實驗5  綠葉中色素的提取和分離

?核心知識回顧

1、實驗原理

(1)提?。壕G葉中的色素能夠溶解在        中而不溶于水，可用        提取色素。在研磨時還應(yīng)加入少許      和碳酸鈣，其中前者有助于            ，后者可防止在研磨中      被破壞。

(2)分離(方法：        法)：各種色素在        中的       不同。溶解度    的色素分子隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得     ，反之則     ，從而各種色素分子在濾紙上可形成不同的色素帶。

2、實驗流程：

(1)提取色素：稱取5 g的綠葉，     放入研缽中，在研缽中加入少許      和      、10 mL       ，迅速研磨并用        過濾，收集濾液。

(2)制備濾紙條：距剪去兩角的濾紙條一端1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)線。畫濾液細(xì)線：用毛細(xì)吸管吸取色素濾液，沿鉛筆線     地畫一細(xì)線，待濾液     再畫一兩次。色素分離：將適量      倒入試管，插入濾紙條，棉塞塞緊試管口。注意：    讓濾液細(xì)線觸及層析液。

3、實驗結(jié)果

4、實驗操作注意事項及結(jié)果分析

(1)選材應(yīng)選取    、顏色深綠的葉片，以保證含有較多的色素。

(2)過濾時漏斗基部的單層尼龍布      (“可以”或“不可以”)用濾紙代替，是因為濾紙的吸附性     ，會導(dǎo)致濾液中色素的濃度過低。

(3)制備濾紙條時，剪去兩角的作用是               ，畫濾液細(xì)線的要求是        ；待濾液干后，再重畫一到兩次可以增加濾液細(xì)線中色素的     。

(4)色素分離中，濾液細(xì)線    觸及層析液，否則濾液細(xì)線中的色素分子將溶解到    

中，濾紙條上得不到色素帶。

(5)某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，其原因有以下可能：未加       或研磨不充分，色素未能充分提取出來；稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液濃度小；未加入      或加入過少，部分色素分子被破壞。

答案：

1、(1)無水乙醇  無水乙醇  二氧化硅  充分研磨  色素

(2)紙層析  層析液  溶解度  大  快  慢

2、(1)剪碎  二氧化硅  碳酸鈣  無水乙醇  單層尼龍布 

(2)均勻 干后  層析液  不能

3、橙黃  最少  最高  最快  黃  藍(lán)綠  最多  黃綠  最低  最慢

4、(1)鮮嫩  (2)不可以 太強(qiáng)   (3)防止色素帶不整齊  細(xì)、齊、直  含量

(4)不能  層析液   (5)二氧化硅  碳酸鈣

?核心知識辨析

1、在綠葉中色素的提取和分離實驗中，可以以濾紙條上色素帶的顏色、次序和寬窄做為觀察指標(biāo)(2021遼寧卷)( √ )

辨析：綠葉中色素的提取和分離實驗，提取色素時需要加入無水乙醇(溶解色素)、石英砂(使研磨更充分)和碳酸鈣(防止色素被破壞)；分離色素時采用紙層析法，原理是色素在層析液中的溶解度不同，隨著層析液擴(kuò)散的速度不同，最后的結(jié)果是觀察到四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)；色素帶的寬窄代表色素的含量多少。

2、紙層析法分離葉綠體色素時，以多種有機(jī)溶劑的混合物作為層析液(2021河北卷)( √ )

辨析：在提取和分離綠葉中的色素實驗中，采用無水乙醇提取色素。分離綠葉中的色素用紙層析法，用到的層析液由20份石油醚、2份丙酮和1份苯酚混合而成。

3、葉綠體色素濾液細(xì)線浸入層析液，可導(dǎo)致濾紙條上色素帶重疊(2015山東卷)( × )

辨析：層析液是由有機(jī)溶劑組成，而葉綠體色素易溶于有機(jī)溶劑中，因此葉綠體色素濾液細(xì)線浸入層析液，會使濾液細(xì)線上的葉綠體色素溶解在層析液中，導(dǎo)致濾紙條上無色素帶。

