捕获光能的色素和结构

第5章细胞的能量供应和利用捕获光能的色素和结构一、绿叶中色素的提取和分离1．提取绿叶中的色素(1)原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。(2)实验用品及作用[连线](3)实验步骤：2．分离绿叶中的色素(1)原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。(2)实验步骤：二、色素的种类及叶绿体的结构和功能1．色素的种类、含量、颜色及吸收光谱[填表]种类叶绿素(占3/4)类胡萝卜素(占1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色吸收光谱主要吸收红光和蓝紫光主要吸收蓝紫光2.叶绿体的结构和功能(1)分布：主要分布在植物的叶肉细胞内。(2)形态：扁平的椭球形或球形。(3)结构：(4)功能：绿色植物进行光合作用的场所。1．下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的分析，正确的是（

）A．无水乙醇和层析液分别用于分离色素、提取色素B．CaCO3和SiO2均有利于防止色素分子被酸破坏C．画滤液细线要细、匀，画线后应立即重复画线1次D．在滤纸条上扩散速度最快的色素主要吸收蓝紫光【答案】D【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。③各物质作用：无水乙醇或丙酮用于提取色素；层析液用于分离色素；二氧化硅使研磨得充分；碳酸钙防止研磨中色素被破坏。④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第二宽），色素带的宽窄与色素含量相关。【详解】A、无水乙醇用于提取色素，而层析液用于分离色素，A错误；B、CaCO3利于防止色素分子被酸破坏，SiO2有利于研磨充分，B错误；C、画滤液细线要细、均匀，画线后等待滤液细线干燥后再重复画线1～2次，C错误；D、滤纸条上扩散最快的色素是胡萝卜素，其主要吸收蓝紫光，D正确。故选D。2．如图表示叶绿体纸层析分离结果，正确的是（

）A．①呈黄色B．②含量最高C．③为叶绿素D．④移动最慢【答案】B【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同。【详解】最后的结果是观察到四条色素带，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），则①是叶绿素b，呈黄绿色；②是叶绿素a，呈蓝绿色，含量最高；③是叶黄素，呈黄色；④是胡萝卜素，溶解度最大，移动最快。B正确，ACD错误。故选B。3．下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验原理的叙述中，错误的是（

）A．加入少许二氧化硅可使绿叶研磨充分B．加入少许碳酸钙可防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏C．叶绿体中的色素可溶解在层析液中D．溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得慢【答案】D【分析】1、色素提取和分离过程中几种化学物质的作用：（1）无水乙醇作为提取液，可溶解绿叶中的色素。（2）层析液用于分离色素。（3）二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。（4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。2、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。滤纸条从上到下依次是：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）。【详解】A、二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分，A正确；B、加入少许碳酸钙可防止在研磨时色素被破坏，B正确；C、色素不溶于水，能溶于有机溶剂，所以叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂，也能溶解于层析液中，C正确；D、各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快，D错误。故选D。4．下图为某真核细胞内二种具有双层膜细胞器的结构（部分）示意图，有关分析错误的是（

）A．图a表示线粒体，其内膜向内腔折叠，增大了膜面积B．图b表示叶绿体，其内具有少量的DNA和RNAC．图a、b中内、外膜化学成分无明显差异D．图a、b代表的细胞器均与能量转化有关【答案】C【分析】分析题图：图a内膜向内折叠形成嵴，表示线粒体；图b内膜光滑，有类囊体，表示叶绿体。【详解】A、图a表示线粒体，内膜向内折叠形成嵴，增大了膜面积，可以附着与有氧呼吸有关的酶，A正确；B、图b表示叶绿体，属于半自主性细胞器，其内具有少量的DNA和RNA，B正确；C、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，含有与有氧呼吸有关的酶，与线粒体外膜的成分有明显差异；而叶绿体的内外膜成分相似，C错误；D、a表示线粒体内膜，b表示叶绿体，图a、b代表的细胞器均与能量转化有关，D正确。故选C。5．下图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤，有关叙述错误是（

）A．实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙B．步骤甲为增加滤纸上色素的量需连续划3至4次滤液细线C．步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏D．步骤丙中的滤纸条上最上面的一条色素带的颜色是橙黄色【答案】B【分析】据图分析，甲表示画滤液细线，乙表示提取色素，丙表示分离色素，丁表示过滤。【详解】A、据图分析，甲表示画滤液细线，乙表示提取色素，丙表示分离色素，丁表示过滤，则实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙，A正确；B、为了增加滤纸上色素的量，在进行③时，需要划3至4次滤液细线，但是需要等到上次划线干了之后进行，不能连续操作，B错误；C、乙表示提取色素，步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏，C正确；D、步骤丙中的滤纸条上最上面一条色素带是胡萝卜素，其颜色是橙黄色，D正确。故选B。6．枫叶呈现的颜色是叶绿体中类囊体膜上的光合色素和液泡中的花青素（红色）共同作用的结果。下列关于色素的叙述正确的是（）A．枫叶中的花青素与光合色素都不溶于水B．应用无水乙醇分离枫叶中的光合色素C．秋天枫叶变红时，叶肉细胞中光合色素含量低于花青素含量D．蓝细菌的细胞质基质中含有大量叶绿素和藻蓝素【答案】C【分析】1、光合色素的提取原理：用无水乙醇提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）。2、光合色素的分离原理：绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。【详解】A、枫叶中的花青素是水溶性的色素，易溶于水；光合色素是脂溶性的色素，不易溶于水，A错误；B、光合色素易溶于有机溶剂中，所以可以用无水乙醇提取光合色素；分离色素用层析液，层析液是由20份在60~90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成，B错误；C、光合色素中的叶绿素呈现绿色，类胡萝卜素呈现黄色，液泡中的花青素呈现红色，秋天枫叶变红时，叶肉细胞中光合色素含量低于花青素含量，C正确；D、蓝细菌的光合片层中含有叶绿素和藻蓝素，D错误。故选C。7．如图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是（

