高考生物实验突破 专题07 绿叶中色素的提取和分离(含解析)-人教版高三全册生物试题

专题07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步骤
取材：称取5 g 新鲜绿叶 ↓
研磨：剪碎叶片，放入研钵中，加少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL 无水乙醇，
迅速、充分研磨 ↓
过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤 ↓
收集：用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞严 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步骤
制备滤纸条⎩⎪⎨⎪⎧
剪滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与直径的 滤纸条，并在一端剪去两角
↓
铅笔画线：在距滤纸条去角的一端1 cm 处用铅笔画一条细的横线
↓
画滤液细线⎩⎪⎨⎪⎧
取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液
↓
画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线
↓重复画线：待滤液干后，重复画细线1～2次
↓
分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)
轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口
↓
观察并记录结果：滤纸条上出现4条色素带
3.实验中的材料试剂及操作目的
考点一：实验的基本原理和过程分析
例一、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，得到了四种不同的层析结果(如图所示)。

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．丁可能是研磨时未加入CaCO3
【答案】 C
【解析】甲图中看不到色素带，叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以出现甲图结果可能是误用蒸馏水作提取液和层析液导致的，A项正确；乙图中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B项正确；丙图中每种色素都有，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，这不是正确操作得到的理想结果，C项错误；丁结果中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3，破坏了叶绿素类物质造成的，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D项正确。

考点二：实验异常现象分析
例一．在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为( )
A．①②③④B．②④①③
C．④②③①D．③②①④
【答案】 B
【解析】甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学由于未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应①；丁同学由于未加SiO2，导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应③。

易错点一收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。

②使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少。

③一次加入大量的无水乙醇，色素溶液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。

④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。

易错点二滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致。

易错点三滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。

易错点四滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。

挑战真题：
1.(2016·全国卷Ⅱ，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
【答案】 C
【解析】叶绿体中的色素能够溶解在包括无水乙醇在内的有机溶剂中，A正确；叶绿素分子中含有镁元素，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。

2.（2016·某某卷，17）下列用鲜菠菜进行色素提取、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10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL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
【答案】B
【解析】CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜中叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出4种光合作用色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时加入多于10 mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发消失，D错误。

3.(2015·某某卷，21)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，下图为滤纸层析
的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。

下列叙述正确的是(多选)( )
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
【答案】. ABC
【解析】本题主要考查光合色素的提取与分离，意在考查生物实验的相关知识，考查理解能力和综合运用所学知识分析问题的能力，难度较大。

A项对，由图示可知，强光下，Ⅲ、Ⅳ表示的叶绿素色素带变窄，说明叶绿体含量降低；B项对，类胡萝卜素可保护叶绿素免受强光降解；C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；D项错，画滤液线时，滤液在点样线上画2－3次。

挑战模拟题：
一、单选题
1.在绿叶中色素的提取和分离实验中，要使色素带清晰又整齐，下列哪项措施与之无关( )
A．定性滤纸要干燥
B．剪去滤纸条一端的两角
C．滤液细线要画得细、齐、直、均匀
D．盖上培养皿盖
【答案】D
【解析】使色素带清晰整齐的措施有定性滤纸要干燥，剪去滤纸条一端的两角，画滤液细线要画得细、齐、直、均匀，不让层析液触及滤液细线，这些都是为了保证同种色素随层析液扩散时速度一致，色素带整齐明显。

盖上培养皿盖是为了防止层析液挥发，与色素带清晰、整齐无关。

2.在“提取和分离叶绿体中的色素”实验中，正确的操作顺序应该是( )
A．进行纸层析→制取滤液→在滤纸条上画线→将实验材料研磨
B．制取滤液→进行纸层析→在滤纸条上画线→取滤液→再画线
C．将实验材料剪碎、研磨→在滤纸条上画线→制取滤液→进行纸层析
D．将实验材料剪碎、研磨→制取滤液→在滤纸条上画线→进行纸层析
【答案】D
【解析】首先应是提取色素，排除A项。

