高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 光合作用——光能的捕获和转换第1课时课后练习题

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解开光合作用之谜　叶绿体与光能的捕获(建议用时：40分钟)题组一　解开光合作用之谜1．在生命科学发展过程的经典实验中，未用到同位素标记法的是(　　)A．萨克斯证明光合作用的产物中有淀粉B．卡尔文发现的卡尔文循环C．光合作用产物O2中氧原子的来源D．分泌蛋白的合成与运输A　[萨克斯利用天竺葵证明叶片在光下能产生淀粉是将植物叶片的一部分曝光、另一部分遮光，即“半叶法”，该实验没有用同位素标记法，A符合题意。]2．现有四个实验装置，若要分别验证绿色植物产生O2需要光以及O2是由绿色植物释放的，则应选用的实验组合是(　　)A．②③和①② B．①②和①③C．②④和①③ D．②③和③④A　[实验中一定要遵循对照原则和单一变量原则，要验证绿色植物产生O2需要光，单一变量应是光的有无，应选用的实验组合是②③；要验证O2是由绿色植物释放的，单一变量是绿色植物的有无，应选用的实验组合是①②。]题组二　叶绿体与光能的捕获3．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bB．类胡萝卜素、叶绿素C．叶黄素、叶绿素aD．叶绿素、类胡萝卜素D　[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。]4．为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是(　　)A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液B　[水绵中的叶绿体通过光合作用释放氧气，光合作用需要光照和CO2，NaHCO3稀溶液可提供CO2，装片中不能有空气，否则好氧细菌均匀分布，无法根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功能。]5．(多选)叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，其内有关结构中分布着光合色素及有关的酶。下列关于叶绿体及色素的叙述中错误的是(　　)A．植物细胞都有叶绿体，叶绿体普遍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．叶绿体中的色素只吸收红光和蓝紫光进行光合作用ACD　[植物见光的绿色部位的细胞才有叶绿体，A错误；叶绿素包括两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，B正确；叶绿体的类囊体极大地扩展了受光面积，C错误；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光进行光合作用，D错误。]6．恩格尔曼用极细的光束照射到载有水绵和好氧细菌的载玻片上(下左图)，将装片(下右图)暴露在光下，结果如下图所示。关于该实验说法错误的是(　　)A．本实验结论是叶绿体在光照下可产氧B．水绵和好氧细菌实验前要进行饥饿处理C．光照的部位是该实验的自变量D．真空和黑暗是实验的两个无关变量B　[好氧细菌聚集在带状叶绿体周围说明光合作用的过程中有氧气释放出来，A正确；水绵和好氧细菌实验前不需要进行饥饿处理，B错误；题述实验的自变量是水绵的光照部位，C正确；光照部位是题述实验的自变量，实验设计的巧妙之一是将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常地进行，真空和黑暗是实验的两个无关变量，D正确。]7．下图1表示叶绿素分子以其侧链插入生物膜结构中，图2表示用分光光度计测定的叶绿素a分子对不同光的吸收值。请回答下列问题：(1)图1所示的生物膜为________。(2)叶绿素a主要吸收________________光。(3)有同学认为仅根据吸收光谱图并不能判断哪些波长的光对光合作用最有效(由在不同波长光的作用下的光合效率绘制成的图像称为作用光谱)。请用以下实验材料用具进行探究。实验材料及用具：水绵、好氧并可以游动的细菌、三棱镜、白色光源、显微镜等。实验原理：①水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气。②________________________________________________________。实验步骤：①取一些好氧并可以游动的细菌放在含有一条水绵的溶液中，制成临时装片。②将临时装片置于________的环境中。③将________的光投射到一段水绵上。④观察水绵不同部位聚集的好氧细菌的多少。图3实验结果及分析：根据上述实验结果，某同学画出了水绵的作用光谱与叶绿素a吸收光谱曲线，如图3所示：两者是否完全吻合？________，其原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)图1上面有叶绿素，应是类囊体膜。(2)由图2可知叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光。(3)实验原理：水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气，而好氧细菌会聚集在氧气含量高的部位，可以根据其聚集程度来判断氧气释放速率即光合效率。实验步骤：临时装片应放置在黑暗且无空气的环境中，然后将通过三棱镜的光投射到一段水绵上，观察水绵的聚集部位。实验结果与分析：由实验结果可知两者不完全吻合，因为在叶绿体中参与光合作用的色素除叶绿素a外，还有叶绿素b等其他色素，作用光谱反映的是这些光合色素共同作用的结果。[答案]　(1)类囊体膜　(2)红光和蓝紫(3)实验原理：②好氧细菌会聚集在氧气含量高的部位，可以根据其聚集程度来判断氧气释放速率即光合效率实验步骤：②黑暗无空气　③通过三棱镜实验结果及分析：不完全吻合　参与光合作用的色素除叶绿素a外，还有叶绿素b等其他色素，作用光谱反映的是这些光合色素共同作用的结果题组三　提取和分离叶绿体中的光合色素8．