课时作业12　绿叶中色素的提取和分离

基础巩固

1．(2019·四川省南充高级中学期末考试)下列有关叶绿体中色素的提取和分离的叙述，错误的是(　　)

A．叶绿体中的不同色素在层析液中溶解度不同

B．色素分离过程中不能让层析液触及滤液细线

C．研磨时加碳酸钙可充分破坏叶绿体，获得更多的色素

D．此实验可确定叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色

解析：分离叶绿体中色素的原理：叶绿体中的不同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，A项正确；色素可溶解在层析液中，因此色素分离过程中不能让层析液触及滤液细线，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带或色素较少，B项正确；研磨时加碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，C项错误；此实验结果：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带，由此可确定叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色，D项正确。

答案：C

2．(2019·河北石家庄二中模拟)图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(　　)

A．图乙所示结构取自图甲中的①或③

B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上

C．图乙所示的结构是产生[H]并消耗ATP的场所

D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜的表面积

解析：题图乙所示结构含有光合色素，光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，对应于题图甲中的③，A项错误；在叶绿体的基质(题图甲④)中，也分布有与光合作用有关的酶，B项错误；消耗ATP的场所是叶绿体的基质(题图甲④)，C项错误；③是叶绿体的类囊体，叶绿体以题图甲③的形式扩大膜的表面积，D项正确。

答案：D

3．(2016年高考·江苏卷)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(　　)

A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素

B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素

C．为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好

D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失

解析：提取色素时，应在研磨前加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素，A项错误；菜叶剪碎不够充分，提取的滤液中色素的含量少，分离结果中色素带变窄，但分离得到的色素种类不变，B项正确；在研磨时分次加入10 mL乙醇比一次性加入10 mL乙醇的效果好，C项错误；层析完毕后应迅速记录结果的原因是叶绿素在光下容易分解，并不是叶绿素随溶剂挥发消失，D项错误。

答案：B

4．(2015·高考江苏卷改编)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如下图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述错误的是(　　)

A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低

B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照

C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同

D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次

解析：题图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ色素条带分别代表胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。由题图可知，正常光照与强光照相比，正常光照下叶绿素含量高，A项正确。强光照条件下，类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含量增加有利于植物抵御强光照，B项正确。叶绿素a吸收光谱的吸收峰波长约为430 nm和660 nm，叶绿素b吸收光谱的吸收峰波长约为460 nm和640 nm，C项正确。画滤液线时，首先画出一条细线，待滤液干后，再重复画一两次，目的是增加滤液线中的色素含量，层析后获得更清晰的色素条带，D项错误。

答案：D

5．(经典高考题)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：过滤研磨液使用的是单层尼龙布；层析时使用的是干燥处理过的定性滤纸条；在画出一条滤液细线后，待滤液干燥后再重复画线1～2次；研磨叶片时，用无水乙醇或体积分数为95%的乙醇(加适量无水碳酸钠除去水分)溶解色素。

答案：B

6．如下图所示为某同学做“叶绿体中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列叙述错误的是(　　)

A．应向培养皿中倒入层析液

B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处

C．实验结果应得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)

D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色

解析：实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈黄绿色，然后向外依次是蓝绿色、黄色、橙黄色。

答案：D

能力创新

7．(2019·宿迁调研)某班同学完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(　　)

A．甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液

B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2

C．丙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

解析：叶绿体中色素能溶解在有机溶剂中，几乎不溶于蒸馏水中，A项正确；SiO2可使研磨充分，未加入SiO2导致研磨不充分，获得的色素少，B项正确；在滤纸条上距离点样处近的叶绿素b含量比胡萝卜素多，C项错误；CaCO3可防止叶绿素被破坏，未加入CaCO3可导致叶绿素提取量减少，D项正确。

答案：C

8．下列对提取光合色素进行纸层析分离实验中各种现象的解释，正确的是(　　)

A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片

B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液

C．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多

D．叶黄素排在滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最大

解析：未见色素带，其原因是操作失误；叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇、层析液中；由于叶绿素含量比类胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色，所以，提取液呈绿色；胡萝卜素在层析液(而不是提取液)中扩散得最快，排在滤纸最前方。

