第17講-光合作用的色素和結(jié)構(gòu)(人教版2019必修1)(解析版)

第17講光合作用的色素和結(jié)構(gòu)【學習目標】1.通過設計和實施綠葉中色素提取和分離實驗，了解色素提取和分離的原理，說明綠葉中色素的有四種。2.運用結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點，解釋葉綠體適于進行光合作用的結(jié)構(gòu)特點。3.通過分析葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)圖解，說明葉綠體中存在光合作用色素和光合作用的酶，說明色素存在于類囊體薄膜上?！締栴}探討】1.海洋中的藻類分為綠藻、褐藻、紅藻，在海水中的垂直分布依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象是如何造成的？水對紅、橙光的吸收比對藍、綠光的吸收要多,即到達深水層的光線是短波長的光。不同顏色的藻類處于不同的水層，適應了其相應的環(huán)境，吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光。吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，反射出了紅光,吸收藍紫光較多的紅藻分布于海?深的地方，反射出了紅光,褐藻反射出黃色的光。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)有哪些適于進行光合作用的特點？葉綠體中含有大量的基粒和類囊體,極大了拓展了受光面積；2、巨大膜表面上,不僅分布著許多吸收光能

的色素分子,還有很多進行光合作用所必需的酶?！菊n前預習】一、捕獲光能的色素1.綠葉中色素的提取和分離①實驗原理：綠葉中的色素能夠溶解在中，可以用提取綠葉中的色素。不同的色素溶解度不同。的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。這樣，綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的而分開。有機溶劑無水乙醇無水乙醇溶解度高擴散②提取綠葉中的色素：稱取5g綠葉，剪去，剪碎,放入研缽中→向研缽中放入少許，再加入5～10mL，迅速、充分地進行研磨→將研磨液迅速倒入進行過濾。主葉脈二氧化硅和碳酸鈣無水乙醇玻璃漏斗③分離綠葉中的色素：制備→→→觀察記錄分離結(jié)果。濾紙條畫濾液細線分離綠葉中的色素④結(jié)果分析色素在層析液中溶解度的高低為：。各種色素的含量一般情況下為：。胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素⑤色素提取和分離實驗注意事項過程注意事項目

的提取色素選新鮮綠色的葉片研磨時加無水乙醇加少量SiO2和CaCO3迅速、充分研磨盛放濾液的試管口加棉塞分離色素濾紙預先干燥處理濾紙條一端剪去兩角濾液細線要直、細、勻濾液細線干燥后再畫一兩次濾液細線不觸及層析液過程注意事項目

的提取色素選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高研磨時加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3使研磨充分和保護色素迅速、充分研磨防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素盛放濾液的試管口加棉塞防止乙醇揮發(fā)和色素氧化分離色素濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散濾紙條一端剪去兩角防止層析液在濾紙條邊緣擴散過快，使形成的色素帶不整齊濾液細線要直、細、勻使分離出的色素帶平整不重疊濾液細線干燥后再畫一兩次增加色素的量，使分離出的色素帶清晰濾液細線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中二、綠葉中色素的吸收光譜及功能（1）吸收光譜①一般情況下，光合作用所利用的光都是。②葉綠素a和葉綠素b主要吸收，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收。它們對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。③葉綠素a與葉綠素b的吸收光譜，但也略有不同④根據(jù)色素對不同波長的光的吸收的特點，溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇的玻璃、塑料薄膜，目的為了都穿過塑料薄膜，即讓植物吸收更多的光能；在大棚內(nèi)補充光源時，照明燈在功率相同的情況下，最好選。或補充光源。⑤綠葉中色素的功能包括。⑥⑥影響葉綠素合成的因素包括：等。①可見光②紅光和藍紫光藍紫光③很相似④無色透明讓各種波長的太陽光藍紫光和紅光⑤捕獲光能，即吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能⑥光照、溫度、礦質(zhì)元素三、恩格爾曼光合作用實驗①德國科學家恩格爾曼把載有和的臨時裝片放在的小室內(nèi)，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體的部位。直接證明了葉綠體能吸收光能用于。結(jié)合其他的實驗證據(jù)，科學家們得出這一結(jié)論。②恩格爾曼用透過的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細菌聚集在區(qū)域。這說明葉綠體主要利用。①水綿需氧細菌沒有空氣細菌所有受光光合作用放氧葉綠體是光合作用的場所②三棱鏡紅光和藍紫光紅光和藍紫光四、葉綠體是進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎：觀察電子顯微鏡下的葉綠體結(jié)構(gòu)?？梢钥吹剑~綠體由包被，內(nèi)部有許多。每個都由一個個狀的結(jié)構(gòu)堆疊而成，這些狀結(jié)構(gòu)稱為。吸收光能的4種色素就分布在上?；：突Ｖg充滿了。在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多，在中，還有許多進行光合作用所必需的。這是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎。雙層基粒基粒圓餅囊狀囊類囊體類囊體的薄膜基質(zhì)吸收光能的色素分子類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)酶【預習檢測】一、單選題1．（2022秋·高一?？颊n時練習）下面有關葉綠體的敘述，正確的是（）A．葉綠體色素都分布在類囊體膜上B．葉綠體的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C．光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D．光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上1.【答案】A【解析】類囊體是光反應的場所，葉綠體中的色素與光反應有關，都分布在類囊體結(jié)構(gòu)的膜上，A正確，B錯誤；光合作用分為光反應和暗反應階段，光反應的場所是類囊體膜，暗反應的場所是葉綠體基質(zhì)，因此與光反應有關的酶分布在類囊體膜上，與暗反應有關的酶分布在葉綠體基質(zhì)中，CD錯誤。2．（2022秋·高一課時練習）某同學在做完“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗后繪制了光合色素在濾紙條上的分布示意圖，下列描述不正確的是（

