版高考生物一轮复习必考教材实验七绿叶中色素的提取与分离生物 解析版.docx
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版高考生物一轮复习必考教材实验七绿叶中色素的提取与分离生物解析版
【师说考问】
考问1 实验原理
(1)提取:
绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水,可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离:
各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,从而使各种色素相互分离。
考问2 实验步骤
提取色素:
称取5g绿叶,剪碎,放入研钵中→加入少量SiO2、CaCO3和10mL无水乙醇→研磨→过滤→将滤液收集到试管内并塞严试管口
↓
制备滤纸条:
将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条,将滤纸条一端剪去两角,在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线
↓
画滤液细线:
用毛细吸管吸取少量的滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细线,待滤液干后,再画一两次
↓
分离色素:
将适量的层析液倒入试管中,将滤纸条轻轻插入层析液中→用棉塞塞紧试管口,装置如右图所示
↓
观察结果:
滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带
[深度思考]
(1)为什么需要选用新鲜绿色的叶片做实验材料?
提示:
新鲜绿色的叶片中色素含量高,从而使滤液中色素含量较高,实验效果明显。
(2)为什么研磨时要迅速?
为什么研磨时要加入少量的CaCO3和SiO2?
提示:
叶绿素不稳定,易被破坏,因此研磨要迅速、充分,以保证提取较多的色素。
二氧化硅破坏细胞结构,使研磨充分;碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。
(3)为什么盛放滤液的试管管口加棉塞?
提示:
防止乙醇挥发和色素氧化。
(4)滤纸为什么需预先干燥处理?
在制备滤纸条时,为什么将一端的两个角剪掉?
提示:
干燥处理的目的是使层析液在滤纸上快速扩散;剪掉两角的目的是防止层析液沿滤纸边缘扩散过快,从而保证色素带分离整齐。
(5)为什么画滤液细线要直、细、匀,而且待滤液细线干燥后再重复画一两次?
提示:
画滤液细线要直、细、匀的目的是使分离出的色素带平整不重叠;滤液细线干燥后再重复画一两次,使分离出的色素带清晰分明。
(6)在层析时,为什么不能让滤液细线触及层析液?
提示:
滤纸条上的滤液细线触及层析液,会使色素直接溶解到层析液中,结果使滤纸条上得不到色素带。
(7)分析滤纸条上色素带宽窄不同的原因。
提示:
不同种类的色素在绿叶中的含量不同,含量多的色素带宽,反之色素带窄。
(8)如图是实验得到的色素在滤纸条上的分布图示,分析比较各种色素的含量及其在层析液中的溶解度的大小。
提示:
①色素含量:
叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
②溶解度大小:
胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。
【题组跟进】
高考题组——研考向
教材实验的基础考查
1.[2016·江苏卷,17]下列用新鲜菠菜叶进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是( )
A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素
B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素
C.为获得10mL提取液,研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好
D.层析完毕后应迅速记录结果,否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失
解析:
CaCO3可防止酸破坏叶绿素,应在研磨时加入,A错误;即使菜叶剪碎不够充分,但色素种类并没有减少,也可提取出4种光合色素,B正确;由于乙醇挥发,故为获得10mL提取液,研磨时应加入多于10mL乙醇,C错误;叶绿素条带会因色素分解而淡化、消失不会随层析液挥发消失,D错误。
答案:
B
2.
