高考生物復(fù)習(xí) 專題07 綠葉中色素的提取和分離(解析版)高考生物復(fù)習(xí) 專題07 綠葉中色素的提取和分離 1.提取綠葉中的色素原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。 步驟取材：稱取5 g 新鮮綠葉 研磨：剪碎葉片，放入研缽中，加少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10 mL 無水乙醇，迅速、充分研磨 過濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾 收集：用小試管收集色素濾液，及時將試管口用棉塞塞嚴(yán) 2.分離綠葉中的色素原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。 步驟制備濾紙條?剪濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成長與寬略小于試管長與直徑的 濾紙條，并在一端剪去兩角鉛筆畫線：在距濾紙條去角的一端1 cm 處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線 畫濾液細(xì)線?取濾液：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液 畫線：沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線重復(fù)畫線：待濾液干后，重復(fù)畫細(xì)線12次 分離綠葉中的色素：將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條(有濾液細(xì)線的一端朝下)輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口觀察并記錄結(jié)果：濾紙條上出現(xiàn)4條色素帶 3.實(shí)驗(yàn)中的材料試劑及操作目的考點(diǎn)一：實(shí)驗(yàn)的基本原理和過程分析例一、甲、乙、丙、丁四位同學(xué)，在利用新鮮綠色菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，用層析法進(jìn)行葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時，由于操作不同，得到了四種不同的層析結(jié)果(如圖所示)。下列分析錯誤的是()A甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液B乙可能是因?yàn)檠心r加入無水乙醇過多C丙可能是正確操作得到的理想結(jié)果D丁可能是研磨時未加入CaCO3【答案】C【解析】甲圖中看不到色素帶，葉綠體中的色素屬于有機(jī)物，易溶于酒精等有機(jī)溶劑，難溶于水，所以出現(xiàn)甲圖結(jié)果可能是誤用蒸餾水作提取液和層析液導(dǎo)致的，A項(xiàng)正確；乙圖中每種色素都有，但含量很少，可能是無水乙醇過多，色素濃度太低導(dǎo)致的，B項(xiàng)正確；丙圖中每種色素都有，但是胡蘿卜素和葉黃素含量較多，葉綠素a和葉綠素b含量較少，這不是正確操作得到的理想結(jié)果，C項(xiàng)錯誤；丁結(jié)果中葉綠素a和葉綠素b含量很少，可能是研磨時未加入CaCO3，破壞了葉綠素類物質(zhì)造成的，因?yàn)榕c類胡蘿卜素相比，葉綠素更易受到破壞，D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)二：實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象分析例一在做提取和分離葉綠體中的光合色素實(shí)驗(yàn)時，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示(“”表示使用，“”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為()ABCD【答案】B【解析】甲同學(xué)由于沒有加入提取劑無水乙醇，所以提取液中不會出現(xiàn)色素，色素分離的結(jié)果是；乙同學(xué)操作正確，色素分離后得到的色素帶有四條，與情況相符；丙同學(xué)由于未加CaCO3，所以葉綠素含量減少，所得到的色素帶中兩條葉綠素帶比正常的色素帶要窄，對應(yīng)；丁同學(xué)由于未加SiO2，導(dǎo)致葉片研磨不充分，最終導(dǎo)致各種色素的含量均減少，對應(yīng)。易錯點(diǎn)一收集到的濾液綠色過淺的原因分析未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數(shù)天的綠葉，濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無水乙醇，色素溶液濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素)。未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。易錯點(diǎn)二濾紙條色素帶重疊：沒經(jīng)干燥處理，濾液細(xì)線不能達(dá)到細(xì)、齊、直的要求，使色素擴(kuò)散不一致。