4、在綠葉中色素的提取和分離實驗中，使用定性濾紙過濾研磨液( × )

辨析：過濾時漏斗基部的單層尼龍布不可以用濾紙代替，是因為濾紙的吸附性太強(qiáng)，會導(dǎo)致濾液中色素的濃度過低。

5、利用新鮮菠菜葉片開展綠葉中色素的提取和分離實驗中，濾紙條上的黃綠色條帶是由葉綠素a擴(kuò)散形成的( × )

辨析：四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)。

6、利用新鮮菠菜葉片開展綠葉中色素的提取和分離實驗中，層析完畢后應(yīng)迅速記錄實驗結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶劑揮發(fā)消失( × )

辨析：層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會因色素分解而減少，但不會隨層析液揮發(fā)而消失。

7、提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分( × )

辨析：綠葉中色素的提取和分離實驗，提取色素時需要加入無水乙醇(溶解色素)、石英砂(使研磨更充分)和碳酸鈣(防止色素被破壞)。

8、綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴(kuò)散得越快( × )

辨析：擴(kuò)散最快的是胡蘿卜素(橙黃色)，而含量越多的色素是葉綠素a(藍(lán)綠色)。

?高考真題剖析

1、(2020江蘇)采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是( )

A、提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑

B、研磨時加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞

C、研磨時添加石英砂有助于色素提取

D、畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散

參考答案：B

解析：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，因而可以用無水乙醇提取綠葉中的色素，A正確；研磨時需要加入碳酸鈣（CaCO₃），可防止研磨時色素被破壞，B錯誤；研磨時加入少許石英砂（SiO₂）有助于充分研磨，利于破碎細(xì)胞使色素釋放，C正確；畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少濾液擴(kuò)散，要求細(xì)、直、齊，才有利于色素均勻地分離，D正確。

2、(2020浙江)以洋蔥和新鮮菠菜為材料進(jìn)行實驗。回答下列問題：

(1)欲判斷臨時裝片中的洋蔥外表皮細(xì)胞是否為活細(xì)胞，可在蓋玻片的一側(cè)滴入質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水紙從另一側(cè)吸水，重復(fù)幾次后，可根據(jù)是否發(fā)生______現(xiàn)象來判斷。

(2)取新鮮菠菜葉片烘干粉碎，提取光合色素時，若甲組未加入碳酸鈣，與加入碳酸鈣的乙組相比，甲組的提取液會偏________色。分離光合色素時，由于不同色素在層析液中的溶解度不同及在濾紙上的吸附能力不同，導(dǎo)致4種色素隨層析液在濾紙條上的_______不同而出現(xiàn)色素帶分層的現(xiàn)象。若用不同波長的光照射葉綠素a提取液，測量并計算葉綠素a對不同波長光的吸收率，可繪制出該色素的__________。

(3)在洋蔥根尖細(xì)胞分裂旺盛時段，切取根尖制作植物細(xì)胞有絲分裂臨時裝片時，經(jīng)染色后，__________有利于根尖細(xì)胞的分散。制作染色體組型圖時，通常選用處于有絲分裂__________期細(xì)胞的染色體，原因是__________。

參考答案：(1)質(zhì)壁分離    (2)黃    移動速率    吸收光譜   

(3)輕壓蓋玻片    中    中期的染色體縮短到最小的程度，最便于觀察和研究   

解析：

(1)活的植物細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離，而死的植物細(xì)胞由于原生質(zhì)層失去選擇透性不會發(fā)生質(zhì)壁分離，因此常用質(zhì)壁分離能否發(fā)生來判斷植物細(xì)胞的死活。洋蔥外表皮細(xì)胞因為含紫色大液泡，質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，常用于進(jìn)行質(zhì)壁分離實驗。