下列关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的叙述，正确的是(　　)A．应该在研磨叶片后立即加入碳酸钙，防止色素被破坏B．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线2～3次C．若滤液细线全部没入层析液，则无法观察到色素带D．在层析液中溶解度最高的叶绿素a在滤纸条上扩散得最快C　[在进行“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中，应该在研磨叶片之前加入碳酸钙，防止研磨过程中色素被破坏，A项错误；在画出一条滤液细线后，要待滤液干燥后，再在同一位置重复画溶液细线，使得滤液细线细、直、齐，而且色素含量较多，B项错误；若滤液细线全部没入层析液，就会溶解到层析液中，则无法观察到色素带，C项正确；在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素，在滤纸条上扩散得最快，D项错误。]9．某同学在做“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验时，为了确定无水乙醇、碳酸钙和二氧化硅的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如下图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的分析，不正确的是(　　)A．①可能是未加碳酸钙而得到的实验结果B．②可能是因用水取代了无水乙醇而得到的实验结果C．③可能是因未加二氧化硅而得到的实验结果D．绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，4种色素的溶解度相同D　[①组实验结果不理想的原因有可能是未加碳酸钙而使叶绿素分子被破坏，A项正确；色素能溶解在无水乙醇中，而不能溶于水，所以用水取代无水乙醇不能分离出色素带，B项正确；③中色素带较窄，分离出的色素少，原因可能是未加二氧化硅而使得研磨不充分，C项正确；绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，但是4种色素的溶解度不同，D项错误。]10．请回答下列有关“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验的问题：(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为________________________。(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的____________来判断条带的色素种类。(3)乙同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的丙同学的滤纸条上却色素分带明显。乙同学实验失败的原因可能是________________________________________________________________________。(4)若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是______________________________________________________________________。(5)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由叶片中某些色素降解造成的，丙同学则认为是某些色素含量增加所致。根据所学知识，如何设计实验来判断乙、丙两个同学的观点是否正确？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)叶绿素b呈黄绿色。(2)不同色素溶液的吸收光谱不同，以此可区分不同的色素。(3)若层析液触及滤液细线，则色素会溶解在层析液中，滤纸条上不能得到色素带。(4)缺Mg将导致无法合成叶绿素，但却不影响类胡萝卜素的合成。(5)可通过比较色素带的有无和宽度来判断。[答案]　(1)叶绿素b　(2)吸收光谱　(3)层析液触及滤液细线(4)缺Mg植物不能合成叶绿素(5)从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变黄的叶片和绿色鲜嫩的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行叶片中色素的提取和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片中各种色素的组成及含量后，得出结论11．(多选)如图甲为叶绿体结构模式图，图乙是图甲中部分结构放大后的示意图。下列相关叙述错误的是(　　)A．图甲所示结构主要通过内膜向内折叠增大膜面积B．图乙中的光合色素能有效吸收绿光使植物呈绿色C．图乙所示的膜结构位于图甲结构中的①或③处D．提取光合色素时常用无水乙醇作为溶剂ABC　[图甲结构为叶绿体，其主要靠囊状结构堆叠而成的类囊体来增大膜面积，A错误；图乙中的光合色素吸收绿光最少，绿光被反射出来使植物呈绿色，B错误；图乙所示膜结构上含有光合色素，所以是图甲中③类囊体膜的放大图，C错误；叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此常用无水乙醇作为提取溶剂，D正确。]12．如图为新鲜菠菜叶中4种色素的相对含量及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C　[本题以柱状图为载体，考查色素的提取和分离实验，解答本题的关键是理解光合色素的提取和分离实验的原理。