易錯點(diǎn)三濾紙條看不到色素帶：忘記畫濾液細(xì)線；濾液細(xì)線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。易錯點(diǎn)四濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。挑戰(zhàn)真題：1.(2021全國卷，4)關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的【答案】C【解析】葉綠體中的色素能夠溶解在包括無水乙醇在內(nèi)的有機(jī)溶劑中，A正確；葉綠素分子中含有鎂元素，可以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進(jìn)而參與葉綠素的合成，B正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C錯誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導(dǎo)致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來，因而葉片呈黃色，D正確。2.（2021江蘇卷，17）下列用鮮菠菜進(jìn)行色素提取、分離實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是（）A.應(yīng)該在研磨葉片后立即加入CaCO3，防止酸破壞葉綠素B.即使菜葉剪碎不夠充分，也可以提取出4種光合作用色素C.為獲得10 mL提取液，研磨時一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好D.層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶液揮發(fā)消失【答案】B【解析】CaCO3可防止酸破壞葉綠素，應(yīng)在研磨時加入，A錯誤；即使菜中葉剪碎不夠充分，但色素并沒有減少，也可提取出4種光合作用色素，B正確；由于研磨時乙醇揮發(fā)，故為獲得10 mL提取液，研磨時加入多于10 mL乙醇，C錯誤；葉綠素條帶不會隨層析液揮發(fā)消失，D錯誤。3.(2021江蘇卷，21)為研究高光強(qiáng)對移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進(jìn)行紙層析，下圖為濾紙層析的結(jié)果(、為色素條帶)。下列敘述正確的是(多選)()A.強(qiáng)光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低B.類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強(qiáng)光照C.色素、吸收光譜的吸收峰波長不同D.畫濾液線時，濾液在點(diǎn)樣線上只能畫一次【答案】. ABC【解析】本題主要考查光合色素的提取與分離，意在考查生物實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識，考查理解能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題的能力，難度較大。A項(xiàng)對，由圖示可知，強(qiáng)光下，、表示的葉綠素色素帶變窄，說明葉綠體含量降低；B項(xiàng)對，類胡蘿卜素可保護(hù)葉綠素免受強(qiáng)光降解；C項(xiàng)對，是葉綠素a，是葉綠素b，都是主要吸收藍(lán)紫光和紅光，但吸收光譜的吸收峰波長不同；D項(xiàng)錯，畫濾液線時，濾液在點(diǎn)樣線上畫23次。挑戰(zhàn)模擬題：一、單選題1.在綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，要使色素帶清晰又整齊，下列哪項(xiàng)措施與之無關(guān)() A定性濾紙要干燥B剪去濾紙條一端的兩角C濾液細(xì)線要畫得細(xì)、齊、直、均勻D蓋上培養(yǎng)皿蓋【答案】D【解析】使色素帶清晰整齊的措施有定性濾紙要干燥，剪去濾紙條一端的兩角，畫濾液細(xì)線要畫得細(xì)、齊、直、均勻，不讓層析液觸及濾液細(xì)線，這些都是為了保證同種色素隨層析液擴(kuò)散時速度一致，色素帶整齊明顯。蓋上培養(yǎng)皿蓋是為了防止層析液揮發(fā)，與色素帶清晰、整齊無關(guān)。2.在“提取和分離葉綠體中的色素”實(shí)驗(yàn)中，正確的操作順序應(yīng)該是()A進(jìn)行紙層析制取濾液在濾紙條上畫線將實(shí)驗(yàn)材料研磨B制取濾液進(jìn)行紙層析在濾紙條上畫線取濾液再畫線C將實(shí)驗(yàn)材料剪碎、研磨在濾紙條上畫線制取濾液進(jìn)行紙層析D將實(shí)驗(yàn)材料剪碎、研磨制取濾液在濾紙條上畫線進(jìn)行紙層析【答案】D【解析】首先應(yīng)是提取色素，排除A項(xiàng)。制備濾液時，需要先將實(shí)驗(yàn)材料剪碎、研磨，故答案為D。3.