(2)碳酸鈣有保護(hù)葉綠素的作用，未加碳酸鈣，葉綠素被破壞，呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏色，類胡蘿卜素偏黃，故甲的提取液偏黃。溶于酒精的四種光合色素，被附著在濾紙條的同一條線上（濾液細(xì)線），隨著層析液在濾紙條上的擴(kuò)散而被擴(kuò)散，且溶解度大的色素擴(kuò)散得最快。因此可以利用四種色素的移動速率（擴(kuò)散速率）而將四種色素分離開來。以某種物質(zhì)對不同波長光的吸收率為縱坐標(biāo)，以波長為橫坐標(biāo)作圖，所得的曲線，就是該物質(zhì)的吸收光譜。

(3)觀察細(xì)胞中的染色體，需要將細(xì)胞分散開來，因此用10%鹽酸對根尖進(jìn)行解離，為了進(jìn)一步使細(xì)胞分散開來，染色后，用拇指輕壓蓋玻片。染色體組型圖是將某種生物體細(xì)胞內(nèi)的全部染色體，按大小和形態(tài)特征進(jìn)行配對、分組和排列所構(gòu)成的圖像，由于中期的染色體縮短到最小的程度，最便于觀察和研究，因此常用有絲分裂中期的染色體進(jìn)行顯微攝影，制作染色體組型圖。

3、(2017天津)以葉綠體中的色素為脂溶性，液泡中紫紅色的花青苷為水溶性。以月季成熟的紫紅色葉片為材料，下列實驗無法達(dá)到目的的是( )

A、用無水乙醇提取葉綠體中的色素  

B、用水做層析液觀察花青苷的色素帶 

C、用質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗探究細(xì)胞的失水與吸水   

D、用光學(xué)顯微鏡觀察表皮細(xì)胞染色體的形態(tài)和數(shù)目

參考答案：D

解析：由于葉綠體中色素為脂溶性，可用無水乙醇提取，A正確；花青苷為水溶性，可用水做層析液觀察花青苷的色素帶，B正確；月季成熟的紫紅色葉片含有紫紅色的大液泡，可發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，則可用質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗探究細(xì)胞的失水與吸水，C正確；表皮細(xì)胞高度分化，不能分裂，不能用光學(xué)顯微鏡觀察其染色體的形態(tài)和數(shù)目，D錯誤。

4、(2015江蘇)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,右圖為濾紙層析的結(jié)果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。 下列敘述正確的是( )

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Ⅲ、Ⅳ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

參考答案：ABC

解析：圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。圖示表明強(qiáng)光照下葉綠素寬度變窄，類胡蘿卜素寬度變寬，說明此時葉綠素含量降低，類胡蘿卜素增加，有利于抵御強(qiáng)光照，AB正確；胡蘿卜素和葉黃素吸收光譜的吸收峰波長不同，C正確；畫濾液細(xì)線時，濾液在點(diǎn)樣線上需畫2~3次，保證色素的含量，D錯誤。

5、(2013重慶)下列與實驗相關(guān)的敘述，錯誤的是(　　)

A、馬鈴薯塊莖搗碎后的提取液可檢測出蛋白質(zhì)

B、光學(xué)顯微鏡可用于觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象

C、檢測酵母菌培養(yǎng)過程中是否產(chǎn)生CO₂可判斷其呼吸方式

D、在95%乙醇中加入無水Na₂CO₃后可提高色素的溶解度

參考答案：C　

解析：本題考查教材中幾個重要實驗的理解與應(yīng)用。馬鈴薯塊莖中含有蛋白質(zhì)，所以從其提取液中可檢測出蛋白質(zhì)，A項正確；觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離是利用光學(xué)顯微鏡的低倍鏡進(jìn)行觀察，B項正確；酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都會產(chǎn)生CO₂，所以不能根據(jù)是否產(chǎn)生CO₂判斷其呼吸方式，C項錯誤；色素不溶于水，無水Na₂CO₃可吸收95%乙醇中的水分，從而提高色素的溶解度，D項正確。

