2020-2021学年新教材生物人教版必修第一册层级训练：5-4-1 捕获光能的色素和结构

2020-2021学年新教材生物人教版必修第一册层级训练：5-4-1 捕获光能的色素和结构

第 4 节 光合作用与能量转化 第 1 课时 捕获光能的色素和结构 必备知识基础练 进阶训练第 一层 知识点一 色素的种类和作用 1.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 2．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法 不正确的是( ) A．类胡萝卜素主要吸收 400～500 nm 波长的光 B．用 450 nm 波长的光比 600 nm 波长的光更有利于提高光合作用 强度 C．由 550 nm 波长的光转为 670 nm 波长的光后，光合作用强度减 弱 D．土壤中缺乏镁时，植物对 420～470 nm 波长的光的利用量显著 减少 3．(多选)下列关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( ) A．叶绿体中的色素能够溶解在水中 B．叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上 C．通常情况下，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光 合作用 D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的 知识点二 绿叶中色素的提取和分离 4.下列分离叶绿体中色素的装置正确的是( ) 5．如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜 菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确 的是( ) A．研磨时加入 CaCO3 过量会破坏叶绿素 B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素 b 6．(多选)下列有关“叶绿体色素的提取和分离”实验的叙述，正 确的是( ) A．加入碳酸钙防止色素被破坏 B．用 NaCl 溶液提取叶片中的色素 C．用无水酒精或丙酮分离色素 D．加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨 7．恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生 的光谱投射到丝状水绵上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌 的聚集情况(如下图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实 验的思路是( ) A．细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作 用强 B．好氧细菌聚集多的地方，O2 浓度高，水绵光合作用强 C．好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强 D．好氧细菌大量消耗 O2，使水绵光合作用增强，则该种光有利 于光合作用 知识点三 叶绿体的结构和功能 8.叶绿体是光合作用的主要场所，下列关于叶绿体的叙述，正确的 是( ) A．没有叶绿体的细胞就不能进行光合作用 B．吸收光能的四种色素分布在基质中 C．叶绿体内膜为光合作用的酶提供了附着位点 D．叶绿体内存在的类囊体，极大地扩展了受光面积 9．(多选)下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上有与光合作用有关的酶而④中没有 D．有叶绿体的细胞才能进行光合作用 关键能力综合练 进阶训练第 二层 一、单项选择题 10．秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而 叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行实验验证：用无水乙醇提取 叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠 近层析液的两条色素带非常窄，有关推断不合理的是( ) A．变窄的是叶黄素和叶绿素 a B．低温叶绿素容易被破坏 C．滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素不溶于无水乙醇 D．叶绿素易溶于无水乙醇 11．叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与 功能的叙述，正确的是( ) A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 B．H2O 在光下分解为[H]和 O2 的过程发生在叶绿体的基质中 C．CO2 的固定过程发生在类囊体的薄膜上 D．光合作用的产物——糖类是在叶绿体的基质中合成的 12．澳大利亚生物学家从蓝细菌中提取到了一种被称为叶绿素 f 的新叶绿素，它能够吸收红光和红外光进行光合作用。下列有关叙述 正确的是( ) A．叶绿素 f 主要分布在蓝细菌叶绿体的类囊体薄膜上 B．叶绿素 f 能够吸收红光和红外光，扩大了可利用的太阳能的范 围 C．叶绿素 f 具有与叶绿素 a 和叶绿素 b 相同的吸收光谱 D．用纸层析法分离蓝细菌细胞中的色素将获得 5 条色素带 二、不定项选择题(每题有一个或多个正确答案) 13．下列关于生长在同一植株上的绿色叶片和黄绿色叶片的叙述， 错误的是( ) A．两种叶片都能吸收蓝紫光 B．两种叶片中均含有类胡萝卜素 C．两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素 a D．黄绿色叶片的叶绿体中只含有叶绿素 b 14．