）A．濾紙條最上端是葉綠素b，在綠葉中含量最低B．四種色素能得到四條色素帶說明四種色素在層析液中溶解度不同C．另一同學沒有得到如圖所示結(jié)果，可能原因是濾液細線觸及層析液D．該同學選取了新鮮、細嫩、顏色濃綠的葉片做實驗2.【答案】A【解析】在濾紙條上擴散速度最快的色素是胡蘿卜素，A錯誤；各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢，B正確；另一同學沒有得到如圖所示結(jié)果，可能原因是濾液細線觸及層析液，色素溶解在層析液中，不能在濾紙上擴散，C正確；新鮮、細嫩、顏色濃綠的葉片含有是色素豐富，所以該同學選取了新鮮、細嫩、顏色濃綠的葉片做實驗，D正確。3．（2021·高一課時練習）如圖為用分光光度計測定葉片中兩類色素A和B吸收不同光波的曲線圖，請判定A和B分別為（

）A．葉綠素a、類胡蘿卜素 B．類胡蘿卜素、葉綠素bC．葉黃素、葉綠素a D．葉綠素a、葉綠素b3.【答案】A【解析】據(jù)題圖分析，色素A吸收波峰為紅光和藍紫光，則色素A表示葉綠素；色素B吸收波峰只有藍紫光，則色素B代表類胡蘿卜素，BCD錯誤，A正確。4．（2021秋·高一課時練習）如圖表示葉綠體中色素的吸收光譜（顏色深、淺分別表示吸收量多、少），則甲、乙兩圖分別是（）A．類胡蘿卜素、葉綠素的吸收光譜B．葉綠素、類胡蘿卜素的吸收光譜C．葉黃素、葉綠素的吸收光譜D．葉黃素、胡蘿卜素的吸收光譜4.【答案】B【解析】由題圖可知，甲圖的吸收光譜主要在藍紫光區(qū)和紅光區(qū)，應為葉綠素的吸收光譜；乙圖的吸收光譜主要在藍紫光區(qū)，應為類胡蘿卜素的吸收光譜，ACD錯誤，B正確。5．（2021·高一課時練習）下列關于光合色素的敘述正確的是（

）A．葉綠體中的色素有四種，其中葉綠素a含量最大B．類胡蘿卜素主要吸收藍紫光和紅光C．所有植物細胞內(nèi)都含有4種光合色素D．光合色素只存在于葉綠體的內(nèi)膜上5.【答案】A【解析】葉綠體中的色素包括葉綠素a、葉綠素b、葉黃素和胡蘿卜素，其中葉綠素a含量最大，A正確；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，B錯誤；并非所有植物細胞內(nèi)都含有4種光合色素，例如，植物根尖細胞無光合色素，C錯誤；光合色素分布在葉綠體中的類囊體膜上，D錯誤。6．（2021·高一課時練習）分別在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個研缽中加2g剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按如表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過濾得到3種不同顏色的溶液（深綠色、黃綠色、幾乎無色），則Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個研缽中的溶液顏色分別是（）處理ⅠⅡⅢSiO2（少量）＋＋＋CaCO3（少量）－＋＋無水乙醇（10mL）＋－＋蒸餾水（10mL）－＋－注：“＋”表示添加；“－”表示不添加。A．幾乎無色、黃綠色、深綠色B．深綠色、幾乎無色、黃綠色C．黃綠色、深綠色、幾乎無色D．黃綠色、幾乎無色、深綠色6.【答案】D【解析】由表格可知，研缽Ⅰ中未加入CaCO3，從而導致研磨過程中部分葉綠素被破壞，因而提取液呈黃綠色；研缽Ⅱ中未加入無水乙醇，色素不溶于蒸餾水，因此研缽Ⅱ中的溶液幾乎無色；研缽Ⅲ中加入了CaCO3、SiO2和無水乙醇，未加入蒸餾水，可得到正常的提取液，故溶液呈深綠色。7．（2022秋·高一課時練習）圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙是從圖甲中取出的部分結(jié)構(gòu)放大圖。下列相關敘述正確的是（

）A．圖乙所示結(jié)構(gòu)取自圖甲中的①或③B．與光合作用有關的酶全部分布在圖乙所示結(jié)構(gòu)上C．圖乙所示的結(jié)構(gòu)可吸收全部的太陽光D．葉綠體以圖甲③的形式擴大膜的面積7.【答案】D【解析】圖乙所示結(jié)構(gòu)含有光合色素，光合色素只分布在葉綠體的類囊體膜上，對應于圖甲中的③，A錯誤；在葉綠體的基質(zhì)（圖甲④）中，也分布有與光合作用有關的酶，B錯誤；光合色素只吸收太陽光中的可見光，C錯誤；③是葉綠體的類囊體，葉綠體以圖甲③的形式擴大膜的面積，D正確。二、多選題8．（2022秋·高一課時練習）下列有關色素的敘述，錯誤的是（