?限時訓(xùn)練

A組(選擇題為單選)

1、韭菜具有補(bǔ)腎、健胃、提神之功效，而韭黃是韭菜在避光條件下培養(yǎng)出來的，具有更佳的口感。某學(xué)習(xí)小組成員分別利用韭菜和韭黃進(jìn)行葉綠體色素提取和分離實驗，獲得的結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)

A、研磨葉片時，需加入少許SiO₂，有助于葉片研磨得更充分

B、將濾紙條一端剪去兩角有利于層析時形成平整的色素帶

C、實驗結(jié)果表明：色素④葉綠素a在層析液中的溶解度最低

D、實驗結(jié)果表明：避光條件對類胡蘿卜素的合成基本無影響

參考答案：C

解析：圖中①為胡蘿卜素、②為葉黃素、③為葉綠素a，④為葉綠素b，葉綠素b在層析液中的溶解度最低，擴(kuò)散距離最近，位于濾紙條的最下端，C錯誤。

2、某課外興趣小組以紅色莧菜葉片為實驗材料，用無水乙醇提取葉片中的色素，如圖甲、乙兩組分別是以有機(jī)溶劑和蒸餾水分離色素得到的結(jié)果。下列敘述正確的是(　　)

A、提取色素過程中加入二氧化硅的目的是為了保護(hù)葉綠素

B、甲組濾紙條從上往下第三條色素帶的顏色是黃綠色

C、乙組濾液細(xì)線處的顏色是無色

D、莧菜葉肉細(xì)胞中紫紅色的花青素分布在液泡中

參考答案：D

解析：提取綠葉中的色素時，加入二氧化硅的目的是為了研磨充分，A錯誤；甲組濾紙條從上往下第三條色素帶含有的色素是葉綠素a，顏色是藍(lán)綠色，B錯誤；乙組是用蒸餾水分離色素，光合色素不溶于蒸餾水，故濾液細(xì)線處的顏色是深綠色，C錯誤。

3、如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)細(xì)菌經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是(　　)

A、研磨時加入CaCO₃過量會破壞葉綠素

B、層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液

C、在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時，需通風(fēng)操作

D、實驗驗證了該種藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠素b

參考答案：D

解析：研磨時加入CaCO₃的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨時加入CaCO₃過量不會破壞葉綠素，但會影響色素提取液的純度，A項錯誤；光合作用色素易溶于有機(jī)溶劑不溶于水，故層析液由有機(jī)溶劑配制而成，B項錯誤；層析液易揮發(fā)，故層析分離時燒杯上要加蓋，C項錯誤；對照圖示結(jié)果分析可知，該種藍(lán)細(xì)菌中沒有葉黃素和葉綠素b，D項正確。

4、下列有關(guān)“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，正確的是(　　)

A、提取光合色素時加入SiO₂的目的是使研磨充分并保護(hù)色素不被破壞

B、色素在提取液中的溶解度不同，導(dǎo)致色素帶的位置不同

C、對研磨液過濾時需要在玻璃漏斗的基部放一層濾紙

D、畫濾液細(xì)線時要等上一次畫的濾液線干燥后再進(jìn)行畫線

參考答案：D

解析：取色素時加入SiO₂的目的是為了研磨充分，加入碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞，A錯誤；利用色素在層析液中的溶解度不同的原理來分離色素，從而使色素帶的位置不同，B錯誤；對研磨液過濾時需要在玻璃漏斗的基部放一層尼龍布進(jìn)行過濾，不能用濾紙過濾，C錯誤。

5、在進(jìn)行光合色素的提取和分離實驗時，取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，將會得到近似同心的四個色素環(huán)，如圖。下列說法錯誤的是(　　)