在绿叶中色素的提取和分离实验中，要使色素带清晰又整齐， 下列哪项措施与之有关( ) A．定性滤纸要干燥 B．剪去滤纸条一端的两角 C．滤液细线要画得细、齐、直、均匀 D．盖上培养皿盖 15．(易错题)下图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列 叙述错误的是( ) A．提取色素时，要加入 SiO2 和 CaCO3 进行充分研磨 B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度 不同 C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照 D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 学科素养提升练 进阶训练第 三层 16．(情境命题——学术情境)如图为“绿叶中色素的提取和分离” 的过程简图。请据图回答： (1)分别在 A、B、C 三个研钵中加入 5 g 剪碎的新鲜菠菜绿叶，并 按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即： 深绿色、黄绿色、几乎无色。试回答： 处理 A B C 二氧化硅(少量) ＋ ＋ ＋ 碳酸钙(少量) － ＋ ＋ 无水乙醇(10 mL) ＋ － ＋ 蒸馏水(10 mL) － ＋ － 注：“＋”表示加，“－”表示不加。 ①A 处 理 得 到 的 溶 液 颜 色 是 ________ ， 原 因 是 ______________________________________。 ②B 处 理 得 到 的 溶 液 颜 色 是 ________ ， 原 因 是 ______________________________________。 ③C 处 理 得 到 的 溶 液 颜 色 是 ________ ， 原 因 是 ______________________________________。 (2) 图 中 步 骤 c 画 滤 液 细 线 的 要 求 是 _____________________________________________________。 (3)图中步骤 d 关键应注意______________________；加盖的目的 是______________________________。 (4)色素分离的结果是：相邻色素带间距离最宽的是________和 ________，它们的颜色分别是________和________，它们主要吸收 ________光。 17．(学科素养——科学探究)植物较长时间在黑暗中生长，会出现 节间特别长，侧枝不发育，叶子很小，呈黄色或者黄白色，即“黄化 现象”。有人做了如下实验：将花菜豆幼苗在暗处放置了 7～8 天，使 之黄化后，每天给予如下光照，比较其恢复正常形态的情况，结果如 下： 根据上述实验，回答下列问题： 光强 光照时间 结果 2880 lx (弱光) 0.5 h 无论光照时间的长短，都能逐渐恢复 正常形态。光照 4 h 和 12 h 后，形成2 h 4 h 很多叶绿素12 h 4000 lx (强光) 1 min 光照 10 min 和 30 min 时，恢复正常形 态的程度与上述光照 4 h 和 12 h 差不 多，但是不能形成叶绿素 4 min 10 min 30 min (1) 该 实 验 的 目 的 是 _____________________________________________________。 (2)较长时间在黑暗中生长的植物叶片呈黄色或黄白色，原因是 _____________________________________________________。 (3)从实验结果可以看出，叶绿素的形成和从黄化恢复正常形态的 原因是不同的：从黄化恢复正常形态与________有密切关系，而叶绿 素的形成则与________有密切关系。 (4)由此进一步推出，从黄化恢复正常形态与植物的光合作用有关 吗 ？ ________ ， 原 因 是 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 第 4 节 光合作用与能量转化 第 1 课时 捕获光能的色素和结构 1．解析：根据图中曲线可知，甲有两个吸收峰，分别位于蓝紫光 区和红光区，乙只有一个吸收峰，位于蓝紫光区，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。所以，甲为叶绿素，乙为 类胡萝卜素。 答案：D 2．解析：根据题图可知，当波长从 550 nm 变为 670 nm 后，色素 吸收的光能增多，导致光合作用强度增强。 答案：C 3．解析：叶绿体中的色素能够溶解在乙醇等有机溶剂中不溶于水， A 错误；叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上，B 正确；一般情况 下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光， C 错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗因没有光照， 叶绿素合成受阻，类胡萝卜素的颜色显现出来，最终叶片呈黄色，D 正确。 答案：AC 4．解析：色素分离的方法：画好滤液细线的滤纸条下端要插入层 析液中不要让滤液细线没入层析液中，因为色素易溶于层析液中，导 致色素带不清晰，影响实验效果；要盖上培养皿盖，防止层析液挥发， 因为层析液中的无水乙醇或丙酮等化学药剂都有挥发性，易产生危险 (如爆炸)，也会影响色素分离效果。 答案：A 5．解析：绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的 色素带从上到下依次是：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)。蓝细菌(原核生物)只含有叶绿素 a 和胡萝卜 素。