）A．與葉綠素相比，類胡蘿卜素主要吸收波長較長的光B．對智能溫室進行補光時，常選用綠光或藍紫光光源C．發(fā)黃的菠菜葉與正常的菠菜葉相比，葉綠素的含量顯著減少D．秋季楓樹、黃櫨等植物葉片變?yōu)榧t色主要與液泡中的色素有關8.【答案】AB【解析】與葉綠素相比，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光（波長較短的光），A項錯誤；由于類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，因此溫室進行補光時，常選用紅光或藍紫光光源，B項錯誤；菠菜葉發(fā)黃是因為葉綠素a（藍綠色）和葉綠素b（黃綠色）含量減少，使胡蘿卜素（橙黃色）和葉黃素（黃色）的顏色呈現(xiàn)出來，C項正確；秋季楓樹、黃櫨等植物的葉片變?yōu)榧t色，主要是由葉綠素含量降低，而液泡中的花青素增多導致的，D項正確。三、非選擇題9．（2021·高一課時練習）閱讀下列材料，回答問題：材料在美國黃石公園的細菌墊以及澳大利亞的海灘巖等陰暗環(huán)境中，存在著一種藍細菌。最新研究發(fā)現(xiàn)，這些細菌的特別之處在于，它們在光合作用過程中可使用“近紅外光”，而不僅是我們使用的發(fā)生在大多數(shù)生物中的“可見紅光”。光合系統(tǒng)能將太陽能轉(zhuǎn)換成為化學能，從而為生命提供動力。在已知的所有植物、藻類、藍細菌中都存在葉綠素a，幾乎所有的有氧光合作用中，都需要依賴葉綠素a來收集可見光、再將可見光轉(zhuǎn)化為化學物質(zhì)和氧氣。然而，當一些藍細菌在近紅外光環(huán)境下生長時，含有葉綠素a的標準系統(tǒng)就會失效，而被含另一種葉綠素——葉綠素f的系統(tǒng)接管。在新的研究中，科學家發(fā)現(xiàn)，葉綠素f能吸收波長大于760nm的光，是已知能吸收最大波長的光的葉綠素。當處于蔭蔽或者光線較暗的條件下時，葉綠素f就會在光合作用過程中起著關鍵性的作用，它能利用能量很低的近紅外光來進行復雜的化學反應。(1)下圖為光合作用基本過程示意圖，請結(jié)合圖解回答下列問題：①代表的生理階段是______，②代表的細胞結(jié)構(gòu)是______，③代表的物質(zhì)是____；①為暗反應階段提供了_____，暗反應中CO2的作用是______。(2)將你學過的光合作用知識并結(jié)合本文進行比較，將不同之處填入下表。項目葉綠素種類葉綠素分布吸收光的種類黑藻①_____葉綠體類囊體膜②______藍細菌③_____細胞膜④______(3)下列不屬于本項研究重要發(fā)現(xiàn)的是_______。A．存在一種新的葉綠素——葉綠素fB．具有葉綠素f的生物中無其他葉綠素C．葉綠素f具有吸收近紅外光的作用D．葉綠素f在光合作用中起輔助作用9.【答案】(1)光反應葉綠體基質(zhì)O2ATP、NADPH與C5結(jié)合形成C3(2)葉綠素a、葉綠素b紅光、藍紫光葉綠素a、葉綠素f近紅外光、紅光、藍紫光(3)B【解析】（1）圖中①是類囊體上的色素吸收太陽能，將水進行光解并生成ATP和NADPH的過程，表示光反應，②是葉綠體基質(zhì)，③是色素將水光解后釋放到外界的物質(zhì)，表示O2，①光反應為暗反應階段提供ATP和NADPH，暗反應中CO2的作用是與C5結(jié)合形成兩分子的C3。（2）黑藻是真核生物，含有葉綠素和類胡蘿卜素，藍細菌是原核生物，含有藻藍素和葉綠素，根據(jù)題干信息“藍細菌在近紅外光環(huán)境下生長時，含有葉綠素a的標準系統(tǒng)就會失效，而被含另一種葉綠素——葉綠素f的系統(tǒng)接管。在新的研究中，科學家發(fā)現(xiàn)，葉綠素f能吸收波長大于760nm的光，當處于蔭蔽或者光線較暗的條件下時，葉綠素f能利用能量很低的近紅外光來進行復雜的化學反應”，二者的區(qū)別如下表：項目葉綠素種類葉綠素分布吸收光的種類黑藻葉綠素a、葉綠素b葉綠體類囊體膜紅光、藍紫光藍細菌葉綠素a、葉綠素f細胞膜紅外光、紅光、藍紫光（3）A、通過資料可知，藍細菌細胞內(nèi)存在一種新的葉綠素--葉綠素f，A不符合題意；B、通過資料可知，藍細菌細胞內(nèi)存在葉綠素a和葉綠素f，B符合題意；C、通過資料可知，藍細菌細胞內(nèi)葉綠素f具有吸收近紅外光的作用，C不符合題意；D、通過資料可知，藍細菌細胞內(nèi)葉綠素f在光合作用中起輔助作用，D不符合題意。10．（2021·高一課時練習）地球上的綠色植物每年通過光合作用制造的有機物高達2200億噸，相當于全球每年能量消耗的10倍，可見對光合作用的研究具有重要意義。(1)細胞內(nèi)的葉綠體是一種動態(tài)的細胞器，隨光照強度的變化，其分布和位置也會發(fā)生改變，該過程稱為葉綠體定位。由圖1結(jié)果可知，在弱光條件下，葉綠體會匯集到細胞頂面，使其能______；在強光條件下，葉綠體移動到細胞兩側(cè)，以避免強光的傷害。(2)研究發(fā)現(xiàn)，葉綠體定位至少需要兩個條件，即葉綠體的移動和新位置上的錨定?；瘜W處理破壞細胞內(nèi)的微絲蛋白（細胞骨架成分）后，葉綠體定位異常，推測葉綠體是沿著_____進行移動的；去除葉綠體的CHUP1蛋白后，葉綠體定位異常（圖2），推測葉綠體是通過CHUP1蛋白錨定在微絲蛋白上，則CHUP1蛋白位于葉綠體_____。10.【答案】(1)最大限度地吸收光能，保證高效率的光合作用(2)微絲蛋白/細胞骨架外膜表面【解析】（1）據(jù)圖1可知，在弱光條件下，葉綠體會匯集到細胞頂面，能最大限度地吸收光能，保證高效率的光合作用。（2）細胞骨架與細胞運動、分裂、分化以及物質(zhì)的運輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞等生命活動密切相關，處理破壞細胞內(nèi)的微絲蛋白（細胞骨架成分）后，葉綠體定位異常，可知葉綠體的定位與微絲蛋白有關，因此可推測葉綠體的移動是沿著微絲蛋白（細胞骨架）進行的；葉綠體是雙層膜結(jié)構(gòu)的細胞器，CHUP1蛋白位于葉綠體的外膜表面，故葉綠體通過CHUP1蛋白錨定在微絲蛋白上。11．（2021·高一課時練習）圖甲~丁表示用新鮮菠菜葉進行“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的幾個主要操作步驟。請據(jù)圖回答下列問題:(1)圖甲~丁中，實驗操作步驟的先后順序是______（填標號）。(2)步驟丙中，濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶，那么最上面一條色素帶的色素名稱是____。(3)在該實驗的操作過程中，有同學按下列方法操作，其中不合理的有____。a.用蒸餾水替代無水乙醇提取色素b.在充分研磨葉片后立即加入碳酸鈣c.用定性濾紙?zhí)娲猃埐歼^濾研磨液d.沿鉛筆線連續(xù)數(shù)次畫濾液細線(4)請嘗試運用該實驗方法，探究菠菜葉生長過程中色素種類和含量的變化，簡要寫出實驗的主要思路：__________________。11.