高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 捕获光能的色素和结构第1课时课时作业

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

课后训练巩固提升

基础巩固

1.提取和分离绿叶中色素的正确顺序是(　　)

A.剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→纸层析

B.剪碎绿叶→研磨→加SiO2、CaCO3→过滤→画滤液细线→纸层析

C.剪碎绿叶→过滤→研磨→色素滤液→画滤液细线→纸层析

D.剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→铅笔画线→纸层析

答案:A

解析:色素的提取和分离的正确顺序应为剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→纸层析。

2.下图为叶绿体亚显微结构模式图。下列关于其结构与功能的叙述,正确的是(　　)

A.叶绿体分布在植物体的所有细胞中

B.叶绿素在高等植物体内有两种,叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色

C.同线粒体一样,叶绿体的内膜极大地扩展了受光面积

D.吸收光能的色素都分布在①外膜上

答案:B

解析:植物细胞不都含有叶绿体,如根部细胞不含叶绿体;叶绿素在高等植物体内有两种,叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色;同线粒体不同,叶绿体的内膜没有扩展受光面积,叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒,极大地扩展了受光面积;吸收光能的色素都分布在③类囊体薄膜上。

3.下列关于叶绿素的叙述,错误的是(　　)

A.叶绿素a和叶绿素b都含有Mg

B.叶绿素吸收的光可用于光合作用

C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同

D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光

答案:D

解析:叶绿素a和叶绿素b都含有Mg。叶绿素吸收的光可用于光合作用。叶绿素a在红光区的吸收峰值高于叶绿素b。植物呈现绿色是由于叶绿素吸收绿光最少,绿光被反射出来。

4.将叶绿体色素滤液放在自然光源和三棱镜之间,从棱镜的另一侧观察,连续光谱中明显变暗的区域是(　　)

A.红光和蓝紫光区　　 B.黄光和蓝紫光区

C.红光和绿光区  D.黄光和绿光区

答案:A

解析:叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光。

5.某同学在做提取绿叶中色素的实验时,收集到的色素提取液为淡绿色。产生该结果的原因不可能是(　　)

A.研磨不充分,色素未能充分提取出来

B.乙醇加入量太多,稀释了色素提取液

C.乙醇加入量太少,色素未提取出来

D.未加碳酸钙,叶绿素分子已被破坏

答案:C

解析:提取液呈淡绿色的可能原因:一是选取的叶片含色素少;二是研磨不充分,色素未能充分提取出来;三是提取液太多,使色素提取液浓度降低;四是未加碳酸钙,造成研磨过程中叶绿素分子被破坏。

6.德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的吸收光谱。他将棱镜产生的散射光投射到丝状水绵体上,并在水绵悬液中放入需氧细菌,观察细菌的聚集情况(如下图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强的结论。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.需氧细菌聚集多的地方,O2浓度高,水绵光合作用强

C.需氧细菌聚集多的地方,产生的有机物多,水绵光合作用强

D.需氧细菌大量消耗O2,使水绵的光合速率大幅度加快

答案:B

解析:该实验的设计思路是需氧细菌需要O2,水绵光合作用强的部位,产生的O2多,在O2含量多的地方需氧细菌的数量多。

7.秋季枫树等植物的叶片变为红色,主要是由花青素增多,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的色素,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。下列有关推断不合理的是(　　)

A.变窄的是叶黄素和叶绿素a

B.低温下叶绿素容易被破坏

C.滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素

D.叶绿素易溶于无水乙醇

答案:A

解析:变窄的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b。

8.下图为“绿叶中色素的提取和分离”实验的过程简图。请据图回答问题。

(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。

(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: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。 

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,并且干燥后重画一两次

(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　

解析:通过比较可知,A中未加CaCO3,导致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。

能力提升

1.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述,错误的是(　　)

