重点实验课(二) 绿叶中色素的提取和分离

6． （双选）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 B．光吸收差异不显著 C．色素带缺第 3 条 D．色素带缺第 2 条
答案：BC(
)
解析：水稻叶片中的叶黄素缺失，其对蓝紫光的吸收减少，但 对红光的吸收与正常叶片相比无明显差异。色素层析条带从上 往下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，叶黄素缺 失则会导致色素层析条带缺失第 2 条(从上至下)。
纸层析法的主要步骤包括制 样、制备滤纸条、画滤液细 线和层析分离 绿叶中色 素的提取 和分离
方法
解离 技术 恒温 技术 同位 素示 踪技 术
适用范围
用于破坏细胞壁， 分散植物细胞，制 作临时装片 适用于有酶参与的 生化反应
处理方法或原理
涉及实验
将洋葱根尖放入盛有盐 观察根尖分生 酸和酒精混合液的玻璃 组织细胞的有 皿中室温下解离 丝分裂 探究温度对酶 一般用水浴锅或恒温箱 活性的影响
与光合作用有关的色素 1．色素的种类和吸收光谱
色素 种类 分布 叶绿素(3Fra Baidu bibliotek4) 叶绿素a 叶绿素b 蓝绿色 黄绿色 类胡萝卜素(1/4) 胡萝卜素 叶黄素 橙黄色 黄色
叶绿体的类囊体薄膜上 [提醒] 正常植物的 叶呈现绿色，其原因 有二：一是叶绿素含 量多；二是叶绿体中 色素吸收绿光少，反 射的绿光多。 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
2．绿叶中色素提取分离异常现象分析
(1)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使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低 (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。
[ 典例]
用于物质代谢及其 他实验中以了解物 质来源或去向，或 区分事情结果是由 于此还是彼的原因
适用于用根尖做实 验材料的实验
光合作用产 物——氧气中氧 用同位素标记某种特定 的来源，二氧 元素或化合物 化碳形成葡萄 糖的途径等 观察根尖分生 水培法，让洋葱、蒜等 组织细胞的有 长出根 丝分裂
根尖 培养 技术
②__________________，则__________的观点是正确的。
[解析]
(1)在色素的提取过程中， 研磨时要加入碳酸钙， 防止叶绿
素在研磨过程中被破坏，加入无水乙醇，让色素溶解并提取出来。 (2)乙同学滤纸条上无色素带，说明滤液细线中的色素溶解到层析 液中，即层析液触及滤液细线。 (3)Mg 是合成叶绿素的必需元素， 无 Mg 不能合成叶绿素 a 和叶绿 素 b。 (4)通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色素是否因降解而 减少，某些色素是否含量增加。对照组选取正常未发黄的叶片，实验 组选取已变黄的叶片，通过提取分离这两种叶片中的色素，比较各种 色素的含量，得出结论。
1．(2013· 江苏高考)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作， 正确的是 A．使用定性滤纸过滤研磨液 B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线 2～3 次 D．研磨叶片时，用体积分数为 70%的乙醇溶解色素 解析：在提取绿叶中色素时，漏斗基部放单层尼龙布进行过
滤；纸层析法分离滤液中色素时，需用干燥的定性滤纸；画 出一条滤液细线后需等滤液干后再画 2～3 次；研磨叶片时应 用无水乙醇溶解色素。
答案：B
(
)
2．某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了 以下操作： ①将 5 g 新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直 接进行研磨 ②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这 ③为增强实验效果， 将滤液
400～ 450
450～ 490
490～ 580
580～ 600
600～ 620
620～ 700
解析：叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光和红光，同样强度的白 色日光灯同红色和蓝紫色日光灯相比，后者可使植物吸收更多 光能，更有利于植物光合作用。在自然光一定的情况下，用蓝 色的薄膜，则只有蓝光可以透过，用白色薄膜则各种光均可透 过，透光量更大，因此用白色薄膜更好。
D
嫩黄叶组
乙
上起的第一和第二条带较窄
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。
答案：A
8．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。
重点实验课(二)
绿叶中色素的提取和分离
一、实验原理 (1)提取：叶绿体中的色素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。
二、操作流程
研钵 → 研磨
―→ 过滤―→ 收集到试管内并塞紧管口
Ⅰ.提取叶绿素
X 浓缩液 绿色叶片 ――――→ 碳酸钙 提取液 ―→ 过滤液 ―→
―→ 叶绿素粗产品
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。
答案：D
5．某同学从杨树叶片中提取并分离得到 4 种色素样品，经测 定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素 b 的是 ( 答案：A )
解析：植物叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝卜素，其 中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，400～500 nm 为蓝紫光区，600～700 nm 为红光区， 叶绿素 b 是叶绿素的一种，因此 A 项曲线符合。
材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是_____ _____________________________________________________。
(4)实验结束几天后，甲、乙两同学发现部分预留叶片已变 黄。甲同学认为这是由于叶片中叶绿素降解所造成的，乙同学 则认为是类胡萝卜素含量增加所致。根据所学知识，设计实验 来判断哪个同学的观点正确。
答案：D