【答案】(1)乙→丁→甲→丙(2)胡蘿卜素(3)abcd(4)稱取相同質(zhì)量的不同葉齡菠菜葉，進行相同實驗操作，分別提取和分離色素，觀察比較層析后濾紙條上色素帶條數(shù)及帶寬【解析】（1）據(jù)圖分析，甲表示畫濾液細線，乙表示提取色素，丙表示分離色素，丁表示過濾，則實驗操作步驟的先后順序是乙→丁→甲→丙。（2）觀察圖中試劑a表示無色的無水乙醇，b表示無色的層析液。步驟丙表示分離色素，濾紙條從上到下依次是：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（藍綠色）、葉綠素b（黃綠色），其最上面一條色素帶的色素是胡蘿卜素。（3）a．綠葉中的色素易溶于有機溶劑無水乙醇中，蒸餾水屬于無機溶劑，不能提取色素，a錯誤；b．在研磨前加入碳酸鈣防止色素被破壞，而不是研磨后再加，b錯誤；c．定性濾紙會大量吸收濾液，所以用尼龍布過濾研磨液，c錯誤；d．沿鉛筆線畫濾液細線，等干了再畫，防止連續(xù)畫線造成濾液細線過寬，d錯誤。（4）探究菠菜葉生長過程中色素種類和含量的變化，實驗的主要思路：稱取相同質(zhì)量的不同葉齡菠菜葉，進行相同實驗操作，分別提取和分離色素，觀察比較層析后濾紙條上色素帶條數(shù)及帶寬。12．（2022秋·高一課時練習）下圖表示葉綠體中光合色素的提取和分離實驗的部分材料和用具。據(jù)圖回答下列問題。(1)寫出圖中步驟①加入研缽內(nèi)的物質(zhì)及其作用:A為無水乙醇，作用是_____;B為_，作用是使研磨充分;C為____，作用是______。(2)圖中步驟②將研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有_______。(3)圖中步驟③剪去兩角的作用是_______。(4)圖中步驟④中關鍵應注意______;加蓋的目的是______;色素帶最寬的是_______，擴散速度最快的是________。12.【答案】(1)溶解色素二氧化硅碳酸鈣防止葉綠素分子被破壞(2)單層尼龍布(3)防止層析液在濾紙條的邊緣擴散過快(4)層析液不要觸及濾液細線防止層析液揮發(fā)葉綠素a胡蘿卜素【解析】（1）研磨時需要加入3種物質(zhì)。無水乙醇的作用是溶解色素;二氧化硅可以增大摩擦力，使細胞和葉綠體破碎;細胞研磨破碎后，會溢出有機酸，為防止葉綠素中的鎂被氫取代，破壞葉綠素，研磨時需加入少許碳酸鈣，以中和有機酸。（2）過濾研磨液時，漏斗基部不能用濾紙，因為色素可吸附在濾紙上，一般用單層尼龍布過濾。（3）色素在濾紙邊緣擴散的快，故剪去濾紙兩角，防止濾紙條的兩邊色素擴散過快。（4）層析時的關鍵是不能讓層析液觸及濾液細線，否則濾液細線會被層析液溶解，不能分離色素。4種色素溶于層析液中，因溶解度的差異，造成在濾紙條上的擴散速度不同，從而達到分離的目的。由于層析液有毒，而且可以揮發(fā)，所以要加蓋。色素帶的寬度是由各種色素含量不同造成的，色素含量越多，色素帶越寬，一般植物葉片中葉綠素a含量最多，所以葉綠素a色素帶最寬。擴散速度最快的是胡蘿卜素，在色素帶的最上層。13．（2022秋·高一課時練習）某實驗小組以新鮮的綠葉為材料，進行綠葉中色素的提取與分離實驗，實驗結(jié)果如下圖所示。請回答下列問題。(1)A、B是濾紙條上的標記，根據(jù)實驗現(xiàn)象可知在將濾紙條放入層析液時，層析液的液面所處的位置是_____（填“A”或“B”）處。(2)在色素的提取與分離過程中，偶然發(fā)現(xiàn)某植株的實驗結(jié)果缺失第Ⅲ條色素帶。第Ⅲ條色素帶代表_____，缺失第Ⅲ條色素帶會導致植株對_____光的吸收能力明顯減弱。13.【答案】(1)A(2)葉黃素藍紫【解析】（1）分離色素時，層析液不能沒過濾液細線，圖中得到了正常的色素帶，因此根據(jù)實驗現(xiàn)象可知在將濾紙條放入層析液時，層析液的液面所處的位置是A處。（2）第Ⅲ條色素帶表示葉黃素，葉黃素主要吸收藍紫光，缺失葉黃素會導致植株對藍紫光吸收能力明顯減弱?！净A知識】【基礎知識】一、綠葉中色素的提取和分離1.實驗原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。不同的色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。這樣，綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分開。2.提取綠葉中的色素：稱取5g綠葉，剪去主葉脈，剪碎,放入研缽中→向研缽中放入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入5～10mL無水乙醇，迅速、充分地進行研磨→將研磨液迅速倒入玻璃漏斗進行過濾。3.分離綠葉中的色素：制備濾紙條→畫濾液細線→分離綠葉中的色素→觀察記錄分離結(jié)果。4.色素分離結(jié)果分析色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度a胡蘿卜素橙黃色最少最高最快b葉黃素黃色較少較高較快c葉綠素a藍綠色最多較低較慢d葉綠素b黃綠色較多最低最慢二、恩格爾曼光合作用實驗1.德國科學家恩格爾曼把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位。直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。結(jié)合其他的實驗證據(jù)，科學家們得出葉綠體是光合作用的場所這一結(jié)論。2.恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。這說明葉綠體主要利用紅光和藍紫光。三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用1.電子顯微鏡下可以看到葉綠體由雙層膜包被，內(nèi)部有許多基粒。每個基粒都由類囊體堆疊而成。吸收光能的4種色素分布在類囊體的薄膜上。在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進行光合作用所必需的酶。2.葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光o這4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用?！究键c剖析】考點一、葉綠體色素的提取與分離例1．關于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，不正確的是（）A．該實驗結(jié)果表明，葉綠素a在層析液中溶解度最大B．用無水乙醇作溶劑，提取的葉綠體色素中含有胡蘿卜素C．若研磨時不加二氧化硅，則濾紙條上各色素帶均變窄D．將濾液細線畫粗些并不能增強實驗效果【答案】A【解析】紙層析法分離葉綠體色素的實驗結(jié)果表明，胡蘿卜素在層析液中溶解度最大，A錯誤；用丙酮、無水乙醇等有機溶劑溶解和提取葉綠體中色素，提取的葉綠體色素中含有胡蘿卜素，B正確；加入SiO2的目的是為了研磨充分，不加二氧化硅，則濾紙條上各色素帶均變窄，C正確；用毛細管吸少量濾液，沿鉛筆線處小心均勻地畫出一條濾液細線，待晾干后再重復2-3次，太粗色素帶會重疊，D正確。