答案：C

9．下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．水稻在收获时节，叶片中色素含量是(甲＋乙)<(丙＋丁)

B．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发

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

解析：依题柱状图中扩散距离可推知，甲为叶绿素b，乙为叶绿素a，丙为叶黄素，丁为胡萝卜素。在水稻收获时节，叶片变黄，类胡萝卜素的含量大于叶绿素的含量；在提取色素时，加入碳酸钙的目的是防止研磨过程中叶绿素遭到破坏；丁色素在层析液中的溶解度最大，故扩散的距离最远，乙色素的含量最多；叶绿素(甲＋乙)主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素(丙＋丁)主要吸收蓝紫光。

答案：A

10．下列与叶绿体相关的描述中，错误的是(　　)

A．叶绿体只分布于叶肉细胞中

B．叶绿体色素与O2和[H]的形成有关

C．叶绿体类囊体膜的基本支架也是磷脂双分子层

D．叶绿体基质中分布有ATP水解酶

解析：本题考查叶绿体的结构及功能，意在考查考生对光合作用过程的理解能力。叶绿体在植物见光部位的细胞中一般都有，A错误；叶绿体色素吸收光能，将水光解形成[H]和O2，B正确；叶绿体类囊体膜是生物膜，其基本支架是磷脂双分子层，C正确；在叶绿体基质中，有暗反应所需的酶，包括ATP水解酶，D正确。

答案：A

11．(2019·北京海淀区模拟)下图中从左至右是分别使用绿色菠菜叶(材料1)、黄色黄妒叶(材料2)和粉色月季花瓣(材料3)作为实验材料，使用无水乙醇提取色素，以汽油作为层析液进行纸层析法分离色素的结果。下列相关叙述不合理的是(　　)

A．材料1的4条带从上至下是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b

B．材料2的结果可能是由于秋天气候变化叶绿素分解增加合成减少所致

C．材料3的滤液细线无层析条带的原因可能是提取液和层析液不合理

D．材料3的滤液呈紫色，原因可能是细胞破碎后酸度改变引起色素颜色变化

解析：材料1的4条带从上至下是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，A错误；材料2的结果显示只含有胡萝卜素、叶黄素2条色素带，缺少叶绿素a和叶绿素b，很可能是由于秋天气候变化叶绿素分解增加合成减少所致，B正确；材料3是粉色月季花瓣，花瓣中不含有光合色素，花瓣中的色素不能用无水乙醇提取，也不能用层析液来分离，C正确；材料3是粉色月季花瓣，粉色月季花瓣中的色素存在于液泡中，因此材料3的滤液呈紫色，原因可能是细胞破碎后酸度改变引起色素颜色变化，D正确。

答案：A

12．(2019·广州一模)如下表所示是在适宜条件下测得某植物叶绿体色素吸收光能的情况，有关分析不正确的是(　　)

色素吸收光能百分比(%)

A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比变化基本一致

B．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，叶绿体中C3的量会增加

C．该植物缺乏Mg时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大

D．一定范围内，环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低

解析：由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，植物对光的吸收增强，ATP、[H]的产生量增多，C3的利用量增多，C3减少，B错误。

答案：B

13．(2019·福建泉州模拟)某同学为研究标准层析液(石油醚∶丙酮∶苯＝20∶2∶1)中各个组分的作用，使用不同试剂作为层析液进行菠菜绿叶中色素的分离实验，结果如下表所示。下列说法中正确的是(　　)

A.标准层析液的实验结果中最窄的色素带的颜色为黄色

B．石油醚的主要作用是将胡萝卜素和叶黄素分离

C．丙酮的主要作用是促进色素的溶解和提高分离效果

D．苯对叶绿素有较好的分离效果，对色素的溶解度最低

解析：用纸层析法分离菠菜滤液中的色素时，实验结果中最窄的色素带是胡萝卜素，其颜色为橙黄色，A项错误；与标准层析液组相比可以得出：石油醚分离出的色素是胡萝卜素和叶黄素，从分离后的滤液细线颜色为深绿色可以得出：其他色素在石油醚中溶解度很小，石油醚不能将其分离，B项正确；与标准层析液组相比可以看出：丙酮不能将菠菜叶中的4种色素较好地分离出来。从分离后的滤液细线颜色为浅绿色(与对照组相同)可得出：菠菜叶中的4种色素在丙酮中溶解度都很大，并且相差很小，所以丙酮的主要作用是促进色素的溶解，C项错误；与标准层析液组相比可以得出：苯分离出的3条色素带从上往下依次是类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)、叶绿素a和叶绿素b，但是不能将类胡萝卜素中的色素分离开，所以苯对叶绿素有较好的分离效果，从分离后的滤液细线颜色为绿色来看，苯对菠菜叶中的4种色素有一定的溶解度，D项错误。

