【备考2026】高考生物一轮复习资源：第3单元 课时练12 捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索（课时精练）（学生版）

这是一份【备考2026】高考生物一轮复习资源：第3单元 课时练12 捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索（课时精练）（学生版），共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
选择题1～4题，每小题5分，5～14题，每小题6分，共80分。
一、选择题
1．(2024·皖南八校第一次联考)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．实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片
B．滤纸条自上而下第四条色素带为黄绿色的叶绿素b
C．色素提取的原理是四种色素在无水乙醇中的溶解度不同
D．色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关
2．(2025·福建名校联盟联考)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。某同学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，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析正确的是( )
A．分离后的色素3对应的条带颜色为黄绿色
B．色素1、2、3、4分布于叶绿体中，色素5则分布于植物的液泡中
C．色素1、2主要吸收红光和蓝紫光，色素3、4主要吸收蓝紫光
D．可以使用95%乙醇和无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行分离
3．(2024·天津蓟州区一模)如图表示利用纸层析法分离新鲜菠菜叶中光合色素的实验示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．实验所用吸水纸的干燥度不影响实验的结果
B．①和②对应的色素主要吸收蓝紫光和红光
C．①～④对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b
D．若在研磨叶片时没有加入二氧化硅，则得不到任何色素环
4．(2024·江苏百校联考)如图所示，测定新鲜菠菜叶片中提取的色素的吸收光谱，下列相关说法正确的是( )
A．吸收光谱中红光和蓝紫光区域较为明亮，绿光区域较暗
B．若在提取色素时没有加入碳酸钙，则吸收光谱的红光区域会变亮
C．若在提取色素时研磨不充分，则吸收光谱的红光和蓝紫光区域都变暗
D．提取的色素放置一段时间后实验效果变差，主要原因是色素的挥发
5．(2024·皖豫名校联盟联考)叶绿素分子中的Mg2＋容易被H＋替换，导致其分子结构被破坏，因此在进行“光合色素提取和分离”的实验中，要使用适量CaCO3对叶绿素进行保护。下列有关叙述错误的是( )
A．推测叶绿体基质的pH略高于细胞质基质的pH
B．以正常生长的紫叶李的叶片为材料无法提取和分离到光合色素
C．用缺乏Mg2＋的培养液长期培养植物会使其光合作用能力下降
D．实验中每次画滤液细线都要等上一次所画的滤液细线晾干后再进行
6．(2025·重庆渝中区巴蜀中学月考)有科学家提出，由于林冠层上部叶片的遮蔽影响了下部叶片对光的捕获，可通过降低叶片的叶绿素含量以提高林冠层的整体光合作用速率。根据此假设，降低叶片叶绿素含量后，下列叙述错误的是( )
A．红光和蓝紫光可更多地到达林冠层下部叶片
B．叶肉细胞中用于合成光合作用相关酶的氮元素减少
C．林冠层上部叶片光合速率降低，下部叶片光合速率提高
D．改变林冠层的叶片角度也能实现相似的效果
7.叶绿体中的类囊体有两种存在形式。一种是多个垛叠在一起形成基粒；另一种没有发生垛叠，贯穿在两个或两个以上基粒之间，被称为基质类囊体，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．两种类囊体相互连接形成了一个连续的膜系统
B．两种类囊体的比例会影响叶绿体对光能的捕获和转化
C．基粒类囊体的存在可以大大增加受光面积，提高光能利用率
D．基质类囊体上镶嵌有许多酶，是进行光合作用暗反应的场所
8．(2024·山东新高考联合体联考)下列关于光合作用探究历程的说法，错误的是( )
A．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能并释放氧气
B．希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素全部来自水
C．阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随
D．卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中碳的途径
9．(2024·襄阳二模)如图所示，将草酸铁(含Fe3＋)加入含有离体叶绿体的溶液中，除去空气并给予适宜的光照后，溶液颜色发生变化并产生氧气。在相同条件下，不添加草酸铁时，则不产生氧气。下列有关论述正确的是( )
A．可通过差速离心法提取叶绿体并置于蒸馏水中保存
B．相较于蓝紫光，绿光照射使叶绿体释放氧气量更多
C．颜色变化是由于Fe3＋被还原，Fe3＋相当于叶绿体基质内的NADH
D．实验说明叶绿体中氧气的产生过程与糖类的合成过程相对独立
10．(2025·来宾质检)在光合作用发现过程中，科学家卡尔文做出了重要贡献。卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间，然后用甲醇(可杀死小球藻)分别处理并取样，最后根据标记化合物出现情况，确定生成物质的先后次序。下列有关说法正确的是( )
A．在卡尔文的实验过程中，不产生氧气，也不消耗氧气
B．该实验过程应该在无氧环境中进行，以排除干扰
C．若要确定第一个生成的物质，光照时间应延长
D．含有14C的物质，主要存在于叶绿体基质中
11．纸层析法分离叶绿体色素时，迁移率(Rf)可用于各色素的鉴定，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中色素层析结果(部分数据，单位：cm)。下列相关叙述正确的是( )