【解題必備】綠葉中色素的提取和分離實驗中知識點總結(jié)：1．色素提取和分離過程中幾種化學物質(zhì)的作用：（1）無水乙醇作為提取液，可溶解綠葉中的色素。（2）層析液用于分離色素。（3）二氧化硅破壞細胞結(jié)構(gòu)，使研磨充分。（4）碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。2．分離色素原理：各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。3．濾紙條從上到下依次是：胡蘿卜素（最窄）、葉黃素、葉綠素a（最寬）、葉綠素b（第2寬），色素帶的寬窄與色素含量相關。歸納總結(jié)葉綠體色素提取與分離注意事項過程注意事項目的提取色素選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高研磨時加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3使研磨充分和保護色素迅速、充分研磨防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素盛放濾液的試管口加棉塞防止乙醇揮發(fā)和色素氧化分離色素濾紙預先干燥處理使層析液在濾紙上快速擴散濾紙條一端剪去兩角防止層析液在濾紙條邊緣擴散過快，使形成的色素帶不整齊濾液細線要直、細、勻使分離出的色素帶平整不重疊濾液細線干燥后再畫一兩次增加色素的量，使分離出的色素帶清晰濾液細線不觸及層析液防止色素直接溶解到層析液中【特別提醒】SiO2有助于研磨充分；CaCO3可以防止研磨時色素被破壞?？键c二：恩格爾曼光合作用實驗例2．為證實葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細菌的臨時裝片進行實驗，裝片需要給與一定的條件，這些條件是（