研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A 错误；层析液可以由石 油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用 92 号汽油代替，B 错误；层析时， 为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C 错误；由图可知， 蓝细菌只有两条色素带，不含有叶绿素 b，D 正确，故选 D。 答案：D 6．解析：“叶绿体色素的提取和分离”的实验中加入碳酸钙的目 的是保护叶绿素，防止色素被破坏，A 正确；在“叶绿体色素的提取 和分离”实验中应该用无水酒精或丙酮提取色素，而用层析液来分离 色素，B、C 错误；在“叶绿体色素的提取和分离”实验中加入二氧化 硅的目的是使研磨更充分，D 正确。 答案：AD 7．解析：好氧细菌向 O2 浓度高的地方集结，据此可推断光合作 用的放氧部位和光合作用强度。 答案：B 8．解析：蓝细菌没有叶绿体，但可以进行光合作用，A 错误；吸 收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上，B 错误；叶绿体类囊体膜为 光合作用的酶提供了附着位点，C 错误；叶绿体内存在的类囊体，极 大地扩展了受光面积，D 正确。 答案：D 9．解析：①②表示叶绿体的双层膜，它们是具有选择透过性的， ③为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶，④中基质也 是进行光合作用的场所，也具有与光合作用有关的酶，所以色素和光 合作用的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 体的蓝细菌也能进行光合作用。 答案：CD 10．解析：叶绿体中色素分离实验中色素带由上到下依次是胡萝 卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，因此变窄的两条色素带是叶绿素 a 和叶绿素 b，A 错误；秋天叶片变黄是因为低温破坏了叶绿素，B 正 确；如果花青素溶于有机溶剂，则滤纸条上会有花青素，所以滤纸条 未显现花青素的原因可能是花青素不溶于无水乙醇，C 正确；提取和 分离色素的依据是相关色素易溶于有机溶剂—无水乙醇，D 正确。 答案：A 11．解析：叶绿体中的色素分布在类囊体的薄膜上；H2O 在光下 分解的过程也是在类囊体的薄膜上进行的；CO2 的固定、C3 的还原和 糖类的合成发生在暗反应中，在叶绿体的基质中进行。所以 D 项正确。 答案：D 12．解析：叶绿素 f 能吸收红外光扩大了可利用太阳能的范围；蓝 细菌是原核生物，无叶绿体；叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收红光和蓝 紫光，与叶绿素 f 的吸收光谱不完全相同；蓝细菌除了含叶绿素 f 外还 含藻蓝素，但不含类胡萝卜素，用纸层析法分离不会得到 5 条色素带。 答案：B 13．解析：叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素，二者均能吸收蓝紫 光，A 正确。当叶绿素含量高时呈现绿色，含量低时则呈现类胡萝卜 素的颜色，B 正确。叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素 b，C 正确。黄绿色 叶片中还含有胡萝卜素、叶黄素和叶绿素 a，D 错误。 答案：D 14．解析：使色素带清晰整齐的措施有定性滤纸要干燥，剪去滤 纸条一端的两角，画滤液细线要画得细、齐、直、均匀，不让层析液 触及滤液细线，这些都是为了保证同种色素随层析液扩散时速度一致， 色素带整齐明显。盖上培养皿盖是为了防止层析液挥发，与色素带清 晰、整齐无关。 答案：ABC 15．解析：提取色素时加入 SiO2 是为了研磨充分，而加入 CaCO3 是为了防止色素被破坏，A 正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同 色素在层析液中的溶解度不同，B 错误；实验结果①色素带不同，可 说明叶绿素合成需要光照，C 正确；实验结果②表明韭菜中提取的色 素吸收光的种类更多，D 正确。 答案：B 16．解析：通过比较可知，A 中未加 CaCO3，色素中的部分叶绿 素受到破坏，所以溶液颜色为黄绿色；B 中加入了 SiO2 和 CaCO3，但 研磨出的叶绿素等色素不能溶解于蒸馏水中，故溶液几乎无色；C 中 加入了 SiO2 和 CaCO3，研磨出的叶绿素等色素能溶解于有机溶剂无水 乙醇中，故溶液为深绿色。由实验结果可知：相邻色素带间距离最宽 的是胡萝卜素和叶黄素。 答案：(1)①黄绿色 部分叶绿素受到破坏 ②几乎无色 叶绿体 色素不溶于水 ③深绿色 大量叶绿体色素溶于无水乙醇中 (2)细、直、齐，并且干燥后重复一两次 (3)不要让滤液细线触及层析液 防止层析液挥发 (4)胡萝卜素 叶黄素 橙黄色 黄色 蓝紫 17．解析：(1)根据题表信息可以知道：自变量是光照强度以及光 照时间，所以该实验的目的是研究光对叶绿素合成及黄化植物恢复过 程的影响。(2)较长时间在黑暗中生长的植物叶片呈黄色或黄白色，说 明植物叶片中不含叶绿素，原因是无光条件下不能合成叶绿素。(3)根 据表格中的结果：弱光下无论光照时间的长短，都能逐渐恢复正常形 态；强光下光照 10 min 和 30 min 时，恢复正常形态的程度与弱光下光 照 4 h 和 12 h 差不多，可以看出从黄化恢复正常形态与光照强度有关， 而叶绿素的形成则与光照时间有关(时间短了无法形成叶绿素)。(4)由实 验结果可知，在强光下，可以从黄化恢复正常形态，但不能合成叶绿 素，则此时植物并不能进行光合作用，所以从黄化恢复正常形态与植 物的光合作用无关。 答案：(1)研究光对叶绿素合成及黄化植物恢复过程的影响 (2)无光条件下，叶绿素不能合成，但能合成类胡萝卜素 (3)光照强度 光照时间 (4)无关 由实验结果可知，在强光下，黄化植物可以恢复正常形 态，但不能合成叶绿素，即此时植物并不能进行光合作用