第一课时 捕获光能的色素和结构
知识点一 捕获光能的色素 [题型一 绿叶中色素的提取和分离]
1．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其目的是( ) A．防止叶绿素被破坏 B．使叶片充分研磨
C．使各种色素充分溶解在无水乙醇中 D．使叶绿素溶解在无水乙醇中 答案 C
解析 加入碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏，A错误；加入二氧化硅的作用是使叶片充分研磨，B错误；无水乙醇能溶解绿叶中的色素(包括叶绿素和类胡萝卜素)，进而提取色素，C正确，D错误。
2．关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的操作，正确的是( ) A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．干燥的定性滤纸可用于分离绿叶中的色素 C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线一两次 D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素 答案 B
解析 在提取绿叶中的色素时，漏斗基部放一块单层尼龙布进行过滤，A错误；分离绿叶中的色素时，需用干燥的定性滤纸，B正确；画出一条滤液细线后需等滤液干后再画下一次，C错误；研磨叶片时用无水乙醇溶解色素，D错误。
3．纸层析法分离叶绿体色素时，滤纸条从上至下第三条的色素名称和颜色分别是( ) A．叶绿素a、蓝绿色 C．胡萝卜素、橙黄色 答案 A
解析 纸层析法分离叶绿体色素时，滤纸条上第三条色素带(从上至下)的名称和颜色分别是叶绿素a、蓝绿色，A正确；叶绿素b、黄绿色为第四条色素带，B错误；胡萝卜素、橙黄色为第一条色素带，C错误；叶黄素、黄色为第二条色素带，D错误。
4．下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述，正确的是( ) A．滤纸条上未见色素带，可能的原因是滤液细线触及层析液 B．依据色素可以溶于有机溶剂中，可以分离色素 C．研磨过程中需要加入CaCO3，目的是研磨充分 D．滤纸条上出现的四条色素带中最窄的一条呈蓝绿色 答案 A
解析 若滤液细线触及层析液，则色素会溶解到层析液中，导致滤纸条上无色素带，A正确；分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，B错误；研磨过程中需要加入CaCO3，
B．叶绿素b、黄绿色 D．叶黄素、黄色
目的是防止色素被破坏，C错误；四条色素带中最窄的是胡萝卜素，呈橙黄色，D错误。
5.如图所示为新鲜菠菜叶中4种色素的相对含量及其在滤纸条上的分离情况。下列有关说法不正确的是( )
A．4种色素在层析液中溶解度最高的是丁 B．4种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中 C．4种色素在层析液中溶解度最高的是甲 D．发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙 答案 C
解析 据图可知，甲、乙、丙、丁分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，在层析液中溶解度最高的是丁，A正确，C错误；4种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中，故可用无水乙醇提取色素，B正确；发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是叶绿素a和叶绿素b，D正确。
[题型二 色素的种类和作用]
6．如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图，层析后得到不同的色素带，能吸收红光的色素带是( )
A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案 C
解析 图中滤纸条上的四条色素带①②③④分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿
素b。由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以得到的不同色素带中，能吸收红光的色素带是③④。
7．捕获光能的色素存在于叶绿体中，下列相关说法中，不正确的是( ) A．色素种类有4种，分别是叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素 B．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 C．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同
D．叶绿素对绿光吸收最多，所以叶子一般呈现绿色 答案 D
解析 叶绿体中色素有两大类，分别是叶绿素和类胡萝卜素，前者又分为叶绿素a、叶绿素b，后者又分为叶黄素、胡萝卜素，A正确；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，B正确；绿叶的色素中叶绿素含量约占3/4，类胡萝卜素含量约占1/4，C正确；叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶子一般呈现绿色，D错误。
8．把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是( )
A．红光和蓝紫光区域 C．绿光和红光区域 答案 A
解析 太阳光被三棱镜分色，可以分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，叶绿素对可见光有两个吸收高峰，分别在红光区和蓝紫光区，而类胡萝卜素只有一个吸收高峰，在蓝紫光区。太阳光在红光区和蓝紫光区被吸收，故这两个区域变暗。
9．如图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少)，则甲、乙两图分别是( )
B．黄光和蓝紫光区域 D．黄光和绿光区域
A．类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱 B．叶绿素、类胡萝卜素的吸收光谱 C．叶黄素、叶绿素的吸收光谱 D．叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱 答案 B
解析 由图可知，甲图的吸收光谱主要在蓝紫光区和红光区，应为叶绿素分子的吸收光谱；乙图的吸收光谱主要在蓝紫光区，应为类胡萝卜素的吸收光谱。
知识点二 叶绿体的结构适于进行光合作用
10．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．叶绿体内膜为光反应所需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 答案 D