）A.光照、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液B.黑暗、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液C.黑暗、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液D.光照、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液【答案】D【解析】若要證明葉綠體進行光合作用有釋放氧氣的功能，則需要在有光照的條件、沒有空氣（排除空氣中氧氣的干擾）、有NaHCO3稀溶液（提供二氧化碳），故D正確。【歸納總結(jié)】1.恩格爾曼選擇水綿和好氧細菌為實驗材料的原因是：水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；好氧細菌向氧氣豐富的地方移動，可以確定釋放氧氣多的部位。2.恩格爾曼先將載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，這樣做的目的是作對照。環(huán)境中沒有空氣有利于排除了氧氣的干擾，在黑暗環(huán)境中進行有利于排除了光的干擾。3.極細的光束使葉綠體上可分為有光和無光部位形成對照實驗，還可使葉綠體上分為光多和光少的部位形成對比實驗。4.臨時裝片要重新暴露在光下，反過來再一次驗證實驗結(jié)論?！具^關檢測】1．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（

）A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C．用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢1.【答案】D【解析】葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，A正確；光反應的場所是類囊體的薄膜，需要光合色素吸收光能，葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上，B正確；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰，C正確；葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越快，D錯誤。2．（2011·江蘇·統(tǒng)考高考真題）某研究小組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體，將其葉片進行了紅光照射條件下的光吸收測定和色素層析條帶分析（從下至上），與正常葉片相比，實驗結(jié)果是（

）A．光吸收差異不顯著，色素帶缺失第2條 B．光吸收差異顯著，色素帶缺第2條C．光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條 D．光吸收差異顯著，色素帶缺第3條2.【答案】C【解析】葉黃素和胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。葉綠體色素有四種，經(jīng)紙層析法得到的色素帶從上至下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，而葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。所以將葉黃素缺失突變體葉片，進行紅光照射測定光吸收差異不顯著，而色素帶缺葉黃素這個條帶，從下到上位于第3條，ABD錯誤，C正確。3．（2017·天津·統(tǒng)考高考真題）葉綠體中的色素為脂溶性，液泡中紫紅色的花青苷為水溶性。以月季成熟的紫紅色葉片為材料，下列實驗無法達到目的的是（

）A．用無水乙醇提取葉綠體中的色素B．用光學顯微鏡觀察表皮細胞染色體的形態(tài)和數(shù)目C．用質(zhì)壁分離和復原實驗探究細胞的失水和吸水D．用水為層析液觀察花青苷的色素帶3.【答案】B【解析】葉綠體中的色素能溶于有機溶劑，因此可用無水乙醇提取葉綠體中的色素，A正確；月季的表皮細胞已經(jīng)高度分化，不再分裂，因此不能用光學顯微鏡觀察表皮細胞的有絲分裂，B錯誤；月季成熟的紫紅色葉片細胞中有大液泡，且液泡有顏色，可用質(zhì)壁分離和復原實驗探究細胞的失水與吸水情況，C正確；花青苷為水溶性色素，故可以用水做層析液分離花青苷，觀察花青苷的色素帶，D正確。4．（2022·湖北·統(tǒng)考高考真題）某植物的2種黃葉突變體表現(xiàn)型相似，測定各類植株葉片的光合色素含量（單位：μg·g-1），結(jié)果如表。下列有關敘述正確的是（）植株類型葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素/類胡蘿卜素野生型12355194194．19突變體1512753701．59突變體2115203790．36A．兩種突變體的出現(xiàn)增加了物種多樣性B．突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強C．兩種突變體的光合色素含量差異，是由不同基因的突變所致D．葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導致突變體的葉片呈黃色4.【答案】D【解析】兩種突變體之間并無生殖隔離，仍屬同一物種，只能體現(xiàn)遺傳多樣性，A錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，突變體2的葉綠素a和葉綠素b的含量比突變體1少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B錯誤；兩種突變體的光合色素含量差異，可能是同一個基因突變方向不同導致的，C錯誤；野生型的葉綠素與胡蘿卜素的比值為4.19，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降，葉綠素含量少，不能掩蓋類胡蘿卜素的顏色，此時葉片呈黃色，D正確。5．（2015·江蘇·高考真題）為研究高光強對移栽幼苗光合色素的影響，某同學用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進行紙層析，圖為濾紙層析的結(jié)果（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素帶）。下列敘述錯誤的是A．強光照導致了該植物葉綠素含量降低B．類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強光照C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光譜的吸收峰波長不同D．畫濾液線時，濾液在點樣線上只能畫一次5.【答案】D【解析】根據(jù)題圖來看：強光照導致了該植物葉綠素含量降低，A正確；強光照和正常光照相比，明顯葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加，可見類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強光照，B正確；色素Ⅲ是葉綠素a、Ⅳ是葉綠素b，葉綠素a和葉綠素b吸收光譜的吸收峰波長不同，C正確；分離色素時畫濾液細線時，重復畫線操作應在前一次畫線晾干后再進行重復操作，D錯誤。6．（2016·全國·統(tǒng)考高考真題）關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（

