专题08 绿叶中色素的提取和分离-2021年高考生物必考实验专题突破（解析版）

实验八：绿叶中色素的提取和分离 一.实验原理 二．实验过程 （1）提取绿叶的色素 三．结果分析 四.易错提醒 例 1．下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的叙述，不正确的是 A．实验目的是证明四种色素在层析液中的溶解度和扩散速度不同 B．绿叶中色素易溶于无水乙醇等有机溶剂 C．在层析液中溶解度最高的色素是胡萝卜素 D．滤纸条上色素的宽度代表其含量 【答案】A 【解析】 A、实验目的是：进行绿叶中色素的提取和分离与探究绿叶中含有几种色素，A 错误； B、绿叶中色素易溶于无水乙醇等有机溶剂中，B 正确； C、分离的结果是滤纸条的最上端是橙黄色的胡萝卜素，说明胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，C 正确； D、色素的含量越多，在滤纸条上呈现的色素带就越宽，因此滤纸条上色素带的宽度代表其含量，D 正确。 故选 A。 例 2.下列高中生物学实验中，用紫色的洋葱鳞片叶和黑藻叶片作为实验材料均可完成的是（ ） A．观察叶绿体和细胞质流动 B． 提取和分离叶绿素 C．观察细胞质壁分离及复原 D．观察细胞的有丝分裂 【答案】C 【解析】 A、紫色洋葱鳞片叶细胞不含叶绿体，不能作为观察叶绿体的实验材料，黑藻的幼嫩叶片中含有大量的叶绿 体，细胞质颜色比较深，易于观察叶绿体和细胞质流动，A 错误； B、洋葱的管状叶呈绿色，可用于提取和分离叶绿体中的色素，而紫色洋葱鳞片叶细胞不能，B 错误； C、洋葱鳞片叶外表皮细胞含有紫色的大液泡，可作为观察细胞质壁分离和复原的材料，黑藻叶片的叶肉细 胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于细胞质壁分离及复原实验现象的观察，C 正确； D、要作为观察有丝分裂的材料,材料本身必须能发生有丝分裂，洋葱磷片叶、黑藻叶片都不能发生有丝分 裂，而洋葱的根尖分生区可作为观察有丝分裂的材料，色浅，无其他色素干扰，D 错误。 故选 C。 1．某小组欲比较无水乙醇、丙酮以及 V（丙酮）：V （甲醇）=4： 1 的混合液提取某大型浮游植物光合色 素的效率。下列实验操作步骤中不合理的是（ ） 步骤一：待该浮游植物晾干后，各组取等量的材料并分别加入等量的不同有机溶剂 步骤二：研磨时，各组均加入适量碳酸钙和二氧化硅，研磨后均用滤纸过滤收集滤液 步骤三：分别用各组滤液在滤纸上重复划线，用纸层析法分离各种光合色素 步骤四：通过比较各组分成的同种色素带的情况来判断有机溶剂提取色素的效率 A．步骤一 B．步骤二 C．步骤三 D．步骤四 【答案】B 【解析】 A、该实验的自变量为有机溶剂的种类，且光合色素不溶于水，因此待该浮游植物把水晾干后，各组取等量 的材料并分别加入等量的不同有机溶剂，步骤一实验操作合理；A 正确； B、研磨时，各组均加入适量碳酸钙和二氧化硅，研磨后要用单层尼龙布过滤收集滤液，不能用滤纸，因为 滤纸会吸收色素，步骤二实验操作不合理；B 错误； C、分别用各组滤液在滤纸上重复划线，增加色素在滤纸上的含量，再用纸层析法分离各种光合色素，步骤 三实验操作合理；C 正确； D、光合色素能够溶解在有机溶剂中，可以通过比较各组分成的同种色素带的情况来判断有机溶剂提取色素 的效率，步骤四实验操作合理。D 正确； 故选 B。 2．秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行实 验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液的 两条色素带非常窄，有关推断不合理的是（ ） A．变窄的是叶黄素和叶绿素 a B．低温叶绿素容易被破坏 C．滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素 D．叶绿素易溶于无水乙醇 【答案】A 【解析】 A、叶绿体中色素分离实验中色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b，因此变窄的 两条色素带是叶绿素 a 和叶绿素 b，A 错误； B、秋天叶片变黄是因为低温破坏了叶绿素，B 正确； C、如果花青素溶于有机溶剂则滤纸条上会有花青素，所以滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶 性色素，花青素不溶于无水乙醇，所以无法提取到花青素，C 正确； D、提取叶绿素的原理是叶绿素易溶于有机溶剂无水乙醇，D 正确。 故选 A。 3．如图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验的流程。下列相关叙述错误的是（ ） A．每分子叶绿素含有一个 Mg2+，可被 H+置换，韭菜滤液用质量分数为 5%的 HCl 溶液处理一段时间后， 其颜色与研磨时未加碳酸钙的颜色相似 B．对韭黄和韭菜滤液吸收光谱进行比较，由于韭黄色素滤液中缺少叶绿素，所以它们吸收光谱最明显的差 异出现在绿光区域 C．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同 D．