）A．①具有选择透过性功能B．吸收光能的色素分布在②上C．与光合作用有关的酶只分布在③中D．叶绿体具有双层膜【答案】C【分析】由图可知，①为叶绿体外膜，②为类囊体，③为叶绿体基质，叶绿体外膜属于生物膜，具有选择透过性功能。【详解】A、①是叶绿体外膜，属于生物膜，具有选择透过性，A正确；B、吸收光能的色素分布在②类囊体薄膜上，B正确；C、②类囊体薄膜和③叶绿体基质中均有与光合作用有关的酶，C错误；D、叶绿体是具有双层膜（外膜和内膜）的结构，D正确。故选C。8．下图是用新鲜菠菜进行的绿叶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、B、C为无水乙醇10mL、少量的二氧化硅、少量的碳酸钙，其中无水乙醇的作用是(2)正常情况下，图中步骤②收集到的滤液的颜色是色。(3)图中步骤③制备滤纸条时，对滤纸的处理:将干燥的定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条的一端，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。(4)图中步骤④出现的明显错误是.(5)正常情况下，四种色素能分离的原理是:四种色素在层析液中的不同，随层析液在滤纸上扩散的速度不同，一段时间后，四种色素就分离了。【答案】(1)溶解提取色素(2)绿（或深绿）(3)剪去两角(4)层析液没及了滤液细线(5)溶解度【分析】1、叶绿体色素的提取和分离实验：①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素。②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。③各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。2、色素的作用：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。【详解】（1）色素能溶解在酒精等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素。（2）向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入适量无水乙醇，然后迅速、充分地研磨，迅速过滤，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗且漏斗基部放脱脂棉进行过滤，将滤液收集到试管中，收集到的滤液的颜色是绿（或深绿）。（3）将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。（4）将适量层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液，步骤④中层析液没及了滤液细线。（5）分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。9．下列有关酶、呼吸作用、色素提取等实验的描述，不正确的是（

）A．探究唾液淀粉酶催化淀粉分解的过程中用碘液检验，实验组不变蓝色B．探究温度对酶活性的影响的实验可利用过氧化氢和过氧化氢酶为材料C．探究酵母菌的呼吸方式不可以用是否产生CO2来确定D．用纸层析法分离菠菜滤液中的色素时，橙黄色的色素带距离滤液细线最远【答案】B【分析】1、纸层析法分离色素的原理是：色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大，随着层析液扩散的速度越快，反之则越慢。2、酵母菌的新陈代谢类型是异养兼性厌氧型，其有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳。【详解】A、探究唾液淀粉酶催化淀粉分解的过程中用碘液检验，对照组变蓝色，实验组不变蓝，A正确；B、由于温度会影响过氧化氢的分解，所以探究温度对酶活性的影响的实验不宜用过氧化氢和过氧化氢酶为材料，B错误；C、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，所以不能用是否产生CO2来确定细胞呼吸方式，C正确；D、用纸层析法分离菠菜滤液中的色素时，胡萝卜素（橙黄色）在层析液中的溶解度最大，随着层析液的扩散速度最快，所以橙黄色的色素带距离所画滤液细线最远，D正确。故选B。10．以新鲜菠菜叶为材料进行绿叶中色素的提取和分离实验，某小组得到如图所示结果。下列关于该结果的分析，正确的是（

）A．是正确操作后得到的理想结果B．可能研磨时未加入CaCO3导致C．可能研磨时未加入SiO2导致D．可能提取时加入过量的层析液【答案】B【分析】绿叶中色素分离原理：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液扩散的快，反之则慢。滤纸条上距离点样处由近到远的条带分别代表叶绿素b、叶绿素、叶黄素、胡萝卜素。【详解】AB、图中滤纸条上距离点样处由近到远的条带分别代表叶绿素b、叶绿素、叶黄素、胡萝卜素，绿叶中叶绿素含量高于类胡萝卜素，图中显示类胡萝卜素含量高于叶绿素，不是正确操作后得到的理想结果，可能是研磨时未加入CaCO3导致叶绿素被分解，也可能取的是发黄的叶片，A错误，B正确；C、研磨时未加入SiO2导致研磨不充分，各种色素含量均下降，但叶绿素含量应始终高于类胡萝卜素，C错误；D、提取时加入过量的层析液不会导致类胡萝卜素含量高于叶绿素，D错误。故选B。11．羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是（

