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第2单元
细胞的代谢
第9课时　叶绿体中色素的提取与分离
内容索引
核心体系
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1. 概述色素提取和分离的原理、步骤。2. 说出叶绿体中色素的种类。
核 心 体 系
活 动 方 案
下图表示的是菠菜中叶绿体色素提取和分离的实验过程的操作示意图。请回答下列问题。
活动一 概述叶绿体中色素的提取与分离的原理
(1) 请按正确的操作顺序进行排列。
【答案】 ⑤④③①②。
(2) 该实验中，对选择的实验材料有什么要求？为什么？
【答案】 新鲜绿色的叶片。新鲜绿色的叶片中色素含量高，从而使滤液中色素含量较高，实验效果明显。
(3) 该实验中提取色素的原理是什么？分离色素的原理是什么？
【答案】 提取色素原理：叶绿体色素能溶于有机溶剂，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。分离色素原理：4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速度快；反之，则慢。
(4) 图⑤操作中，加入的三种化学试剂的作用分别是什么？
【答案】 无水乙醇：溶解色素；CaCO3：防止研磨过程中色素被破坏；SiO2: 研磨充分。
(5) 图④操作需要“迅速、充分”的原因是什么？
【答案】 叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分，以保证提取较多的色素。
(6) 图③操作为什么一般不使用滤纸？为什么收集滤液的试管应该用棉塞塞紧？
【答案】 滤纸会吸附色素，影响提取的色素含量。防止乙醇挥发和色素氧化。
(7) 画滤液细线时，为什么画滤液细线要直、细、匀，而且待滤液细线干燥后再重复画一两次？
【答案】 画滤液细线要直、细、匀的目的是使分离出的色素带平整不重叠；滤液细线干燥后再重复画一两次，可以增加色素的量，使分离出的色素带清晰分明。
(8)在层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？
【答案】 滤纸条上的滤液细线触及层析液，会使色素直接溶解到层析液中，结果使滤纸条上得不到色素带。
(9)结果分析(如下图所示)。
结果：分别写出四条色素带的颜色及对应色素名称。
色素带 名称 颜色
a
b
c
d
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
分析：色素带扩散速度与________有关，宽窄与________有关，条数与________有关。
溶解度
含量
种类
为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请回答下列问题。
活动二 分析色素提取和分离实验原理的运用实例
(1) 提取叶片中光合色素时常使用___________(填试剂)进行研磨来获取色素，为使____________，还可加入少许二氧化硅。
(2) 纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。若研究者用该方法是否能获得上述实验数据？为什么？
【答案】 否，利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素。
(3) 据图可知，污染程度的加剧主要使哪类色素的含量减少？叶片颜色和相对清洁区相比，有什么不同？这样会直接影响光合作用的哪个阶段？
【答案】 叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)。叶片会发黄。光反应。
无水乙醇
研磨更充分
下图是叶绿体色素吸收可见光的情况。请回答下列问题。
活动三 分析叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
(1) 叶绿体中的色素只吸收_________，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2) 叶绿素对________________的吸收量大，类胡萝卜素对________的吸收量大。
(3) 农业生产上使用的塑料薄膜是无色透明的，为什么不是用红色塑料薄膜？
【答案】 无色透明的塑料薄膜透过的光线最多。
可见光
红光和蓝紫光
蓝紫光
(4) 生活在海洋较深水域的红藻中具有藻红素，这对红藻的光合作用有什么好处？这种现象反映了生物学上的什么规律？
【答案】 阳光透过水层时，光线会减弱，藻红素可以吸收叶绿素吸收得较少的绿光，保证红藻在较暗处也能进行光合作用。生物体的结构和环境相适应。
检 测 反 馈
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1 下图表示某同学做“色素的提取和分离”的实验改进装置。下列相关的叙述错误的是(　　)
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. 实验结果应是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
【答案】 D
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2 下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　)
A. 将5 g新鲜菠菜叶剪碎后，放入研钵中，加入碳酸钙、石英砂后，迅速研磨
B. 吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀画出一道滤液细线，并连续快速画2～3次
C. 把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断振荡，以加快层析液在滤纸条上的扩散
D. 滤纸上相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b
【答案】 D
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3 下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，合理的是(　　)