A、通常提取液呈現(xiàn)綠色是因為葉片中葉綠素的含量比類胡蘿卜素的高

B、提取色素時加入少許CaCO₃和SiO₂

C、若提取的是缺鎂葉片中的色素，則最外側(cè)兩圈色素環(huán)顏色較淡

D、最外側(cè)兩圈色素環(huán)的色素主要吸收藍(lán)紫光

參考答案：C

解析：鎂是合成葉綠素的原料，若葉片缺鎂，則葉綠素含量少，會使最內(nèi)側(cè)的兩圈色素環(huán)顏色較淡，C錯誤。

B組(選擇題為單選)

1、“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，某同學(xué)提取的濾液經(jīng)層析后結(jié)果如圖所示。造成該現(xiàn)象可能的解釋是(　　)

A、研磨時未加入SiO₂

B、研磨時未加入CaCO₃

C、畫濾液細(xì)線的次數(shù)不夠

D、提取時未加入無水乙醇

參考答案：B

解析：研磨時未加入SiO₂，研磨不充分，會導(dǎo)致4種色素的含量均減少，但不會出現(xiàn)只有葉綠素b與葉綠素a的相對含量明顯減少的現(xiàn)象，A錯誤；研磨時未加入CaCO₃，葉綠素分子被破壞，會導(dǎo)致葉綠素b與葉綠素a的相對含量明顯減少，B正確；畫濾液細(xì)線的次數(shù)不夠，點(diǎn)樣處積累的色素濃度低，會導(dǎo)致層析時4種色素的相對含量均減少，但不會出現(xiàn)只有葉綠素b與葉綠素a的相對含量明顯減少的現(xiàn)象，C錯誤；提取時未加入無水乙醇，無法提取出色素，會導(dǎo)致濾紙條上看不見色素帶，D錯誤。

2、某同學(xué)在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，為了確定無水乙醇、CaCO₃和SiO₂的作用，進(jìn)行了4組實驗來驗證，4組實驗結(jié)果如下圖所示，其中第④組是進(jìn)行正確操作的對照組。下列針對實驗結(jié)果的相關(guān)分析正確的是(　　)

A、③可能是由于未加SiO₂而得到的實驗結(jié)果

B、①可能是由于未加CaCO₃而得到的實驗結(jié)果

C、①可能是層析液沒及濾液細(xì)線而得到的實驗結(jié)果

D、②可能是由于用水取代了無水乙醇而得到的實驗結(jié)果

參考答案：ABD

解析：③中各色素帶較窄，分離出的色素少，原因可能是未加SiO₂而使得研磨不充分，A正確；①組實驗結(jié)果不理想(葉綠素較少)的原因有可能是未加CaCO₃而使色素被破壞，B正確；如果層析液沒及濾液細(xì)線則色素溶于層析液中，將不能得到色素條帶，結(jié)果如圖②，C錯誤；②沒有色素帶，可能是由于用水取代了無水乙醇，色素能溶解在無水乙醇中，而不能溶于水，所以用水取代無水乙醇不能分離出色素帶，D正確。

3、下圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法中錯誤的有(　　)

A、提取色素時加入碳酸鈣是為了防止研磨中色素被破壞

B、水稻在收獲時節(jié)，葉片中色素量是(甲＋乙)>(丙＋丁)

C、四種色素都能溶解在層析液中，乙色素的溶解度最大

D、四種色素中，丙和丁主要吸收紅光

參考答案：BCD

解析：提取色素時加入碳酸鈣是為了防止色素被破壞，提取色素時加入二氧化硅是為了使研磨更充分，A正確；水稻在收獲時節(jié)，葉片呈黃色，葉綠素分解了，呈現(xiàn)出類胡蘿卜素的顏色，所以葉片中色素量的變化是(甲＋乙)＜(丙＋丁)，B錯誤；四種色素都能溶解在層析液中，丁色素的溶解度最大，原因是它在濾紙上擴(kuò)散得最快，C錯誤；四種色素中，丙和丁為類胡蘿卜素，主要吸收藍(lán)紫光，甲和乙為葉綠素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光，D錯誤。