研磨液要迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）中进行过滤 【答案】B 【解析】 A、在韭菜组提取色素过程中不加 CaCO3 会导致叶绿素被破坏，但每分子叶绿素含有一个 Mg2+，可被 H+ 置换，因此韭菜滤液用质量分数为 5%的 HCl 溶液处理一段时间后，其颜色与研磨时未加碳酸钙的颜色相似， A 正确； B、因为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，即韭菜组主要吸收蓝紫光和红光而韭 黄组主要吸收蓝紫光，所以它们吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，B 错误； C、四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大，随着层析液扩散的速度越快，否则越慢，所以能用层 析液将四种色素分离，C 正确； D、研磨液要迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）中进行过滤，D 正确。 故选 B。 4．植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷会导致植株矮小， 叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡 萝卜素缺乏所致。实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液，仅缺磷的完全培养 液，无水乙醇，SiO2 ，CaCO3 、层析液等。 实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。 实验假设：__________ 实验步骤： 第一步：取两个烧杯编号为 A、B，各放入同样数量、_____的黄瓜幼苗。 第二步：A 烧杯中加入完全培养液， B 烧杯中加入等量的_____ ，置于相同且适宜的条件下培养，培养 到两组黄瓜幼苗叶片出现差异为止。 第三步：分别从 A、B 两组中选取______ ，用______ 提取叶片色素，用______ 法分离色素，观察比较 __________ 。 实验结果预测： （1）A、B 两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏 所致。 （2）__________ 。 【答案】缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿 同一品种且长势相近、苗龄相同 仅缺磷的完全 培养液 等量叶片 无水乙醇 纸层析 A、B 两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深 浅 A 组 比 B 组类胡萝卜素色素带宽度大，颜色深，说明缺磷导致 的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺 乏所致 【解析】 实验假设：直接从题干中探究目的中找出假设“缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿”。 实验步骤： 第一步：由于黄瓜幼苗是无关变量，所以要选择同一品种且长势相近，苗龄相同的植株。 第二步：设计对照实验中单一变量的原则，就是两烧杯中分别加入完全培养液（A 烧杯）、缺磷的不完全培 养液（B 烧杯）。 第三步：也要注意无关变量的原则，选取叶片时，分别从 A、B 两组中选取等量的叶片；由于色素易溶于有 机溶剂，所以提取时用无水乙醇提取；方法是纸层析法；比较两者的色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和 颜色的深浅。 结果的预测： （2）A 组比 B 组类胡萝卜素色带宽度大、颜色深（或 B 组缺少类胡萝卜素色带），说明缺磷导致的叶色暗 绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致。 5．下面是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图回答： （1）图中步骤①加入研钵内的物质为：A___________10 mL，作用是______________；B________少许， 作用是使研磨充分；C_________少许，作用是_________________。 （2）图中步骤③画滤液细线的要求是____________________________。 （3）图中步骤④中加盖的目的是____________________________；色素带最宽的是_________。 【答案】无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 防止色素被破坏 细、齐、直 防止层 析液挥发 叶绿素 a 【解析】 (1)研磨时需要加入 3 种物质:10mL 无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，利于细胞和叶 绿体破碎；细胞研磨破碎后会溢出有机酸，为防止叶绿素中的镁被氢取代而破坏叶绿素，研磨时需加入少 许碳酸钙中和有机酸。 (2)滤纸剪去两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。 (3)由于层析液有毒，而且容易挥发，所以要加盖。色素带的宽度是由各种色素含量不同造成的，含量越多， 色素带越宽，一般植物叶片中叶绿素 a 含量最多，所以叶绿素 a 的色素带最宽。 6．西洋参为我国北方种植的名贵中药材，喜散射光和漫射光。为了探究生长条件对西洋参光合作用的影响， 研究小组将西洋参的盆栽苗均分成甲、乙两组，甲组自然光照，乙组给予一定程度的遮光。培养一段时间 后，测定实验结果如图所示。