解析 蓝细菌没有叶绿体，但可以进行光合作用，A错误；叶绿体内膜上没有光反应所需的酶，C错误；吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上，B错误；叶绿体内存在的类囊体，极大地扩展了受光面积，D正确。
11．如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用实验时，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束对水绵细胞的不同部位(如a处)做点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位。此实验证明了( )
A．氧气是由水分解来的
B．氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所 C．光合作用能产生淀粉 D．光合作用需以二氧化碳为原料 答案 B
解析 好氧细菌分布在氧气较多的地方，叶绿体在光下进行光合作用放出氧气。此实验证明了叶绿体是光合作用的场所。
12.德国科学家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体上，并在水绵悬液中放入好氧型细菌，观察细菌的聚集情况(如图所示)。他由实验结果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，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强 B．好氧型细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强 C．好氧型细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强 D．好氧型细菌大量消耗O2，使水绵的光合速率大幅度加快 答案 B
解析 细菌不能进行光合作用，该实验中进行光合作用的是水绵，A错误；该实验的设计思路是好氧型细菌需要O2，水绵光合作用强的部位，产生的O2多，在O2含量多的地方好氧型细菌的数量多，B正确；好氧型细菌聚集多说明光合作用产生的O2多，C错误；水绵光合速率的快慢与好氧型细菌消耗O2的量无明显关系，D错误。
13．(2019·荆州中学检测)下图表示叶绿体中色素的提取和分离实验的部分材料和用具，据图回答下列问题：
(1)图中步骤①加入研钵内的物质：A____________10 mL，作用是____________；B____________少许，作用是使研磨充分；C________少许，作用是____________________。
(2)图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有________________。
(3)图中步骤③滤纸条剪去两角的目的是____________________________，画滤液细线的要求是________，原因是________________。
(4)图中步骤④中关键应注意________________________，原因是________________________；加盖的目的是____________________；色素带最宽的是________，扩散速度最快的是________。
答案 (1)无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 防止色素被破坏 (2)单层尼龙布
(3)防止两侧色素扩散过快使色素带不整齐 细、齐、直 防止色素带重叠
(4)层析液不要触及滤液细线 滤液细线全被层析液溶解，不能分离 防止层析液挥发 叶绿素a 胡萝卜素
解析 (1)研磨时需要加入3种物质：10 mL的无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎，有助于充分研磨；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需加入少许碳酸钙中和有机酸。
(2)过滤研磨液时，漏斗基部不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上，一般用一层尼龙布过滤。
(3)剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快，画滤液细线的要求是细、齐、直，防止色素带重叠。
(4)层析时的关键技术是不能让层析液没及滤液细线，否则，滤液细线会被层析液溶解，
不能分离；由于层析液有毒，而且可以挥发，所以要加盖，色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的，含量越多，色素带越宽，一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a带最宽，扩散速度最快的是胡萝卜素，在色素带的最上层。
14．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请分析回答下列问题：
(1)提取叶片中光合色素时常使用________________(试剂)研磨法来获取色素，为使________________，还可加入少许二氧化硅。
(2)纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。若研究者用该方法能否获得上述实验数据？为什么？________________________________________________。
(3)据图可知，污染程度的加剧使________(色素类型)的含量减少。 答案 (1)无水乙醇(有机溶剂) 研磨更充分
(2)否。利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素 (3)叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)
解析 (1)色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇提取色素，二氧化硅有助于研磨充分。
(2)利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素含量。 (3)据图可知，污染程度的加剧使叶绿素a和叶绿素b的含量减少，类胡萝卜素含量不变。 易错题型 不能正确分析色素提取与分离实验中的问题
15．学生利用菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是( )
A．出现甲图所示结果的原因可能是误用蒸馏水作提取液和层析液 B．出现乙图所示结果可能是因为研磨时未加入SiO2 C．丙图是正确操作得到的理想结果
D．出现丁图所示结果可能是因为研磨时未加入CaCO3 答案 C
解析 甲图中没有提取到任何色素，有可能是用蒸馏水作溶剂，而色素不溶于水，A正确；乙图中得到的色素的比例是合适的，但量都较少，可能是因为没有加入SiO2，使研磨不够充分，B正确；丙图中提取的色素含量较高，但叶绿素的含量低于类胡萝卜素的含量，可能是因为选择的材料为发黄的叶片，C错误；出现丁图所示结果可能是因为研磨时未加入CaCO3，使叶绿素分子受到破坏，D正确。