[2015·江苏卷改编]为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。
下列叙述错误的是( )
A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D.画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次
解析:
由图示可知,强光下,Ⅲ、Ⅳ表示的叶绿素色素带变窄,说明叶绿素含量降低,A项对;由图可知,强光下明显叶绿素含量低类胡萝卜素含量增加,可见类胡萝卜素含量增加利于植物抵御强光照,B项对;Ⅲ是叶绿素a,Ⅳ是叶绿素b,都是主要吸收蓝紫光和红光,但吸收光谱的吸收峰波长不同,C项对;画滤液线时,滤液在点样线上画2~3次,D项错。
答案:
D
3.[2018·全国卷Ⅱ,30节选]为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。
据图回答问题:
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是________________________________________________________________________。
解析:
(3)绿叶中的叶绿素等光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,可以用无水乙醇提取叶绿素。
答案:
(3)无水乙醇
教材实验的拓展考查
4.[经典高考]中国的饮食讲究“色香味”,颜色会影响消费。
小李同学拟研发“绿色”食用色素,他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品,配成一定浓度的溶液,于室温(约25℃)下进行实验,方法和结果如下表。
实验组号
叶绿素溶液/mL
调pH至
处理时间/min
溶液颜色
①
3.0
Y
10
绿色
②
3.0
7.0
10
绿色
③
3.0
6.0
10
黄绿色
④
3.0
5.0
10
黄褐色
注:
叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果,请回答问题。
(1)提取食用叶绿素的X应该为________________,原因是__________________。
(2)表中Y应该为________,原因是________________________________________________。
(3)若用作食品色素,天然叶绿素色素不适用于________食品,否则________________________________________________________________________。
(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素,请你提供检测方法并写出主要步骤。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
叶绿素易溶于有机溶剂,如丙酮或无水乙醇中;探究pH对叶绿素稳定性的影响时,要有酸性、中性和碱性等不同条件;由表格信息可知,酸性条件下可使叶绿素变成黄褐色;可借鉴课本中色素的分离方法进行色素种类的鉴定。
答案:
(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精) 叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响
(2)8.0 实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响
(3)酸性 由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质
(4)纸层析法,其主要步骤:
①制备滤纸条,②画色素滤液细线,③用层析液分离色素,④观察色素带
[师说技巧] 明确题干信息,抓准自变量
题意明确提出:
“探究pH对叶绿素稳定性的影响”,显然告诉我们实验的自变量是“pH”;据表中信息可以看出因变量是色素的“颜色”;本实验采用设计pH梯度进行定量探究。
分析表格可知,②③④组的pH相差1.0,可推断pH梯度值是1.0,因此实验组①的pH应是8.0。
为保证实验结果准确性,不同实验组叶绿素溶液的量及处理时间都要严格遵循等量原则和单一变量原则。
模拟题组——预趋势
实验基础考查
1.[经典]下列关于叶绿体内色素提取和分离实验的说法,不正确的是( )
A.实验中需要加入SiO2进行研磨,以破碎细胞和叶绿体
B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止叶绿素被破坏
C.色素分离后在滤纸条上形成的4条色素带从上至下分别呈橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
D.色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
解析:
滤纸条上色素带的宽度反映了色素的含量,D不正确。
答案:
D
2.[2019·江苏淮安模拟]甲、乙、丙、丁四位同学,在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料,用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时,由于操作不同,而得到了以下四种不同的层析结果。
下列分析,错误的是( )
A.甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液
B.乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多
C.丙可能是正确操作得到的理想结果
D.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
解析:
叶绿体中的色素属于有机物,易溶于无水乙醇等有机溶剂,难溶于水,所以不能用蒸馏水作提取液和层析液,A正确;乙中每种色素都有,但含量很少,可能是无水乙醇过多,色素浓度太低导致的,B正确;丙中每种色素都有,但是胡萝卜素和叶黄素含量较多,叶绿素a和叶绿素b含量较少,这不应该是正确操作得到的理想结果,C错误;丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少,可能是研磨时未加入CaCO3破坏了叶绿素,因为与类胡萝卜素相比,叶绿素更易受到破坏,D正确。
答案:
C
实验综合考查
3.[经典模拟]某生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别,选择了新鲜菠菜的“绿叶”、“嫩黄叶”,做“绿叶中色素的提取和分离”实验。
实验结果如右图,下列判断正确的是( )
选项
组别
滤纸条编号
判断依据
A
绿叶组
甲
叶绿素a带和叶绿素b带较宽
B
嫩黄叶组
甲
叶绿素a带和叶绿素b带较宽
C
绿叶组
乙
上起的第一和第二条带较窄
D
嫩黄叶组
乙
上起的第一和第二条带较窄
解析:
绿叶比嫩黄叶含有更多的叶绿素a和叶绿素b。
在滤纸条上,上起的第三和第四条带分别代表叶绿素a和叶绿素b,绿叶组中叶绿素a和叶绿素b所代表的两条色素带更宽。
答案:
A
4.[创新题]将在黑暗中放置一段时间的叶片均分为4块,置于不同的试管中,按下表进行实验,着色最浅的叶片所在的试管是( )
试管编号
①
②
③
④
实验处理
CO2溶液
+
+
+
+
光照
白光
蓝光
红光
绿光
碘液
+
+
+
+
注:
“+”表示具有该条件。
A.① B.②
C.③D.④
解析:
绿叶中色素吸收绿光最少,植物在绿光下合成的淀粉最少,故与碘液反应着色最浅。
答案:
D
光合作用的探究历程及过程(国考5年5考)
(全国卷:
2018全国卷Ⅱ、Ⅲ;2017全国卷Ⅱ;2016全国卷Ⅱ;2014全国卷;
地方卷:
2018海南、北京卷;2017海南卷;2016天津卷;2015安徽、福建、浙江卷;
2014安徽、广东、山东、浙江卷)
【师说考问】
考问1 下图是光合作用过程,据图回答:
(1)色素的功能是吸收、传递、转化光能。
(2)光反应
(3)暗反应
(4)反应式及元素去向分析:
①反应式:
(以生成C6H12O6为例):
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O。
②同位素标记元素转移途径:
H:
3H2O
[3H]
(C3H2O)。
C:
14CO2
14C3
(14CH2O)。
O:
(5)光反应中光能转化成的活跃化学能仅贮存于ATP中吗?