A.色素3的迁移率(Rf)为0.2，若植物体缺镁，该色素含量会增加
B．在层析液中溶解度最小的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4
C．能够吸收蓝紫光的只有色素1和色素2，能够吸收红光的只有色素3和色素4
D．该实验所用的层析液中包含苯、丙酮、石油醚等成分
12．研究发现，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。如图为绿叶中色素的吸收光谱，其中②表示叶绿素b，③表示叶绿素a。下列叙述错误的是( )
A．叶片在640～660 nm波长光下释放氧气主要是叶绿素参与光合作用引起的
B．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C3的量增加
C．利用纸层析法分离色素时，②对应的条带离画线处最近
D．弱光下②的相对含量增高可能有利于植物对弱光的利用
13．(2022·湖北，12)某植物的2种黄叶突变体表型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量(单位：μg·g－1)，结果如表。下列有关叙述正确的是( )
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B．突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C．两种突变体的光合色素含量差异是不同基因的突变所致
D．叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
14．(2024·咸宁期末)将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(蓝色)、蔗糖和磷酸缓冲液(pH为7.3)的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。下列叙述正确的是( )
A．加蔗糖的目的是为叶绿体提供光合作用所需的原料
B．使DCIP由蓝色变成无色的物质是还原型辅酶Ⅰ
C．加入DCIP有可能降低叶绿体内C3的消耗速率
D．光照下水的分解过程发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上
二、非选择题
15．(20分)(2024·河北，19)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。
回答下列问题：
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中____________光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为____________和____________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的____________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)(6分)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用______________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是__________________________________________________。
(3)(4分)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为_______________________________________________________(答出两点即可)。
答案精析
1．C [为提高滤液中色素的浓度，实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片，A正确；叶绿素b呈黄绿色，且位于滤纸条的第四条色素带(自上而下)，B正确；光合色素提取的原理是四种色素易溶于有机溶剂无水乙醇，C错误；色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关，溶解度高的随层析液扩散得速度快，D正确。]
2．B [根据在层析液中的层析结果可知，色素1、2、3、4依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素3的条带颜色为蓝绿色，A错误；色素1、2、3、4分布于叶绿体中，色素5溶于水，为水溶性色素，因而可能存在于植物的液泡中，B正确；色素1、2依次为胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，色素3、4依次为叶绿素a、叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，C错误；可以使用95%乙醇和5%无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行提取，分离色素使用的是层析液，D错误。]
3．C [实验所用吸水纸的干燥度影响实验的结果，故应用干燥的吸水纸，A错误；溶解度越大，扩散的距离越远，因此，可以判断①～④对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，其中①和②主要吸收蓝紫光，B错误，C正确；在研磨时没有加入二氧化硅，则研磨不充分，结果各色素环均会变窄颜色变浅，D错误。]
4．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，对绿光吸收最少，所以吸收光谱中绿光区域较亮，红光和蓝紫光区域较暗，A错误；碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏，若没有加入碳酸钙，叶绿素被破坏，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，所以吸收光谱的红光区域会变亮，B正确；研磨不充分会使色素提取量减少，吸收的光减少，更多的光会穿过三棱镜，所以吸收光谱的红光和蓝紫光区域都变亮，C错误；提取的色素放置一段时间后实验效果变差，主要原因是色素被氧化分解，而不是挥发，D错误。]