）A．葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中B．構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收C．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用D．黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的6.【答案】C【解析】葉綠體中的色素是有機物，可溶于無水乙醇中，A正確；鎂是構(gòu)成葉綠素的成分，可由植物的根從土壤中吸收，B正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，紅外光和紫外光都不是可見光，葉綠體中的色素主要吸收紅光、藍紫光用于光合作用，C錯誤；葉綠素的合成需要光照，黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的，D正確。7．（2021·北京·統(tǒng)考高考真題）關于物質(zhì)提取、分離或鑒定的高中生物學相關實驗，敘述錯誤的是（）A．研磨肝臟以破碎細胞用于獲取含過氧化氫酶的粗提液B．利用不同物質(zhì)在酒精溶液中溶解性的差異粗提DNAC．依據(jù)吸收光譜的差異對光合色素進行紙層析分離D．利用與雙縮脲試劑發(fā)生顏色變化的反應來鑒定蛋白質(zhì)7.【答案】C【解析】肝臟細胞中存在過氧化氫酶，故需要破碎細胞制成肝臟研磨液來獲得過氧化氫酶的粗提液，A正確；不同物質(zhì)在酒精溶液中的溶解度不同，故可粗提取DNA，B正確；依據(jù)光合色素在層析液中的溶解度不同，對光合色素進行紙層析分離，C錯誤；蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑會發(fā)生紫色反應，可以利用與雙縮脲試劑發(fā)生顏色變化的反應來鑒定蛋白質(zhì)，D正確。8．（2023·甘肅甘南·?？级＃┠惩瑢W在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，為了確定無水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，進行了4組實驗來驗證，4組實驗結(jié)果如圖所示，第④組是進行了正確操作的對照組。下列針對實驗結(jié)果的相關分析不正確的是（

）

A．①可能是由于未加CaCO3而得到的實驗結(jié)果B．②可能是由于用水取代了無水乙醇而得到的實驗結(jié)果C．③可能是由于未加SiO2而得到的實驗結(jié)果D．①可能是濾液細線觸及層析液而得到的實驗結(jié)果8.【答案】D【解析】①中葉綠素含量明顯低于正常值，可能是由于未加CaCO3，部分葉綠素被破壞，A正確；光合色素不溶于水，但能溶于有機溶劑，②中沒有色素帶，可能是由于用水取代了無水乙醇不能獲得色素，B正確；③中所有色素帶都偏窄，可能是由于未加SiO2，研磨不充分，提取色素較少，C正確；若是濾液細線觸及層析液而得到的實驗結(jié)果，①類胡蘿卜素不會高于對照組第四組，①類胡蘿卜素含量多可能使用的葉片是發(fā)黃的葉片或者不是新鮮的葉片，D錯誤。9．（2023春·重慶·高一重慶十八中校考期中）將紫月季葉片色素提取液點樣后，先后置于層析液和蒸餾水中進行雙向紙層析，過程及結(jié)果如圖所示。而用菠菜葉片進行同樣實驗，則觀察不到色素a，下列分析正確的是（）

A．色素a最可能存在于液泡中B．色素e在層析液中的溶解度最小C．菠菜葉片提取失敗，未提取到色素aD．可用無水乙醇替代層析液9.【答案】A【解析】由步驟三可知，色素a在蒸餾水中被分離，說明色素a可能是液泡中的水溶性色素，A正確；由步驟二可知，色素e在層析液中擴散距離最遠，說明色素e在層析液中溶解度最高，B錯誤；由步驟三可知，色素a可溶解于蒸餾水，a可能是液泡中的水溶性色素如花青素，而用菠菜葉片進行同樣實驗，則觀察不到色素a，說明菠菜葉可能不含色素a，C錯誤；4種光合色素在無水乙醇中的溶解度差不多，故無水乙醇不能替代層析液分裂色素，D錯誤。10．（2022秋·天津紅橋·高一統(tǒng)考期末）下圖為生物學實驗過程或結(jié)果示意圖，相關敘述正確的是（

