高考生物一轮复习考点一遍过考点18 绿叶中色素的提取和分离(含解析)

考点18  绿叶中色素的提取和分离

高考频度：★★★☆☆     难易程度：★★★☆☆

1．实验原理

（1）提取：绿叶中的色素能够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。

2．实验步骤

观察结果：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带

考向一  叶绿体中色素提取与分离的实验分析

1．下列与“绿叶中色素的提取和分离”实验有关的叙述，正确的是

A．提取绿叶中的色素时只能用无水乙醇溶解色素
B．研磨叶片后立即加入碳酸钙可防止色素被破坏
C．叶绿素b在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素

D．不同绿叶中的色素在滤纸条上的色带顺序不同

【参考答案】C

【试题解析】提取绿叶中的色素时，可以用无水乙醇、丙酮等有机溶剂，A错误；叶绿体色素的提取实验中，加入碳酸钙的目的是保护叶绿体色素，防止色素被破坏，应该在研磨前加入，B错误；类胡萝卜素的溶解度大，扩散速度快，位于滤纸条的上面，而叶绿素b的溶解度小，扩散速度慢，位于滤纸条的下面，C正确；不同绿叶中的色素在滤纸条上的色带顺序相同，从上到下都是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，D错误。

解题必备

绿叶中色素提取和分离实验的异常现象分析

（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使用放置数天的叶片，滤液色素(叶绿素)太少。

③一次加入大量的无水乙醇(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。

（2）滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线接触到层析液。

（3）滤纸条看不见色素带

①忘记画滤液细线或没有提取出色素。

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。

2．如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是

A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发

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】B

【解析】绿叶中色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢；故滤纸条上甲～丁依次是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，据此分析。提取色素时加入碳酸钙是为了防止叶绿素分解，A错误；水稻在秋季收获，此时叶片变黄，叶绿素总量降低，类胡萝卜素含量增加，故叶片中色素量的变化是(甲＋乙)＜(丙＋丁)，B正确；四种色素都能溶解在层析液中，其中丁的扩散距离最远，丁色素的溶解度最大，C错误；由图可知甲为叶绿素b、乙为叶绿素a、丙为叶黄素、丁为胡萝卜素，丙和丁主要吸收蓝紫光，D错误。

考向二  叶绿体中色素提取的实验操作与探究

3．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。

Ⅰ．提取叶绿素

―→―→―→

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。

注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。

根据所学知识和实验结果，请回答下列问题：

（1）提取食用叶绿素的X应该为________________________________________________，原因是_____________________________________________________________________。

（2）表中Y应该为________，原因是____________________________________________。

（3）若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于__________食品，否则________________________。

（4）小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。__________________________________________________________________________________________。

【答案】（1）对人体无害的有机溶剂(食用酒精)　  叶绿素溶于有机溶剂，应考虑溶剂对人体的影响　

（2）8.0　  以1.0作为pH梯度进行实验　

（3）酸性　 叶绿素被破坏会造成食品失绿而影响品质　

（4）纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画滤液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带

【解析】（1）色素易溶于有机溶剂而不溶于水，因此提取食用叶绿素应选用对人体无害的有机溶剂。（2）据表中数据可知，pH梯度为1.0，因此Y的数值为8.0。（3）据题中实验结果可知，酸性条件可破坏叶绿素。故若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于酸性食品，否则叶绿素被破坏会造成食品失绿而影响品质。（4）检测产品中是否含有其他色素，可利用教材实验的纸层析法。主要步骤为：①制备滤纸条，②画滤液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带。

规律总结

实验设计的四大基本原则

（1）单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。

（2）对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其余因素都相同)，以便减小实验误差。

（3）平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。

（4）科学性原则：指在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。

4．在a、b、c 3个研钵中分别加入2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并用3种不同方法按下表所示添加试剂，经过研磨、提取、过滤得到了3种不同颜色的溶液，有深绿色、黄绿色和几乎无色3种情况，下列选项中说法错误的是