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，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，故可用无水乙醇溶解色素，B正确；发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是叶绿素a(乙)和叶绿素b(甲)，D正确。]13．下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是(　　)恩格尔曼的实验示意图　　　　萨克斯的实验示意图A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉B．两实验均需要光的照射C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气B　[两实验均需进行“黑暗”处理，但恩格尔曼的实验并非为了消耗细胞中原有的淀粉，而是为了用极微细的光束照射，A错误；两实验均需要光的照射，B正确；两实验中均设置了对照实验，萨克斯的实验中光照部分和遮光部分形成对照，C错误；恩格尔曼的实验可证明光合作用的产物有氧气，萨克斯的实验证明光合作用的产物有淀粉，D错误。]14．如图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程，下列相关叙述错误的是(　　)A．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色B．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域C．纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同D．在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大B　[韭菜色素滤液能分离出橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，而韭黄色素滤液只能分离出橙黄色和黄色，因此两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色，A正确；两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异是红光区域，B错误；纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快，C正确；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，因此不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大，D正确。]15．某科研人员研究不同遮光处理对白桦光合作用生理特性的影响结果如图。(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主要指标，叶绿素主要存在于白桦叶片的________________(具体部位)，通过上图的结果发现白桦叶绿素含量随____________而增加，提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于不断的合成和分解中。请从该角度去解释叶绿素含量增加的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)叶绿素b/叶绿素a的值可作为植物利用弱光能力的判断指标，研究人员发现遮光处理增大了白桦叶绿素b/叶绿素a的值。通过高中课本________________实验可以验证该结论。你的实验证据是____________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)叶绿素分布在叶绿体类囊体膜上。由图读出叶绿素含量随遮光程度的增加而增加。叶绿素含量的增加，可从叶绿素的合成和分解两个角度分析。(2)通过光合色素的提取和分离实验，比较遮光组和全光组叶片色素提取和分离后，黄绿色色素带(叶绿素b)与蓝绿色色素带(叶绿素a)宽度的比值可证明遮光处理增大了白桦树叶片中叶绿素b/叶绿素a的值。[答案]　(1)叶绿体类囊体膜　遮光程度的增加叶绿素的合成量变化不大，分解量减少(或叶绿素的合成量增加，分解量变化不大或叶绿素的合成量增加，分解量减少)(2)光合色素的提取和分离　滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值遮光组大于非遮光组不能正确分析绿叶中色素的提取和分离实验异常现象的原因16．在“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是(　　)①加入的丙酮太多　②用无水乙醇代替丙酮　③研磨时没有加入CaCO3　④研磨时没有加入SiO2　⑤选取的叶片的叶脉过多，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．①②③⑦ B．①②④⑤C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥C　[加入的丙酮太多，色素的浓度降低，则色素带颜色较淡，①正确；无水乙醇和丙酮都能提取色素，使用两种溶剂得到的结果基本相同，②错误；研磨时没有加入CaCO3，会使部分叶绿素分子被破坏，③正确；研磨时没有加入SiO2，可能会导致研磨不充分，色素没有充分提取，④正确；选取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少，则同质量的绿叶中所含色素少，⑤正确；在画滤液细线时，应等滤液干燥后再在同一位置重复画溶液细线，画滤液细线次数太少，会使滤纸上的色素量少，也会导致滤纸条上色素带颜色较浅，⑥正确；使用放置数天的菠菜叶，部分色素已经被破坏，叶片中所含色素少，会导致色素带颜色较淡，⑦正确；故符合题意的有①③④⑤⑥⑦。]