答案：B

14．回答下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的问题：

(1)某同学的操作程序如下：

①将5 g新鲜完整的菠菜叶放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨；

②用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画1～2次；

③将画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。

结果实验失败，请指出其错误所在：

①_____________________________________________________；

②_____________________________________________________；

③_____________________________________________________。

(2)某兴趣小组同学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。色素层析结果如下图，请根据实验结果填写表格：

(3)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量80%的________和________分解，从而显示出________和________的颜色。

解析：(1)将菠菜叶含大量叶肉细胞的部分取下，剪掉叶柄，从而保证含更多的色素；画滤液细线时要细、齐、直，画下一次时要待上一次的滤液细线干燥后；滤液细线一定不能没及层析液。(2)A层析结果中各色素位置和带宽符合“绿叶”提取的实验结果，而B层析结果与A相比，靠下的两条带宽明显变窄，表明叶绿素含量较少，故为“嫩黄叶”。(3)秋天，北方叶片变黄是因为叶绿素降解，叶片更多表现出类胡萝卜素的颜色。

答案：(1)①不应用完整叶片，而应去掉叶柄后剪碎

②不应迅速重复画线，而应待干燥后再重复画线

③不应摇晃以免层析液没及滤液细线

(2)①A　②叶绿素a带和叶绿素b带较宽

③B　④叶绿素a带和叶绿素b带较窄

(3)叶绿素a　叶绿素b　胡萝卜素　叶黄素

15．(2019·河北武邑调研)某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如下图所示。请回答下列问题：

(1)分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是______________________________________________。A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是________(填“A”或“B”)处。

(2)在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第Ⅲ条色素带。

①缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成________，导致对________光的吸收能力明显减弱。

②该实验小组为了研究缺失第Ⅲ条色素带的植株(甲)和正常的植株(乙)光合作用速率的差异，在不同的光照强度下测定了两植株的CO2吸收速率，结果如下表所示：

根据表格中信息可知，更适合在强光下生活的是植株________(填“甲”或“乙”)。当光照强度为15 klx时，植株甲的光合作用速率________(填“大于”“小于”或“等于”)植株乙；当光照强度为30 klx时，植株甲积累的葡萄糖的量约为________mg·m－2·h－1。

解析：(1)分离绿叶中色素的原理是：光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。A、B是滤纸条上的标记，在分离色素时，滤液细线的划线处不能没入层析液中，据此分析题图所示可知：层析液最先所处的位置是A处。(2)题图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。①叶黄素主要吸收蓝紫光，缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成叶黄素，导致对蓝紫光的吸收能力明显减弱。②分析表中数据可知，当光照强度大于15 klx时，乙植株CO2吸收速率的数值明显高于甲植株，说明乙植株更适合在强光下生活。表中光照强度为零时的CO2吸收速率表示呼吸作用速率，光照强度大于零时的CO2吸收速率表示净光合作用速率，据此可推知：当光照强度为15 klx时，植株甲的光合作用速率＝3.0＋3.6＝6.6 (mg·m－2·h－1)，植株乙的光合作用速率＝4.6＋3.6＝8.2 (mg·m－2·h－1)，因此植株甲的光合作用速率小于植株乙；当光照强度为30 klx时，植株甲的CO2吸收速率为7.2 mg·m－2·h－1，依据如下的反应式则有6×44∶180＝7.2∶X(“X”表示积累的葡萄糖的量)，解得X≈4.9 mg·m－2·h－1。6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。

答案：(1)光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢　A

(2)①叶黄素　蓝紫　②乙　小于　4.9