A．a组处理会造成滤液呈黄绿色，因为部分叶绿素会被破坏

B．b组处理会造成滤液几乎呈无色，因为叶绿素不会溶解于蒸馏水中

C．c组处理会造成滤液呈深绿色，经分离会得到4条色素带，其中第三条的颜色为蓝绿色

D．a组与b组相互对照，可以证明叶绿体中的色素易溶于乙醇

【答案】D

【解析】a组未加碳酸钙，会导致部分叶绿素被破坏，使滤液呈黄绿色，A正确；b组处理会造成滤液几乎呈无色，因为叶绿素不会溶解于蒸馏水中，B正确；c组处理会造成滤液呈深绿色，经分离会得到4条色素带，其中第三条为叶绿素a，呈蓝绿色，C正确；a组与b组相比，有两个自变量，所以两组实验对照不能证明色素易溶于乙醇，D项错误。

1．下列关于色素的提取和分离的说法不正确的是

A．绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇中，因此该试剂可将不同的色素分离开

B．研磨绿叶时加入碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏

C．用毛细吸管画滤液细线时，画出一条细线，待滤液干后，再画一两次

D．色素分离后，在滤纸条最上方的色素是胡萝卜素，说明其在层析液中溶解度最大

2．下列分离叶绿体中色素的装置，正确的是

A． B． 

C． D．

3．从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提取液明显偏黄绿色，最可能的原因是

A．一次加入过多无水乙醇 

B．加入的石英砂太多

C．没有加入碳酸钙 

D．用脱脂棉过滤不彻底

4．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的全部或部分色素带颜色较浅，分析其原因可能是

①加入的无水乙醇太多　　

②用丙酮代替无水乙醇   

③层析液触及滤液细线　　

④研磨时没有加入CaCO3　

⑤研磨时没有加入SiO2   

⑥选取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少

⑦画滤液细线的次数少　　

⑧使用放置数天的菠菜叶

A．①③⑦ 

B．②④⑤⑧ 

C．①③④⑤⑥⑦⑧ 

D．②③④⑤⑥

5．用纸层析法分离叶绿体中的色素，扩散最快和条带最宽的分别为

A．叶绿素a；胡萝卜素

B．胡萝卜素；叶绿素a
C．类胡萝卜素；叶绿素a

D．叶黄素；胡萝卜素

6．在做“绿叶中色素的提取和分离”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．①②③④ 

B．②④①③

C．④②③① 

D．③②①④

7．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取绿叶中的色素，并进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。有关叙述错误的是

A．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成

B．没有无水乙醇，可用95%的乙醇加入适量无水碳酸钠

C．Ⅲ、Ⅳ色素条带间距小，说明两种色素的溶解度差异小

D．操作中如果滤液细线触及层析液，会缩短得到四条色素带的时间

8．迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各种色素的鉴定，迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中各种色素的层析结果（部分数据），下列相关叙述错误的是

A．可用菠菜等绿叶蔬菜的叶片作为该实验的材料
B．色素3是叶绿素a，其迁移率为0.2
C．色素4随层析液在滤纸条上的扩散速度最快

D．色素2在滤纸条上移动的距离大约是4.2

9．甲、乙、丙、丁四位同学，利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用纸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，而得到了以下四种不同的层析结果。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．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3

10．下面是甲、乙、丙三位同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的过程，请根据问题回答：

（1）甲同学选用新鲜菠菜的绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，如图所示。甲同学分离色素的方法是________________，滤纸条上色素带位置的不同主要取决于_________________________________________。从上到下数，叶黄素位于第________条色素带。

（2）乙同学改变甲同学所用层析液组成后继续进行实验，在滤纸条上出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出含色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一光学分析仪器检测，通过分析色素溶液的_____________来判断色带上色素种类。

（3）丙同学对甲同学“绿叶中色素的分离”实验进行改进，实验装置如图所示。该同学应将提取到的滤液滴在________处（填“a”或“b”），棉线灯芯下端应浸没在_______________________中。实验结果得到四个不同颜色的同心圆，排列在最内侧的色素是______________（填色素的名称）。