制备滤液时，需要先将实验材料剪碎、研磨，故答案为D。

3.下列对有关实验的描述中，错误的是( )
A．分离叶绿体中的色素时，不同色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同
B．用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程
C．观察叶片细胞的叶绿体时，先在低倍镜下找到叶片细胞再换高倍镜观察
D．甲基绿染液可使人口腔上皮细胞的细胞核呈绿色
【答案】B
【解析】紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程可以通过低倍镜观察到，因为液泡的体积比较大。

4.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列与之有关的叙述中，错误的是( )
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处
C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
【答案】D
【解析】图示为绿叶中色素分离的实验装置，所以应把层析液倒入培养皿中，灯芯起到传递层析液的作用，把色素滴到a处让其在定性滤纸上扩散，四个圆圈中扩散最慢的即为圆圈最小的，它应该是呈黄绿色的叶绿素b。

5.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。

实验结果如图，下列说法正确的是( )
A．①
B．②
C．③
D．④
【答案】A
【解析】绿叶较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。

6.如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离情况。

下列说法不正确的是( )
A．乙在滤纸条上最宽
B．四种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中
C．四种色素在层析液中溶解度最大的是甲
D．发黄的菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙
【答案】C
【解析】乙的相对含量最大，故其最宽。

色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的在滤纸条上扩散速度快，所以丁的溶解度最大，扩散最快；菠菜叶发黄是由于叶绿体中的叶绿素被破坏而呈现类胡萝卜素的颜色所致。

7.在圆形滤纸的中央点上，对叶绿体的色素滤液进行色素分离，会得到近似同心环的四个色素圈，排列在最外圈的色素所呈现的颜色及其吸收的光分别是( )
A．蓝绿光，红光，蓝紫光
B．黄绿色，红光
C．橙黄色，蓝紫光
D．黄色，红光和蓝紫光
【答案】C
【解析】最外圈的是胡萝卜素，它的颜色为橙黄色，主要吸收蓝紫光。

8.某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。

将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶片相比，实验结果是( )
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条
B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条
D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
【答案】B
【解析】胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，所以缺少叶黄素时对红光的吸收差异不显著；叶绿体中色素层析后色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以本题正确答案为B。

9.生态学家研究发现，植物群落中的类胡萝卜素和叶绿素的比率(黄/绿比率)与群落的P(光合作用)/R(呼吸作用)比率呈现一定的关系，这种关系如下图所示。

以下判断正确的是( )
A．有机物积累逐渐增多，黄/绿比率有增高趋向
B．人工林年平均黄/绿比率过高时，应适当采伐
C．农作物栽培时选择b点比a点更适宜
D．在作物收获季节，群落的P/R值可能在a点
【答案】B
【解析】有机物积累逐渐增多，黄/绿比率有降低趋向，A错误；人工林年平均黄/绿比率过高时，P/R过低，应适当采伐，B正确；据图可知，a点的黄/绿比率小，P/R比率较大，光合作用明显大于呼吸作用，农作物栽培时应该主要考虑作物的生长，a点比b点好，C错误；农作物在收获季节，叶片变黄，光合作用减弱，黄/绿比率较大，P/R比率较小，应该在b 点附近，D错误。

二、非选择题
10.分别在A、B、C三个研钵中加2克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(或褐色)、几乎无色。

试回答下列问题：
(1)A处理得到的溶液颜色是________，原因是________________________________
________________________________________________________________________。

(2)B处理得到的溶液颜色是________，原因是__________________________________
________________________________________________________________________。

(3)C处理得到的溶液颜色是________，原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。

【答案】(1)黄绿色部分叶绿素受到破坏 (2)几乎无色叶绿素不溶于水
(3)深绿色大量叶绿素溶于95%的乙醇中
【解析】(1)因为A中未加CaCO3，使其中的部分叶绿素受到破坏，所以溶液颜色为黄绿色。

(2)B中加入了SiO2和CaCO3，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。

(3)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95%的乙醇中，故溶
液为深绿色。

11.绿叶中色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此实验室中用无水乙醇提取绿叶中的色素，能否用丙酮作为溶剂替代无水乙醇呢？
请设计一个实验，探究丙酮是否可以作为提取绿叶中色素的有机溶剂。