不是。
除ATP外,还贮存于[H]中。
(6)光反应产生的[H]与细胞呼吸产生的[H]是否为同一类物质?
光反应产生的[H]为NADPH(还原型辅酶Ⅱ),细胞呼吸产生的[H]为NADH(还原型辅酶Ⅰ)。
考问2 环境因素骤变对物质含量动态变化的判断
(1)当外界条件改变时,短时间内将直接影响光合作用中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)的含量,其含量变化可以采用如图分析:
根据“变谁从谁入手”的方法进行分析,例如:
CO2供应正常,光照变弱时,C3化合物的含量变化。
(2)光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、(CH2O)合成量的影响及对应曲线图:
条件
过程变化
C3
C5
[H]和
ATP
模型分析
光照由强
到弱,CO2
供应不变
①过程减弱,
②③过程减弱,
④过程正常进行
增加
减少
减少
光照由弱
到强,CO2
供应不变
①过程增强,
②③过程增强,
④过程正常进行
减少
增加
增加
光照不变,
CO2由充
足到不足
④过程减弱,
①②③过程正
常进行,随C3
减少②③减弱,
①过程正常
减少
增加
增加
光照不变,
CO2由不
足到充足
④过程增强,
①②③正常进
行,随C3增加
②③增强,①过
程正常
增加
减少
减少
考问3 比较光合作用与有氧呼吸
能量
变化
光合作用
有氧呼吸
光能→化学能(储能)
化学能→ATP、热能(放能)
实质
合成有机物,储存能量
分解有机物、释放能量、供细胞利用
场所
叶绿体
细胞质基质和线粒体
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
联系
【题组跟进】
高考题组——研考向
光合作用中的经典实例拓展
1.[2017·海南卷,10]将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出。
下列相关说法,正确的是( )
A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B.若将叶绿体置于红光下,则不会有氧气产生
C.若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生
D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
解析:
光合作用的场所是叶绿体,离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气,A正确;叶绿体中的色素既能吸收红光,也能吸收蓝紫光,B、C错误;水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量,还能产生ATP,D错误。
答案:
A
2.[2013·海南卷]某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置48h后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。
在日光下照光一段时间,去除锡箔纸,用碘染色法处理叶片,观察到叶片有的部位出现蓝色,有的没有出现蓝色。
其中,没有出现蓝色的部位是( )
A.a、b和d B.a、c和e
C.c、d和eD.b、c和e
解析:
绿色植物光合作用合成淀粉,淀粉遇碘变蓝。
a处黄白色,没有叶绿素,不能进行光合作用;b处有叶绿体和光,能进行光合作用;c、e处遮光,不能进行光合作用;d处有叶绿素和光,能进行光合作用。
答案:
B
3.[经典高考]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
解析:
空气中有氧气,因此实验条件中不能有空气;光合作用需要光照和CO2,NaHCO3稀溶液可分解释放出CO2。
答案:
B
光合作用过程分析
4.[2018·海南卷,4]高等植物细胞中,下列过程只发生在生物膜上的是( )
A.光合作用中的光反应
B.光合作用中CO2的固定
C.葡萄糖分解产生丙酮酸
D.以DNA为模板合成RNA
解析:
高等植物细胞中,光合作用中的光反应只能发生在类囊体薄膜上,A正确;光合作用中CO2的固定发生在叶绿体基质中,B错误;葡萄糖分解产生丙酮酸发生在细胞质基质中,C错误;以DNA为模板合成RNA即转录过程,发生在细胞核和叶绿体基质中,D错误。
答案:
A
5.[2018·北京卷,3]光反应在叶绿体类囊体上进行。
在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。
该反应过程中( )
A.需要ATP提供能量
B.DCIP被氧化
C.不需要光合色素参与
D.会产生氧气
解析:
光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,有光时,产生氧气、NADPH和ATP,A错误,D正确;DCIP照光后由蓝色逐渐变为无色,是因为DCIP被[H]还原成无色,B错误;光合作用光反应阶段需要光合色素吸收光能,C错误。
答案:
D
6.[2016·海南卷,10]下列叙述错误的是( )
A.温度和光照会影响CO2的同化速率
B.光合作用中O2的产生发生在光反应阶段
C.光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应
D.土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖
解析:
温度影响酶活性,光照影响光反应,二者均会影响暗反应中CO2的同化速率,A正确;光反应分解水,产生O2,B正确;光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应,C错误;硝化细菌属于自养型生物,可以利用CO2和H2O合成糖类,D正确。
答案:
C
7.[2015·安徽卷,2]下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。
下列叙述正确的是( )
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.被还原的C3在相关酶的催化作用下,可再形成C5
D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
解析:
由图解可知,光反应产生的ATP和[H]参与C3的还原,而不参与CO2的固定,A、B错误;被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O),另一部分又形成了C5,C正确;光照强度变弱时,光反应产生的ATP和[H]减少,故短时间内C5含量会降低,D错误。