11．（2019江苏卷·17）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是

A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素

B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液

C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作

D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b

12．（2017·天津卷）叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的的是

A．用无水乙醇提取叶绿体中的色素  

B．用水做层析液观察花青苷的色素带

C．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水

D．用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目

13．（2016·新课标II卷）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

1．【答案】A

【解析】可以利用无水乙醇提取色素，用层析液分离色素，A错误；研磨时，加入碳酸钙是为了保护色素，B正确；画滤液细线时，应该画的又细又直，干了再画，C正确；色素带从上到下是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，胡萝卜素的溶解度最大，D正确。

2．【答案】A

【解析】在色素的分离实验中，应将提取的色素提取液在滤纸条上划线，然后将滤纸条放入层析液中，注意滤液细线不能接触层析液，因为层析液有毒且易挥发，应用培养皿盖住盛有层析液的烧杯，故A正确。

3．【答案】C

【解析】提取时无水乙醇一次性加得太多，会使提取到的色素溶液浓度降低，滤纸条上色素带颜色较浅，A错误；提取色素时加入二氧化硅的目的是为了研磨充分，加入的石英砂太多不会导致叶片偏黄，B错误；加入碳酸钙的目的是保护色素，因为叶绿体中的叶绿素不稳定，容易被破坏，所以没有加入碳酸钙会导致提取液明显偏黄绿色，C正确；用脱脂棉过滤不彻底不影响叶绿素的含量，D错误。

4．【答案】C

【解析】绿叶中色素的提取和分离实验中，提取色素时需要加入无水乙醇（或丙酮）、石英砂和碳酸钙。其中无水乙醇或丙酮的作用是溶解色素；石英砂的作用是使研磨更充分；碳酸钙的作用是防止研磨过程中色素被破坏。在实验中，滤纸条上的色素带颜色较浅的原因是滤液中色素含量少，或者在滤纸条上画滤液细线时，重复的次数太少，或者加入的提取液太多，使滤液中色素浓度降低。加入的无水乙醇太多，色素的比例小，则色素带颜色较淡，①正确；无水乙醇和丙酮都能提取色素，②错误；层析时，层析液没过滤液细线，使色素溶解在层析液中，色素带颜色较淡，③正确；研磨时没有加入CaCO3，使部分色素被破坏，④正确；研磨时没有加入SiO2，导致研磨不充分，色素没有充分提取，⑤正确；取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少，绿叶中所含色素少，⑥正确；在画滤液细线时，等滤液干燥后再重复两到三次，画滤液细线次数太少，会使滤纸上的色素量少，也会导致滤纸条上色素带颜色较浅，⑦正确；使用放置数天的波菜叶，使部分色素被破坏，叶中所含色素少，⑧正确。综上所述，会导致色素带颜色较浅的有①③④⑤⑥⑦⑧，C符合题意，ABD不符合题意。故选C。

5．【答案】B

【解析】在叶绿体色素中，含量最多的是叶绿素a。分离色素的原理是：四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素分子可以在滤纸上通过扩散而分开。正常情况下纸层析的实验结果为，滤纸条上的4条色素带从上往下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。可见，用纸层析法分离叶绿体中的色素，扩散最快和条带最宽的分别为胡萝卜素、叶绿素a，B正确，A、C、D均错误。

6．【答案】B

【解析】解答本题首先要知道表格中各种试剂的作用，然后再分析每位同学所加的试剂。其中乙同学操作完全正确，其他同学与该同学进行对比，分析缺少的试剂并根据该试剂的作用分析可能出现的实验结果。无水乙醇为提取剂，色素提取过程不需要水，若加入水会使色素提取液颜色变浅；SiO2的作用是使研磨更充分；CaCO3能保护叶绿素分子。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。综上所述，B正确，ACD错误。