请回答下列问题： (1)本实验的实验组是________________，13 点比 9 点光照强度大，但两组实验中 13 点的净光合速率都低于 9 点，主要原因是_________________________。 (2)11 点时，乙组净光合速率高于甲组，主要原因是_______________________。 (3)实验时间段内乙组光合积累量小于甲组，研究小组据此得出结论：西洋参不适合弱光条件下生长，请指 出该实验设计的缺陷：_____________________________________。 (4)叶绿素 b／a 比值可作为植物利用弱光能力的判断指标，研究人员发现遮光处理提高了西洋参叶绿素 b／a 比值。可以通过色素的提取和分离实验验证该结论，你的实验证据是： _____________________________________________________________。 【答案】乙组 (温度升高)，与光合速率相比呼吸作用速率增加的更快 乙组遮阴，蒸腾作用减弱，光 合午休现象不明显(CO2 吸收量大) 未设置其他遮阴度的实验组，不足以说明问题 遮光组滤纸条上黄 绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组 【解析】 （1）本实验的自变量是是否遮光，故遮光组乙组为实验组。9 点→13 点，光照增强，温度也会上升，可能 呼吸速率增加的比光合速率更快，故会出现两组实验中 13 点的净光合速率都低于 9 点。 （2）11 点时，对照组出现明显的午休现象，光合速率下降较明显，实验组进行遮光处理后，午休现象不明 显，出现乙组净光合速率高于甲组。 （3）题目中遮光组只有一组，结果不准确，应该设置若干组遮光比例不同的实验组，再比较各组的光合积 累量，才能做出相应的判断。 （4）叶绿素 a 呈蓝绿色，叶绿素 b 呈黄绿色，若遮光确实遮光处理提高了西洋参叶绿素 b／a 比值，则对两 组叶片的色素进行提取分离后，会出现遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值 大于非遮光组。 7．下列有关色素提取和分离实验的说法，正确的是（ ） A．利用纸层析法可分离 4 种叶绿体色素 B．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢 C．分离色素时，蓝绿色的色素带距离滤液细线最远 D．根据绿叶中色素在无水乙醇中的溶解度不同，可对色素进行分离 【答案】A 【解析】 A、根据叶绿体中的 4 种色素在层析液中的溶解度不同可将其分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快， 反之则慢，不同色素可以在滤纸上通过扩散分开，因此利用纸层析法可分离 4 种叶绿体色素，A 正确； B、叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越快，B 错误； C、分离色素时，蓝绿色的色素带为叶绿素 a，距离滤液细线较近，橙色的色素带为胡萝卜素，溶解度最高， 距离滤液细线最远，C 错误； D、无水乙醇用于提取绿叶中的光合色素，根据绿叶中色素在层析液中溶解度不同对色素进行分离，D 错误。 故选 A。 8．下列关于用新鲜菠菜进行绿叶中色素提取、分离实验的叙述中，正确的是（ ） A．应该在研磨叶片后立即加入 CaCO3，防止叶绿素被破坏 B．即使菜叶剪碎不够充分，也可提取出 4 种光合色素 C．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同 D．色素带的宽度反映了色素在层析液中的溶解度 【答案】B 【解析】 A、CaCO3 可防止叶绿素被破坏，应在研磨前加入少许 CaCO3，A 错误； B、即使菜叶剪碎不够充分，也不会明显影响研磨，且色素种类并没有减少，所以仍可提取出 4 种光合色素， B 正确； C、四条色素带在滤纸条上的排列顺序是由其在层析液中的溶解度决定的，跟选材无关，C 错误； D、色素滞的宽度反映了色素的含量，色素带在滤纸条上的位置反映了色素在层析液中的溶解度，D 错误。 故选 B。 9．如图横轴表示色素种类，纵轴表示光合色素在滤纸条中的扩散速度，下列说法正确的是（ ） A．分离色素时滤液细线需浸没在层析液中 B．乙醇是水溶性有机溶剂，四种色素均易溶于乙醇、水或丙酮中 C．四种色素中含量最多的是乙 D．发黄菠菜叶中含量显著减少的是丙和丁 【答案】D 【解析】 A、色素能溶于层析液，所以分离色素时滤液细线不能浸没在层析液中，A 错误； B、色素能溶有机溶剂而不能溶于水，B 错误； C、4 种色素中叶绿素 a 含量最大，即丙最多，C 错误； D、发黄菠菜叶中含量显著减少的是丙叶绿素 a 和丁叶绿素 b，D 正确。 故选 D。 10．如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上的分离结果，以下说法正确的是( ) A．色素分离的原理是由于四种色素在层析液中的溶解度不同 B．水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲+乙)>(丙+丁) C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大 D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光 【答案】A 【解析】 A、甲是叶绿素 b、乙是叶绿素 a、丙是叶黄素、丁是胡萝卜素，色素分离的原理是由于四种色素在层析液 中的溶解度不同，A 正确。 B、水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲+乙)