下列對有關(guān)實(shí)驗(yàn)的描述中，錯誤的是()A分離葉綠體中的色素時，不同色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度不同B用低倍鏡觀察不到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原過程C觀察葉片細(xì)胞的葉綠體時，先在低倍鏡下找到葉片細(xì)胞再換高倍鏡觀察D甲基綠染液可使人口腔上皮細(xì)胞的細(xì)胞核呈綠色【答案】B【解析】紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原過程可以通過低倍鏡觀察到，因?yàn)橐号莸捏w積比較大。4.如圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置，下列與之有關(guān)的敘述中，錯誤的是()A應(yīng)向培養(yǎng)皿中倒入層析液B應(yīng)將濾液滴在a處C實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是得到四個不同顏色的同心圓(近似圓形)D實(shí)驗(yàn)得到的若干個同心圓中，最小的一個圓呈橙黃色【答案】D【解析】圖示為綠葉中色素分離的實(shí)驗(yàn)裝置，所以應(yīng)把層析液倒入培養(yǎng)皿中，燈芯起到傳遞層析液的作用，把色素滴到a處讓其在定性濾紙上擴(kuò)散，四個圓圈中擴(kuò)散最慢的即為圓圈最小的，它應(yīng)該是呈黃綠色的葉綠素b。5.某生物興趣小組想探究蔬菜不同葉片在葉綠素含量上的區(qū)別，選擇了新鮮菠菜的“綠葉”、“嫩黃葉”，做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖，下列說法正確的是()ABCD【答案】A【解析】綠葉較嫩黃葉含有更多的葉綠素a和葉綠素b。在濾紙條上，上起的第三和第四條帶分別代表葉綠素a和葉綠素b，綠葉組中葉綠素a和葉綠素b所代表的兩條色素帶更寬。6.如圖表示新鮮菠菜葉中四種色素的相對含量及在濾紙條上的分離情況。下列說法不正確的是()A乙在濾紙條上最寬B四種色素均可溶于有機(jī)溶劑無水乙醇中C四種色素在層析液中溶解度最大的是甲D發(fā)黃的菠菜葉中色素含量顯著減少的是甲和乙【答案】C【解析】乙的相對含量最大，故其最寬。色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的在濾紙條上擴(kuò)散速度快，所以丁的溶解度最大，擴(kuò)散最快；菠菜葉發(fā)黃是由于葉綠體中的葉綠素被破壞而呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏色所致。7.在圓形濾紙的.點(diǎn)上，對葉綠體的色素濾液進(jìn)行色素分離，會得到近似同心環(huán)的四個色素圈，排列在最外圈的色素所呈現(xiàn)的顏色及其吸收的光分別是()A藍(lán)綠光，紅光，藍(lán)紫光B黃綠色，紅光C橙黃色，藍(lán)紫光D黃色，紅光和藍(lán)紫光【答案】C【解析】最外圈的是胡蘿卜素，它的顏色為橙黃色，主要吸收藍(lán)紫光。8.某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進(jìn)行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析(從上至下)，與正常葉片相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是()A光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條C光吸收差異顯著，色素帶缺第3條D光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條【答案】B【解析】胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，所以缺少葉黃素時對紅光的吸收差異不顯著；葉綠體中色素層析后色素帶從上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，所以本題正確答案為B。9.生態(tài)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，植物群落中的類胡蘿卜素和葉綠素的比率(黃/綠比率)與群落的P(光合作用)/R(呼吸作用)比率呈現(xiàn)一定的關(guān)系，這種關(guān)系如下圖所示。以下判斷正確的是()A有機(jī)物積累逐漸增多，黃/綠比率有增高趨向B人工林年平均黃/綠比率過高時，應(yīng)適當(dāng)采伐C農(nóng)作物栽培時選擇b點(diǎn)比a點(diǎn)更適宜D在作物收獲季節(jié)，群落的P/R值可能在a點(diǎn)【答案】B【解析】有機(jī)物積累逐漸增多，黃/綠比率有降低趨向，A錯誤；人工林年平均黃/綠比率過高時，P/R過低，應(yīng)適當(dāng)采伐，B正確；據(jù)圖可知，a點(diǎn)的黃/綠比率小，P/R比率較大，光合作用明顯大于呼吸作用，農(nóng)作物栽培時應(yīng)該主要考慮作物的生長，a點(diǎn)比b點(diǎn)好，C錯誤；農(nóng)作物在收獲季節(jié)，葉片變黃，光合作用減弱，黃/綠比率較大，P/R比率較小，應(yīng)該在b 點(diǎn)附近，D錯誤。二、非選擇題10.分別在A、B、C三個研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色(或褐色)、幾乎無色。試回答下列問題：(1)A處理得到的溶液顏色是_，原因是_。(2)B處理得到的溶液顏色是_，原因是_。