答案:
C
8.[2015·福建卷]在光合作用中,RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)―→2C3。
为测定RuBP羧化酶的活性,某学习小组从菠菜叶中提取该酶,用其催化C5与14CO2的反应,并检测产物14C3的放射性强度。
下列分析错误的是( )
A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D.单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
解析:
RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定,属于暗反应,其场所是叶绿体基质,A正确;暗反应有光、无光均可进行,B错误;实验中利用14C标记二氧化碳并检测产物放射性强度,即采用同位素标记法,C正确;单位时间内产物生成量可表示化学反应的催化效率,酶对化学反应的催化效率即为酶活性,D正确。
答案:
B
9.[2017·全国卷Ⅱ,29]下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题:
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是______________、_______________、_________________、___________________,[H]代表的物质主要是________________。
(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是
________________________________________________________________________。
解析:
(1)由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应,图中类囊体膜上发生水的光解,产生NADPH和①氧气;暗反应阶段消耗ATP和NADPH,产生②NADP+、③(ADP和Pi);暗反应过程为卡尔文循环,CO2+C5→2C3(二氧化碳的固定),所以④为C5。
呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基质,在第一阶段中,葡萄糖氧化分解成丙酮酸;呼吸作用的第二、三阶段的场所为D线粒体,在第二阶段中,乙酰辅酶A通过三羧酸循环转变为CO2和[H];在第三阶段中,[H]进入电子传递链(呼吸链),最后传递给氧,与之生成水。
呼吸作用中的[H]为还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
(2)植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有:
光合作用光反应阶段(A)有氧呼吸的三个阶段(C和D)。
(3)酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。
答案:
(1)O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH(或答:
还原型辅酶Ⅰ)
(2)C和D
(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
光合作用过程中条件改变中间产物含量的变化
10.[2014·全国卷Ⅰ]正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是( )
A.O2的产生停止
B.CO2的固定加快
C.ATP/ADP比值下降
D.NADPH/NADP+比值下降
解析:
用黑布将培养瓶罩住,光反应停止,氧气的产生停止,A项会发生;光反应停止,[H]和ATP的产生停止,导致暗反应C3的还原速度减慢,C3在叶绿体内积累导致二氧化碳的固定减慢,B项不会发生;光反应停止,ATP的生成减少,ATP/ADP比值下降,C项会发生;光反应停止,NADPH([H])的产生减少,NADPH/NADP+比值下降,D项会发生。
答案:
B
[题后归纳]
(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化,而非长时间。
(2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,[H]和ATP含量变化是一致的。
11.[2011·全国卷]在光照等适宜条件下,将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中,其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。
回答下列问题。
(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中,物质B的浓度比A的低,原因是________________________________________________________________________;
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,物质B浓度升高的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时,物质A的浓度将比B的________(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低),其原因是________________________________________________________________________。
解析:
(1)由题干提供的信息可推知,植物由1%CO2浓度环境转移到0.003%CO2浓度的环境中后,植物暗反应阶段的CO2固定速率减小,因此C3产生量减小,C5相对增加,由此可确定A为C3化合物,B为C5化合物。
(2)在CO2浓度为1%的环境中物质B的浓度(C5化合物)比A的低,原因是CO2浓度相对高,CO2固定与C3化合物的还原达到动态平衡,根据暗反应中CO2固定和C3化合物还原的反应式:
CO2+C5―→2C3;2C3
(CH2O)+C5,可知C3化合物分子数比C5化合物分子数多。
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,影
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