3． (2014· 盐城模拟)下图为植物叶绿体中色素的吸收光谱， 根据图 示分析大棚内的照明灯和大棚的塑料薄膜分别为什么颜色比 较有利于植物进行光合作用
答案：D
(
)
A.白色、白色 B．蓝紫色或红色、蓝紫色或红色 C．白色、蓝紫色或红色 D．蓝紫色或红色、白色
光
紫光
蓝光
绿光
黄光
橙光
红光
波长范 围(nm)
答案：D
4．在圆形滤纸的中央滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，看 到近似同心环状的四个色素圈，排列在最外圈的一个呈 ( A．蓝绿色 C．黄色 B．黄绿色 D．橙黄色 )
解析：绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是色素 在层析液中的溶解度不同。其中胡萝卜素 (橙黄色)的溶解 度最大，故其扩散速度最快，排列在最外层。
吸收 光谱
2．影响叶绿素合成的因素
(1)光照:光是叶绿素合成的必要条件,植物在黑暗中叶呈黄色。 (2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，
从而使叶片变黄。
(3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的成分，缺镁叶片变黄。 3．不同颜色温室大棚的光合效率 (1)无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过 同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率 最高。 (2) 叶绿素对绿光吸收最少 , 因此绿色塑料大棚光合效率最低。 4.色素的功能：转换光能的色素只有少数处于特殊状态的叶 绿素a；吸收、传递光能，四种色素都可以。
[答案]
(1)碳酸钙和无水乙醇
叶绿素分子受到破坏、
色素没有被提取出来
(2)层析液触及滤液细线
(3)缺 Mg 植物不能合成叶绿素 (4)实验过程：②在相同条件下，进行绿叶中色素的提取 和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片色素的 组成和含量 实验结论： ①甲同学 面的两条色素较宽 ②与 B 组相比， 若 A 组滤纸条上
(2) 研磨时加无水乙醇
防止乙醇挥发和色素氧化
过程
注意事项
操作目的 使层析液在滤纸上快速扩散 使分离出的色素带平整不重叠
(1) 滤纸预先干燥处理
分 (2)
离 色 (3) 素 (4)
滤液细线要直、细、
匀 滤液细线干燥后再
画一两次 滤液细线不触及层
析液
增加色素的含量， 使分离出的色素带清晰分明
防止色素直接溶解到层析液中
乙同学
实验材料的常用处理方法和技术
方法
适用范围
处理方法或原理
涉及实验
适用于从生 研磨 物组织中提 过滤 取物质，如 酶、色素等 适用于溶液 纸层 中物质的分 析法 离
研磨时要先将生物材料切碎， 然后加入摩擦剂(常用二氧化 绿叶中色 硅)、提取液及其他必要物质， 素的提取 充分研磨之后，往往要进行 和分离 过滤，以除去渣滓
实验过程： ①从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的
已变黄叶片和绿色鲜嫩的叶片，分别编号为 A、B 两组。
②______________________________________________。
实验结论：
①与 B 组相比，若 A 组滤纸条只有上面两条色素带或上面 两条色素带较 B 组的窄，则______________的观点是正确的。
答案：BC
7．(2014· 广州模拟)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(
答案：A
)
选项
A B C
组别
绿叶组 嫩黄叶组 绿叶组
滤纸条编号
甲 甲 乙
判断依据
叶绿素a带和叶绿素b带较宽 叶绿素a带和叶绿素b带较宽 上起的第一和第二条带较窄
下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分
离实验时所遇到的有关问题，分析回答： (1)剪碎 5 g 新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中，加入 SiO2
后，经迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原 因是没有加入____________，使得____________________。
(2) 甲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乙同学的滤纸条上却色素 分带明显。甲同学实验失败的原因可能是_________________。 (3)若选用在缺 Mg 的营养液中长期培养的玉米叶片作实验
①倒入试管 3 mL 层析液层析液高度不超过滤
滤纸条上出现四条宽度、 观察结果 颜色不同的色素带，如图所示：
1．注意事项及原因分析
过程
注意事项
操作目的 使滤液中色素含量高 溶解色素 研磨充分和保护色素 防止乙醇挥发，充分溶解 色素
(1) 选新鲜绿色的叶片
提 (3) 加少量SiO2和CaCO3 取 色 (4) 迅速、充分研磨 素 盛放滤液的试管管口 (5) 加棉塞
①将干燥的滤纸剪成长6 cm，宽1 cm的纸条，剪去一端两个角 制滤纸条 ②在距离剪角一端 1 cm 处用铅笔画线
画滤液线
液细线 色素分离 ②将滤纸条尖端朝下略, 微斜靠试管内壁，轻 轻插入层析液 ③用棉塞塞紧试管口
滤纸条上出现四条宽度、 观察结果 颜色不同的色素带，如图所示：
一端 1 cm 处用钢笔画一条横线 细线画粗些
④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插
答案：D (
入层析液中，让滤液细线浸入层析液中 该同学操作有误的是 A．① C．①②③ B．①② D．①②③④
)
解析：相关操作中，正确的做法是：①提取绿色叶片中的色素时， 在将 5 g 新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中后，应加入少许二氧化硅和 碳酸钙，再加入 10 mL 无水乙醇，进行迅速、充分的研磨。②制作 滤纸条时，应将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端 1 cm 处用铅笔画一条横线，而不是钢笔。③画滤液细线时，为确保色素 带分离整齐、不重叠，应保证滤液细线细、直、齐，为增强实验效 果，应重复画线使滤液细线处积累较多色素。④分离色素时，应将 滤纸条画有滤液细线的一端朝下，略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻插 入层析液中，随后盖上培养皿盖，为了防止滤液细线中的色素溶于 层析液中，不能让滤液细线触及层析液。