）A．羽衣甘蓝的叶色丰富多变可能与色素在不同的温度、pH值下发生变化有关B．色素1在层析液中的溶解度最大，且在1、2、3、4四种色素中含量最少C．色素1、2、3、4存在于类囊体上，色素5存在于液泡中，均能转换光能D．图二和图三实验结果对照，说明色素14是脂溶性，色素5具有水溶性【答案】C【分析】叶绿体中的色素为脂溶性，可溶于脂质中，同时也可溶于乙醇中，用可乙醇提取叶绿体中的色素；液泡中的色素为水溶性，可用水提取和分离。只有少数处于特殊状态下的叶绿素a才能转换光能【详解】A、根据题意“羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植”，可知羽衣甘蓝的叶色丰富多变可能与色素在不同的温度、pH值下发生变化有关，A正确；B、据图可知，色素1距离点样点最远，其随层析液在滤纸上扩散的速度最快，故色素1在层析液中的溶解度最大，色素1是胡萝卜素，它在1、2、3、4四种色素中含量最少，B正确；CD、根据图二可知，色素1、2、3、4可随层析液在滤纸上扩散，是脂溶性的光合色素，位在于类囊体上；根据图三可知，色素5可随蒸馏水在滤纸上扩散，是水溶性色素，存在于液泡中。只有光合色素才能转换光能，C错误，D正确。故选C。12．在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环，如下图。下列说法错误的是（

）A．提取色素时加入少许CaCO3保护色素和少许SiO2有助于充分研磨B．若提取的是缺镁叶片中的色素，则①②两圈色素环颜色较淡C．①色素溶解度最高，③色素含量最多D．②色素环呈现黄色，③色素环呈现蓝绿色【答案】B【分析】色素分离实验的原理是色素在层析液中溶解度不同，溶解度从大到小依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。溶解度越大，色素随层析液在滤纸扩散的速度越快。【详解】A、提取色素时加少许SiO2可使研磨更充分，加少许CaCO3可保护色素，A正确；B、镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环为叶绿素a、叶绿素b的颜色较淡，B错误；C、①色素环在最外层，溶解度高，扩散最快，为胡萝卜素；③色素环条带最宽，含量最多，为叶绿素a，C正确；D、②色素环为叶黄素，呈现黄色，③色素环为叶绿素a，呈现蓝绿色，D正确。故选B。13．下表是与高中生物实验有关的内容，请回答相关问题：组别实验材料实验试剂实验目的A杨树根的永久装片——高倍镜的使用B新鲜菠菜叶无水乙醇（丙酮）、、层析液观察叶绿体中的色素C糖尿病患者的尿液斐林试剂观察特定颜色D花生子叶苏丹Ⅲ鉴定花生子叶中的脂肪(1)A组实验中用同一个显微镜观察了同一装片四次，每次仅调整目镜或物镜、细准焦螺旋，结果如甲图所示，其中视野最暗的是。(2)B组实验中还需要加入的物质是，其作用是。乙图表示B组实验新鲜菠菜叶中四种色素在滤纸条上的分离结果，其中色素带c是，呈现为色。(3)若该患者尿糖，C组实验观察到特定的颜色是，用正常人的尿液重复实验观察到的颜色是。(4)做D实验时，可在显微镜的视野下观察到色的脂肪颗粒。【答案】(1)D(2)CaCO3防止研磨中色素被破坏叶绿素a蓝绿(3)砖红色蓝色(4)橘黄【分析】1、显微镜放大倍数越大，视野越暗，放大倍数越小，视野越亮。2、叶绿素的提取和分离试验中，为防止研磨中色素被破坏，试验中还需要加入的试剂是CaCO3。分离色素的原理是根据色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的在滤纸条上扩散速度最快，滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，颜色依次是：橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。3、糖尿病病人的尿液中含有葡萄糖，葡萄糖为还原性糖，故会和斐林试剂发生反应呈现砖红色，而正常人的尿液中不含葡萄糖，但会呈现试剂的颜色，故呈蓝色。【详解】（1）A组实验中用同一个显微镜观察了同一装片四次，根据显微镜放大倍数越大，视野越暗，放大倍数越小，视野越亮可知，视野最暗的应是放大倍数最大的图D。（2）B组实验为绿叶中色素的提取和分离，为防止研磨中色素被破坏，实验中还需要加入的物质是CaCO3。分离色素的原理是根据色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散速度最快，而色素带的宽窄取决于色素的含量，滤纸条从左到右依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，故色素带c是叶绿素a，呈现蓝绿色。（3）C组实验中，糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，故会和斐林试剂发生反应呈现砖红色，正常人的尿液中不含葡萄糖，但会呈现试剂硫酸铜的颜色，故呈蓝色。（4）做D实验时，脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，可在显微镜的视野下观察到橘黄色的脂肪颗粒。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）叶绿体内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素，还有许多进行光合