5．B [Mg是组成叶绿素的元素，由题意可推测，叶绿体中的H＋浓度应较低，pH可能比细胞质基质的pH略高一点，以保证叶绿素结构的稳定性，A正确；正常生长的紫叶李可进行光合作用，叶片含有光合色素，能提取和分离到光合色素，B错误；实验中为了保证滤液细线直、齐、细，每次画滤液细线都要等上一次所画的滤液细线晾干后再进行，D正确。]
6．B [叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，降低(林冠层上部叶片)叶绿素的含量后，红光和蓝紫光可更多地到达林冠层下部叶片，以提高林冠层的整体光合作用速率，A正确；氮元素是叶绿素的组成元素之一，降低叶片叶绿素含量后，用于合成叶绿素的氮元素减少，用于合成光合作用相关酶的氮元素增多，B错误；降低叶片叶绿素含量后，林冠层上部叶片吸收的光能减少，光合速率降低，林冠层下部叶片接收到的光照增多，光合速率提高，C正确；改变林冠层的叶片角度，使下部叶片接收到更多的光照，也可以提高林冠层的整体光合作用速率，D正确。]
7．D [光合作用暗反应进行的场所是叶绿体基质，不是基质类囊体，D错误。]
8．B [希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移，B错误。]
9．D [可通过差速离心法提取叶绿体，但是不能置于蒸馏水中保存，否则会吸水涨破，A错误；相较于绿光，蓝紫光吸收量大，用蓝紫光照射使叶绿体释放氧气量更多，B错误；NADH是呼吸作用中的还原剂，颜色变化是由于Fe3＋被还原，Fe3＋不是还原剂，C错误；实验过程中除去了空气，说明叶绿体中氧气的产生过程与糖类的合成过程相对独立，D正确。]
10．D [小球藻进行光合作用的过程中，可以通过水的光解产生氧气，线粒体进行有氧呼吸的过程也会消耗氧气，A错误；卡尔文探究的是暗反应的过程，氧气对该实验没有明显干扰，不需要设置无氧环境，B错误；若要确定第一个生成的物质，应不断缩短光照时间，直到产物不再发生改变，可确定该产物是第一个生成的物质，C错误；暗反应的场所在叶绿体基质，以14CO2为原料生成的含有14C的物质主要存在于叶绿体基质中，D正确。]
11．D [根据实验1、2、3三组数据可求出，色素3的平均移动距离为(1.9＋1.5＋1.4)÷3＝1.6(cm)，而溶剂平均移动距离为8.0 cm，故Rf值为1.6÷8.0＝0.2，根据Rf的大小可知，色素3是叶绿素a，其化学元素组成有镁，若植物体缺镁，该色素含量会减少，A错误；根据Rf的大小可知，色素1移动距离最远，扩散速度最快，在层析液中溶解度最大，B错误；根据Rf的大小可知，色素1是胡萝卜素，色素2是叶黄素，色素3是叶绿素a，色素4是叶绿素b，叶绿素(色素3、4)主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素(色素1、2)主要吸收蓝紫光，C错误。]
12．B [由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，色素吸收的光能增多，光反应增强，产生的ATP和NADPH增多，短时间内C3的量减少，B错误。]
13．D [两种突变体之间并无生殖隔离，仍属同一物种，只是增加了遗传多样性，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量差异可能是同一基因向不同方向突变导致的，C错误。]
14．C [蔗糖使外界溶液具有一定浓度，这能避免叶绿体吸水涨破，而磷酸缓冲液(pH为7.3)具有使叶绿体中的酶保持活性等作用，A错误；水在光照下被分解，除产生氧气外，还产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，进而使DCIP由蓝色变成无色，B错误；加入DCIP有利于NADPH的消耗，而NADPH参与C3的还原过程，所以加入DCIP有可能降低叶绿体内C3的消耗速率，C正确；光照下水的分解过程发生在叶绿体类囊体薄膜上，D错误。]
15．(1)蓝 类囊体薄膜 C5 糖类 紫外光 (2)无水乙醇 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 (3)覆盖蓝膜，紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用
解析 (1)植物的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光，因此题述三种光中蓝光可被高效吸收。光合作用暗反应阶段C3还原的产物包括糖类和C5。据柱形图分析可知，与白膜覆盖相比，蓝膜覆盖和绿膜覆盖透过的紫外光较少，可以更好地减弱幼苗受到的辐射。(2)光合色素提取的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，所以可以用无水乙醇作为溶剂提取光合色素。根据色素的吸收光谱，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，两者都可以吸收蓝紫光，测定叶绿素的含量时，选择红光而不选择蓝紫光，可以避免类胡萝卜素对实验结果的影响。(3)高原环境紫外光强烈，覆盖蓝膜后，紫外光透过率降低，可降低紫外光对幼苗的伤害，此外，与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量最高，可以提高植物对光能的利用率，促进植物的光合作用。
项目
溶剂
色素1
色素2
色素3
色素4
实验组1
7.8
？
？
1.9
？
实验组2
8.2
？
？
1.5
？
实验组3
8.0
？
？
1.4
？
平均移动距离
8.0
7.6
？
？
0.8
迁移率(Rf)
无
0.95
0.53
？
0.10
植株类型
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素/类胡萝卜素
野生型
1 235
519
419
4.19
突变体1
512
75
370
1.59
突变体2
115
20
379
0.36
覆膜处理
叶绿素含量/(mg·g－1)
类胡萝卜素含量/(mg·g－1)
白膜
1.67
0.71
蓝膜
2.20
0.90
绿膜
1.74
0.65