材料用具：新鲜的绿色叶片，干燥的定性滤纸，尼龙布，丙酮，无水乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙等。

方法步骤：
(1)提取绿叶中的色素。

取2个研钵编号为1、2，分别在两个研钵中加入5 g剪碎的叶片，少许________________________，1号研钵中加入____________________，2号研钵中加入____________________，迅速充分研磨后，进行过滤，得滤液。

(2)制备滤纸条。

将干燥的定性滤纸剪成2个略小于试管长与直径的滤纸条，编号1、2，一端剪去两角，并在距该端1 cm处用铅笔画线。

(3)__________________。

用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画一条直的滤液细线，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)分离绿叶中的色素。

(5)观察实验结果。

结果预测及分析：
①2号滤纸条与1号均出现色素带，并分离明显，说明_________________________。

②_______________________________________________________________________，
说明丙酮作为提取绿叶中色素的有机溶剂效果不佳。

③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

【答案】方法步骤：(1)二氧化硅和碳酸钙10 mL无水乙醇10 mL丙酮
(3)画滤液细线待滤液干后，再重复画一两次
结果预测及分析：
①丙酮可以作为提取绿叶中色素的有机溶剂
②2号滤纸条与1号相比，现象不如1号明显
③2号滤纸条无色素带，说明丙酮不能作为提取绿叶中色素的有机溶剂
【解析】在提取绿叶中的色素时常选用有机溶剂无水乙醇，丙酮能否代替无水乙醇作为提取色素的溶剂，需要通过对照实验进行探究。

根据绿叶中色素的提取和分离的实验原理，可分别用无水乙醇和丙酮进行实验，对比分析实验结果得出相应的结论。

12.韭黄是利用绿色韭菜在避光条件下培养出来的。

某同学利用所学知识研究韭黄叶片呈黄色的原因，其方法步骤如下：
步骤一提取叶片中的色素
1．分别称取5 g韭菜叶片和韭黄叶片，剪碎，放入两个研钵中。

2．向两个研钵中各加入少许二氧化硅，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。

3．将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗基部放一块单层尼龙布)中进行过滤。

将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。

步骤二制备滤纸条
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，将滤纸条一端剪去两角，并在距此端1 cm处用铅笔画一条细横线。

步骤三画滤液细线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画一细线，并迅速重复画一两次。

步骤四分离色素
将适量的层析液倒入试管，将滤纸条画线一端朝下，轻轻插入层析液中(注意：不能让滤液细线触及层析液)，用棉塞塞紧试管口，进行层析。

步骤五观察、记录
待层析液上缘扩散至接近滤纸条顶端时，将滤纸条取出，风干。

观察滤纸条上所出现的色素带及颜色，并记录结果。

请分析回答：
(1)上述实验操作中有2处错误，请指出错误步骤并改正。

①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。

(2)该同学纠正错误后重做实验，结果如下图所示，其中色素带颜色①和⑤相同、②和⑥相同。

由结果分析可知，韭黄叶片呈黄色的原因是：在避光条件下，韭黄不能合成____________________(填色素名称)，叶片中只含有__________________(填色素名称)。

(3)图甲中的色素分布在叶绿体的________________上。

【答案】(1)①步骤一，提取叶片中的色素还应该加入少许碳酸钙
②步骤三，画滤液细线要等滤液干燥后再画一两次
(2)叶绿素a和叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素
(3)类囊体薄膜
【解析】(1)①步骤一中色素提取时，应该加入少量的碳酸钙防止叶绿素被破坏。

②步骤三中在画滤液细线时，为了保证色素的含量所以要多画几次，但必须等到前一次的滤液干燥后。

(2)韭黄是在无光照的条件下形成的，不能形成叶绿素，所以③④分别为叶绿素a和叶绿素b；而①与⑤、②与⑥分别对应的是胡萝卜素和叶黄素。

(3)图甲中的色素主要分布在叶绿体中的类囊体薄膜上。