7．【答案】D

【解析】分析题图：滤纸条从上到下依次是：Ⅰ胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a(最宽)、Ⅳ叶绿素b(第2宽)，色素带的宽窄与色素含量相关。根据题图来看：强光照和正常光照相比，叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，故强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，A正确；无水碳酸钠可以吸收少量水分，没有无水乙醇，可用95%的乙醇加入适量无水碳酸钠，B正确；四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，溶解度越大，在滤纸条上扩散速度越快，所以两种色素的溶解度间距小，说明它们的溶解度差异小，反之亦然，C正确；色素分离过程中如果滤液线触及层析液，色素会溶解在层析液，最后得不到四条色素带，D错误。

8．【答案】C

【解析】据表格分析，色素3平均移动距离=（1.9+1.5+1.4）/3=1.6；其迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离=1.6/8.0=0.20。再根据迁移率的大小确定色素的溶解度的高低，因此色素1表示胡萝卜素，色素2表示叶黄素，色素3表示叶绿素a，色素4表示叶绿素b。提取与分离色素的实验可用含色素较多的菠菜叶作为实验材料，A正确；根据前面的分析可知，色素3是叶绿素a，其迁移率为0.2，B正确；色素4表示叶绿素b，根据纸层析法原理“四种色素在层析液中溶解度不同，溶液度高的扩散速度快”，结果是胡萝卜素(橙黄色)最快、叶黄素(黄色)次之、之后是叶绿素a(蓝绿色)，最慢的是叶绿素b(黄绿色)，C错误；根据“迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离”，色素2在滤纸条上移动的距离=0.53×8.0≈4.2，D正确。

9．【答案】C

【解析】叶绿体中的色素不溶于水，易溶于酒精等有机溶剂，若用蒸馏水作提取液和层析液，则层析结果中不应含有色素，结果如甲所示，A项正确；若研磨时加入的无水乙醇过多，会使提取液浓度降低，层析后4种色素的含量均减少，结果如乙所示，B项正确；绿叶中叶绿素(近点样处的两条色素带)含量应多于类胡萝卜素(远点样处的两条色素带)，而丙中叶绿素明显较少，不是正确操作得到的理想结果，C项错误；若研磨时未加入CaCO3，会使叶绿素被有机酸破坏，层析后叶绿素含量减少，结果如丁所示，D项正确。

10．【答案】（1）纸层析法    色素在层析液中溶解度的大小    2

（2）吸收光谱

（3）a     层析液     叶绿素b

【解析】叶绿体色素提取的实验原理是叶绿体色素在层析液中的溶解度不同，分子量小的溶解度高，随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。所以用层析法来分离四种色素。实验结果：最后滤纸条上将分离出四条色素带，颜色从上往下分别是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，四种色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。（1）图示滤纸条上出现了四条色素带，说明甲同学分离色素的方法是纸层析法，其原理是不同的色素在层析液中溶解度不同，因此沿着滤纸条扩散的速度也不同；滤纸条上从上到下第2条是黄色的叶黄素。（2）不同的色素吸收不同的光谱，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，所以可以通过分析色素溶液的吸收光谱来判断条带的色素种类。（3）据图分析，根据纸层析法的原理，同学将提取到的滤液滴在a处，棉线灯芯下端应浸没在层析液中，a处的色素沿着滤纸向四周扩散，从内到外形成的色素带依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素，因此排列在最内侧的色素是叶绿素b。

11．【答案】D

【解析】绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的色素带从上到下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b黄绿色。由图可知，菠菜含有四种色素，蓝藻（原核生物）只含有叶绿素a和胡萝卜素。研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，B错误；层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C错误；由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿色b，D正确，故选D。

12．【答案】D

【解析】由于叶绿体中色素为脂溶性，可用无水乙醇提取，A正确；花青苷为水溶性，可用水做层析液观察花青苷的色素带，B正确；月季成熟的紫红色叶片含有紫红色的大液泡，可发生质壁分离和复原，则可用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水，C正确；表皮细胞高度分化，不能分裂，不能用光学显微镜观察其染色体的形态和数目，D错误。

13．【答案】C

【解析】叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A项正确；镁属于组成细胞的无机盐，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项正确；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项错误；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项正确。