A. 用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B. 若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C. 该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D. 用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
【答案】 B
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4 为了测定叶片叶绿体色素含量，某中学兴趣小组利用两种方法分别提取菠菜叶片的叶绿体色素，并测定含量，实验过程如下图所示。相关叙述错误的是(　　)
1
A. 方法①中的“？”代表SiO2，其与方法②中的水浴，均有助于色素充分释放
B. 方法①②中加入CaCO3的作用是保护叶绿素，提高色素的提取量
C. 该实验最好在遮光条件下进行
D. 与方法②相比，方法①测定的结果更接近实际值
【答案】 D
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5 苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用适量体积分数为95%的酒精提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上出现了不同的色素带，对色素带由上到下分析的有关叙述，正确的是(　　)
A. 第一条色素带对应的色素是叶黄素
B. 第二条色素带对应的色素主要吸收蓝紫光
C. 第三条色素带对应的色素是呈现红色的花青素
D. 第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最大
【答案】 B
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6 下图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的四个主要操作步骤。下列有关叙述错误的是(　　)
1
A. 实验操作步骤的先后顺序是乙→丁→甲→丙
B. 步骤甲为增加滤纸上色素的量需连续划3～4次滤液细线
C. 步骤乙应向滤液中加入少许碳酸钙，以防止叶绿素被破坏
D. 步骤丙中的滤纸条上最上面的一条色素带的颜色是橙黄色
【答案】 B
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7 某中学课外兴趣小组利用如下图所示的装置进行色素的分离、收集实验，其中层析柱是在注射器的外套内加入脱脂棉、滤纸纤维粉压实制成，底部注射器可收集相应色素溶液。分离色素时先在层析柱中滴加7～8滴色素提取液，待干后重复3次，再打开输液器调节阀，滴加石油醚进行层析。相关叙述错误的是(　　)
1
A. 分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度大
B. 重复3次滴加色素提取液可提高收集色素的量
C. 层析柱需达到一定高度才能确保不同色素相互分离开
D. 第一个分离出来的色素是胡萝卜素，其液体呈橙黄色
【答案】 A
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8 黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法正确的是(　　)
A. 在高倍光学显微镜下，能观察到黑藻叶绿体的双层膜结构
B. 观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片
C. 质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减弱
D. 探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用层析液作提取液
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【答案】 B
1
【解析】 在电子显微镜下才能看到叶绿体的双层膜结构，A错误；黑藻成熟叶片没有分裂能力，观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片，B正确；质壁分离过程中，植物细胞失水，原生质层体积变小，绿色会加深，但随着不断失水，细胞液的浓度逐渐增大，吸水能力逐渐增强，C错误；叶绿体中的色素易溶于无水乙醇等有机溶剂，提取黑藻叶片中光合色素时，可用无水乙醇作提取液，D错误。
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9 (多选)科研人员以中华蚊母树为试验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。相关叙述正确的有(　　)
1
提取方法 叶绿素a(mg/g) 叶绿素b(mg/g) 总叶绿素(mg/g)
方法1(液氮法) 0.55 0.17 0.72
方法2(研磨法) 0.49 0.16 0.65
方法3(浸提法) 0.16 0.13 0.29
A. 方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关
B. 方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素
C. 方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素
D. 三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素
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【答案】 ABD
1
【解析】 方法1(液氮法)液氮可以使叶片迅速冰冻，进行研磨时可以使细胞破碎充分、操作时间短，提高提取率，A正确；方法2(研磨法)通过研磨法提取色素，会损失一定量的色素，B正确；方法3(浸提法)通过浸提法提取色素，主要是浸提液的种类和浸提时间影响色素的提取量，C错误；色素可以溶解于有机溶剂中，所以可以用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，D正确。
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