A.可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素

B.叶绿体中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同

C.研钵中需加入二氧化硅、醋酸钙、无水乙醇和绿叶

D.滤液细线要画得细而直,避免色素带间的部分重叠

答案:C

解析:叶绿体色素不溶于水,而溶于有机溶剂,所以可以用无水乙醇等有机溶剂提取色素。叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同,可以据此分离色素。研磨时需加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇和绿叶,不能加入醋酸钙。滤液细线要画得细而直,避免色素带间的部分重叠,影响实验结果。

2.(不定项选择题)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法,错误的是(　　)

A.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多

B.胡萝卜素处于滤纸条最上方,是因为其在提取液中的溶解度最高

C.色素带的宽窄反映了相应色素在层析液中溶解度的大小

D.滤纸条上没有色素带,说明材料可能为黄化叶片

答案:BCD

解析:叶绿体色素中叶绿素约占3/4,所以提取液呈绿色。胡萝卜素在层析液中溶解度最高,在滤纸条上扩散得最快,所以处于滤纸条最上方。色素带的宽窄反映了相应色素含量的多少。用黄化叶片进行绿叶中色素的提取与分离实验时,会有胡萝卜素和叶黄素的色素带。

3.为了研究叶绿素合成所需的条件,有人设计了如下实验。

实验步骤:

①配制培养基,分别为1号(含蔗糖、水、植物必需的各种矿质元素等)、2号(不含Mg,其他成分与1号相同);

②小麦种子用清水浸泡后消毒,在无菌条件下,将种子的胚剥离,去掉胚乳;

③在无菌条件下,将胚接种在培养基上。培养两周后,观察幼苗的颜色,如下表所示。

请分析回答下列问题。

(1)实验中为何不采用完整种子萌发的方法,而是去掉胚乳,将胚接种在不同的培养基上萌发?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)培养基中的各种矿质元素以离子形式被胚细胞吸收,其吸收具有　　　　　　性。 

(3)上表包含了多组对照实验,请写出各组实验相应的结论:

①甲组与乙组对照表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

②甲组与丙组对照表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

③甲组与丁组对照表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)种子的胚乳中可能含有一定量的 Mg,会影响实验结果

(2)选择

(3)①Mg是合成叶绿素所必需的元素　②叶绿素的合成需要光照　③叶绿素的合成需要适宜的温度

解析:(2)培养基中的各种矿质元素以离子形式被胚细胞吸收,其吸收具有选择性。

(3)由实验结果可知,甲组为对照组,与其他三组分别构成对照实验。甲组与乙组的培养基不同,即是否含有Mg,Mg是合成叶绿素必需的元素,细胞对Mg的吸收具有选择性;甲组与丙组相比较,不同的是有无光照,在没有光照的条件下,不能形成叶绿素,所以光照是合成叶绿素必需的条件;甲组与丁组相比较,不同的是温度,甲组的温度较为适宜,而丁组的温度较低,所以丁组合成的叶绿素较少。

4.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。依据叶色变化判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缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。

(1)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。

(2)实验材料:正常生长的黄瓜幼苗。

(3)实验假设:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)实验步骤:

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烧杯中加入完全培养液,B烧杯中加入等量　　　　　　　　　　　,置于相同且适宜的条件下培养,培养到两组黄瓜幼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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)实验结果预测:

①A、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,不是由类胡萝卜素缺乏所致;

② 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 

答案:(3)缺磷导致类胡萝卜素缺乏,引起叶色暗绿

(4)同一品种且长势相近、苗龄相同　仅缺磷的完全培养液　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

(5)②A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,是由类胡萝卜素缺乏所致

解析:根据题中的实验目的,可确定该实验的假设:缺磷导致类胡萝卜素缺乏,引起叶色暗绿。利用溶液培养法来培养黄瓜幼苗,实验时要遵循对照原则和单一变量原则。等到完全培养液和仅缺磷的完全培养液中黄瓜叶片出现颜色差异时,进行色素的提取和分离实验,最终通过比较色素带的宽度和颜色的深浅来确定假设是否成立。