(3)C處理得到的溶液顏色是_，原因是_ _。【答案】(1)黃綠色部分葉綠素受到破壞(2)幾乎無色葉綠素不溶于水(3)深綠色大量葉綠素溶于95%的乙醇中【解析】(1)因?yàn)锳中未加CaCO3，使其中的部分葉綠素受到破壞，所以溶液顏色為黃綠色。(2)B中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的葉綠素等色素不能溶解于蒸餾水中，故溶液幾乎無色。(3)C中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的葉綠素等色素能溶解于有機(jī)溶劑95%的乙醇中，故溶液為深綠色。11.綠葉中色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，因此實(shí)驗(yàn)室中用無水乙醇提取綠葉中的色素，能否用丙酮作為溶劑替代無水乙醇呢？請?jiān)O(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，探究丙酮是否可以作為提取綠葉中色素的有機(jī)溶劑。材料用具：新鮮的綠色葉片，干燥的定性濾紙，尼龍布，丙酮，無水乙醇，層析液，二氧化硅，碳酸鈣等。方法步驟：(1)提取綠葉中的色素。取2個研缽編號為1、2，分別在兩個研缽中加入5 g剪碎的葉片，少許_，1號研缽中加入_，2號研缽中加入_，迅速充分研磨后，進(jìn)行過濾，得濾液。(2)制備濾紙條。將干燥的定性濾紙剪成2個略小于試管長與直徑的濾紙條，編號1、2，一端剪去兩角，并在距該端1 cm處用鉛筆畫線。(3)_。用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻畫一條直的濾液細(xì)線，_。(4)分離綠葉中的色素。(5)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果預(yù)測及分析：2號濾紙條與1號均出現(xiàn)色素帶，并分離明顯，說明_。_，說明丙酮作為提取綠葉中色素的有機(jī)溶劑效果不佳。_?！敬鸢浮糠椒ú襟E：(1)二氧化硅和碳酸鈣10 mL無水乙醇10 mL丙酮(3)畫濾液細(xì)線待濾液干后，再重復(fù)畫一兩次結(jié)果預(yù)測及分析：丙酮可以作為提取綠葉中色素的有機(jī)溶劑2號濾紙條與1號相比，現(xiàn)象不如1號明顯2號濾紙條無色素帶，說明丙酮不能作為提取綠葉中色素的有機(jī)溶劑【解析】在提取綠葉中的色素時常選用有機(jī)溶劑無水乙醇，丙酮能否代替無水乙醇作為提取色素的溶劑，需要通過對照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。根據(jù)綠葉中色素的提取和分離的實(shí)驗(yàn)原理，可分別用無水乙醇和丙酮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論。12.韭黃是利用綠色韭菜在避光條件下培養(yǎng)出來的。某同學(xué)利用所學(xué)知識研究韭黃葉片呈黃色的原因，其方法步驟如下：步驟一提取葉片中的色素1分別稱取5 g韭菜葉片和韭黃葉片，剪碎，放入兩個研缽中。2向兩個研缽中各加入少許二氧化硅，再加入10 mL無水乙醇，進(jìn)行迅速、充分地研磨。3將研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗基部放一塊單層尼龍布)中進(jìn)行過濾。將濾液收集到試管中，及時用棉塞將試管口塞嚴(yán)。步驟二制備濾紙條將干燥的定性濾紙剪成長與寬略小于試管長與寬的濾紙條，將濾紙條一端剪去兩角，并在距此端1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)橫線。步驟三畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻畫一細(xì)線，并迅速重復(fù)畫一兩次。步驟四分離色素將適量的層析液倒入試管，將濾紙條畫線一端朝下，輕輕插入層析液中(注意：不能讓濾液細(xì)線觸及層析液)，用棉塞塞緊試管口，進(jìn)行層析。步驟五觀察、記錄待層析液上緣擴(kuò)散至接近濾紙條頂端時，將濾紙條取出，風(fēng)干。觀察濾紙條上所出現(xiàn)的色素帶及顏色，并記錄結(jié)果。請分析回答：(1)上述實(shí)驗(yàn)操作中有2處錯誤，請指出錯誤步驟并改正。_；_。(2)該同學(xué)糾正錯誤后重做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示，其中色素帶顏色和相同、和相同。由結(jié)果分析可知，韭黃葉片呈黃色的原因是：在避光條件下，韭黃不能合成_(填色素名稱)，葉片中只含有_(填色素名稱)。(3)圖甲中的色素分布在葉綠體的_上?！敬鸢浮?1)步驟一，提取葉片中的色素還應(yīng)該加入少許碳酸鈣步驟三，畫濾液細(xì)線要等濾液干燥后再畫一兩次(2)葉綠素a和葉綠素b胡蘿卜素和葉黃素(3)類囊體薄膜【解析】(1)步驟一中色素提取時，應(yīng)該加入少量的碳酸鈣防止葉綠素被破壞。步驟三中在畫濾液細(xì)線時，為了保證色素的含量所以要多畫幾次，但必須等到前一次的濾液干燥后。(2)韭黃是在無光照的條件下形成的，不能形成葉綠素，所以分別為葉綠素a和葉綠素b；而與、與分別對應(yīng)的是胡蘿卜素和葉黃素。(3)圖甲中的色素主要分布在葉綠體中的類囊體薄膜上。