）

A．圖甲中色素帶②和④分別是黃色的葉黃素和藍綠色的葉綠素aB．若圖乙表示正在發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞，則細胞吸水能力逐漸降低C．圖丙右側(cè)錐形瓶中的澄清石灰水可用溴麝香草酚藍溶液替代進行檢測D．圖丁表示洋蔥根尖的培養(yǎng)，待根長至5cm左右剪取尖端2～3cm用于解離10.【答案】C【解析】圖甲中色素帶②和④分別是黃色的葉黃素和黃綠色的葉綠素b，A錯誤；若乙圖表示正在發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞，則其細胞液的濃度在逐漸增大，細胞吸水能力逐漸增強，B錯誤；CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃，因此圖丙右側(cè)錐形瓶中的澄清石灰水可用溴麝香草酚藍溶液替代進行檢測，C正確；丁圖表示洋蔥根尖的培養(yǎng)，待根長至5cm左右時，細胞代謝旺盛，此時可剪取根尖2至3毫米用于解離，D錯誤。二、非選擇題11．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）某同學將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉栴}。(1)葉片是分離制備葉綠體的常用材料，若要將葉肉細胞中的葉綠體與線粒體等其他細胞器分離，可以采用的方法是_____（答出1種即可）。葉綠體中光合色素分布_____上，其中類胡蘿卜素主要吸收_____（填“藍紫光”“紅光”或“綠光”）。(2)將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發(fā)現(xiàn)黑暗條件下懸浮液中不能產(chǎn)生糖，原因是_____。(3)葉片進行光合作用時，葉綠體中會產(chǎn)生淀粉。請設計實驗證明葉綠體中有淀粉存在，簡要寫出實驗思路和預期結(jié)果。_____11.【答案】(1)差速離心類囊體（?。┠に{紫光(2)懸液中具有類囊體膜以及葉綠體基質(zhì)暗反應相關的酶，但黑暗條件下，光反應無法進行，暗反應沒有光反應提供的原料ATP和NADPH，所以無法形成糖類。(3)思路：將生長狀況良好且相同的植物葉片分為甲乙兩組，兩組植物應均進行饑餓處理（置于黑暗中一段時間消耗有機物），甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時間后，用差速離心法提取出甲乙兩組的葉綠體，脫綠后制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。結(jié)果：甲組勻漿出現(xiàn)藍色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無藍色出現(xiàn)，無淀粉產(chǎn)生?！窘馕觥浚?）植物細胞器的分離方法可用差速離心法，葉綠體中的光合色素分布在類囊體膜上，光合色素葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。（2）光合作用光反應和暗反應同時進行，黑暗條件下無光，光反應不能進行，無法為暗反應提供原料ATP和NADPH，暗反應無法進行，產(chǎn)物不能生成。（3）要驗證葉綠體中有光合作用產(chǎn)物淀粉，需要將葉綠體提取出來并檢測其中淀粉。因此將生長狀況良好且相同的植物葉片分為甲乙兩組，先進行饑餓處理，排除原有淀粉的干擾。之后甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時間后，用差速離心法提取出甲乙兩組的葉綠體，需要脫綠處理，制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。預期的結(jié)果：甲組勻漿出現(xiàn)藍色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無藍色出現(xiàn)，無淀粉產(chǎn)生。12．（2023·天津南開·南開中學校考模擬預測）科研人員對煙草葉片光合作用進行了相關研究。請回答相關問題：(1)參與光合作用的很多分子都含有氮，氮與______離子參與組成的葉綠素能夠吸收光能用于驅(qū)動水的分解和ATP、NADPH的合成。(2)當CO2濃度適當增加時，煙草的光合作用強度增加。位于______(填具體場所)的RuBP羧化酶將CO2固定為______，再進一步被還原為糖類。(3)科研工作者對烤煙品種K326施加不同的供氮量處理，實驗結(jié)果如下：組別氮濃度（mmol/L）比葉氮（g/m2）葉綠素含量（mg/dm2）葉綠體CO2濃度（μmol/mol）凈光合速率[μmol/（m2?s）]低氮0.20.51.6759中氮20.952.812515高氮201.13.08014.9注：比葉氮表示單位面積的氮素的含量①從表中數(shù)據(jù)可知，氮素對烤煙葉片凈光合速率的影響是______。②研究人員推測出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是施氮提高了______的合成，進而影響光合速率；但在高氮情況下，______成為影響光合速率持續(xù)升高的限制因素。12.【答案】(1)鎂(Mg)(2)葉綠體基質(zhì)C3(三碳化合物)(3)氮素可顯著提高烤煙葉片的凈光合速率，高氮相對于中氮提高作用不顯著(中氮與高氮的作用無顯著差異)葉綠素CO2濃度【解析】（1）葉綠素主要含有C、H、O、N、Mg，氮與鎂(Mg)離子參與組成的葉綠素能夠吸收光能用于驅(qū)動水的分解和ATP、NADPH的合成。（2）暗反應階段，CO2的固定場所在葉綠體基質(zhì)，CO2與C5反應生成C3。（3）①比較低氮、中氮、高氮對凈光合速率的影響可知，氮素可顯著提高烤煙葉片的凈光合速率，高氮相對于中氮提高作用不顯著（中氮與高氮的作用無顯著差異）。②從表中數(shù)據(jù)可知，高氮條件下葉綠素含量最高，根據(jù)氮元素和鎂離子合成葉綠素，可推測原因可能是施氮提高了葉綠素的合成。在高氮情況下，CO2濃度反而比中氮條件下低，這成為了影響光合速率持續(xù)升高的限制因素。13．（2021·陜西榆林·校考模擬預測）提高農(nóng)作物的光合作用是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采取一些栽培措施的目的。回答下列相關問題。(1)農(nóng)作物的光合作用是指____________________。(2)農(nóng)作物的一些新生嫩葉的光合速率往往較成熟葉片低，若檢測其葉綠體數(shù)量，預期結(jié)果是__________。據(jù)此說明，在進行“綠葉中色素的提取和分離實驗”時，常選用成熟葉而不選用嫩葉的原因是__________。(3)農(nóng)業(yè)上，在育苗時經(jīng)常采用適當程度的遮光，其目的是在滿足__________的前提下，防止過強的光照灼傷幼苗及造成過多的水分散失。在大苗移植到大田時，必須考慮“