叶较嫩黄叶含有更多的叶绿素a和叶绿素b。在滤纸条上，上起的第三和第四条带分别代表叶绿素a和叶绿素b，绿叶组中叶绿素a和叶绿素b所代表的两条色素带更宽。
二、非选择题
7．美国科学家恩格尔曼利用一种水绵(具有呈螺旋状的叶绿体)研究光对光合作用的效应。他将水绵放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移向氧浓度高的区域。他观察到的细菌在不同光照下的分布情况，结果如图所示：
(1)描述B情况下细菌的分布情况如何？_____________________________________
________________________________，如此分布是因为光合作用释放________。
(2)该实验证实了光合作用的场所是________，吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在________________、____________________。
(3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是：_____________________________________，
在________________点的细菌特别多。
解析：(1)白光的光质较为均匀，好氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。(2)通过螺旋状的叶绿体与好氧细菌的关系可以看出进行光合作用的位置在叶绿体上，色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体的基质中。(3)在C实验中自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光点的好氧细菌远远多于绿光点。
答案：(1)细菌集中在叶绿体周围 O2
(2)叶绿体 类囊体的薄膜上 类囊体上和基质中
(3)探究不同颜色的光对光合作用的影响 红光和蓝光
8.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。依据叶色变化推断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否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。
实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。
实验假设：___________________________________________________。
实验步骤：
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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________________，B烧杯中加入等量____________________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜苗叶片出现颜色差异为止。
第三步：分别从A、B两组中选取________，用________提取叶片色素，用________法分离色素，观察比较________________________________________________。
实验结果预测：
(1)A、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)___________________________________________________。
答案：实验假设：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿实验步骤：第一步：同一品种且长势相近、苗龄相同
第二步：完全培养液 仅缺磷的完全培养液
第三步：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
实验结果预测：
(2)A组比B组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深(或B组缺少类胡萝卜素色素带)，说明缺磷导致的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致
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