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第12讲　绿叶中色素的提取和分离
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
活动一 概述绿叶中色素的提取和分离的原理
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。
　　 　
(1) 请按正确的操作顺序进行排列。
(2) 植物叶肉细胞中，与光合作用有关的色素主要分布于什么部位？
(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？
(4) 图⑤操作中，加入的三种化学试剂的作用分别是什么？
(5) 图④操作需要“迅速、充分”的原因是什么？
(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？
(7) 画滤液细线时，为什么滤液细线要直、细、匀，而且待滤液细线干燥后再重复画一两次？
(8) 在层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？
(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
分析：色素带扩散速度与__________有关，宽窄与________有关，条数与________有关。
活动二 分析色素提取和分离实验原理的运用实例
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。
(1) 提取叶片中光合色素时常使用________(填溶剂)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？
(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？
(4) 若对“绿叶中色素的提取和分离”层析装置进行如图改进。请分析并回答下列问题。
图1 图2
图1装置实验时应该将滤液滴在______处。在定性滤纸上会出现图2上的4个不同颜色的同心圆①～④，最大的圆圈①为________，呈现________色；最小的圆圈④为________，呈现________色。
活动三 分析叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
下图是叶绿体色素吸收可见光的情况。请回答下列问题。
(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？
(4) 生活在海洋较深水域的红藻中具有藻红素(藻红素主要吸收绿光和黄光)，保证红藻在较暗处也能进行光合作用。这种现象反映了生物学上的什么规律？
(5) 植物的叶子一般呈现绿色的原因是什么？秋冬季呈现黄色的原因是什么？
名卷优选
1. [2025宿迁模拟]关于植物细胞中光合色素、光敏色素、花青素三类色素，下列叙述正确的是(　　)
A. 三类色素可存在同一个细胞中
B. 只有光合色素可以吸收光能
C. 三类色素合成场所都是核糖体
D. 使用有机溶剂可提取到三类色素
2. [2026南京中华中学月考]下列有关中学生物学实验的叙述，正确的是(　　)
A. 用光学显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中央液泡的大小以及原生质层的位置
B. “探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，向酵母菌培养瓶中加入酸性重铬酸钾检测酒精
C. 分离色素时，若未除去水溶性花青素，会导致光合色素条带的宽度和顺序发生变化
D. 设计对照实验时需控制对实验结果没有影响的无关变量相同且适宜
3. 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
4. [2024南通如东期中]为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列相关分析错误的是(　　)
A. 色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水
B. 色素5最可能为花青素，叶绿体中类囊体堆叠成基粒增大了其附着面积
C. 色素1和2主要吸收蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
D. 色素1在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色
5. [2025常州前黄中学检测]在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙三名同学使用相关试剂的情况如下表所示(“＋”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为(　　)
相关试剂 甲 乙 丙
无水乙醇 － ＋ ＋
水 ＋ － －
碳酸钙 ＋ ＋ ＋
二氧化硅 ＋ ＋ －
A. ①②③ B. ①③② C. ②③① D. ③②①
6. (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。下列相关叙述正确的有(　　)
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
7. [2025浙江卷]叶用桑树是重要的经济树种，苜蓿是重要的豆科牧草。间作是在同一土地上按一定比例分行或分带种植两种或多种作物的种植模式。有学者研究桑树和苜蓿间作对生长和产量的影响，部分指标如表所示。
处理 最大净光 合速率 光补 偿点 光饱 和点 叶绿素 a/b 土壤脲 酶活性 粗蛋白 含量 总产量
单作苜蓿 19.0 36.5 1 493 1.8/0.7 10.0 17.7 8 031
间作苜蓿 15.6 24.1 1 260 2.1/0.9 13.2 21.5 9 914
单作桑树 24.9 78.7 1 529 2.4/1.3 10.8 23.3 676
间作桑树 30.0 109.6 1 758 3.2/1.3 14.4 26.3 923
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度。表中测定指标的单位省略
请回答下列问题。
(1) 与单作相比，间作苜蓿的________更低，表明间作苜蓿在较低的光照强度下就开始积累光合产物，同时叶绿素a和叶绿素b含量的提高有利于__________，但叶绿素a/b下降，说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同________发生改变。该研究中，若用定性滤纸通过纸层析________(填“能”或“不能”)测定叶绿素a和叶绿素b的含量。间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在________条件下光合速率更高。桑树和苜蓿的高矮搭配，可促进单位土地面积的________效率增加，提高产量和土地资源的利用。
(2) 间作模式下，苜蓿根瘤菌的________作用可为桑树提供氮素营养。同时，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中________产生的脲酶活性提高，从而为植物提供了更多的________。因此，除了总产量提高外，________含量也有所增加，从而进一步提升了牧草和桑叶的品质。
第12讲　绿叶中色素的提取和分离
【活动方案】
活动一　
(1) ⑤④③①②。
(2) 叶绿体的类囊体薄膜。
(3) 提取色素的原理：绿叶中的色素能溶于有机溶剂，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。分离色素的原理：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得快；反之，则慢。
(4) 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) 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) 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) 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
色素带 名称 颜色
a 胡萝卜素 橙黄色
b 叶黄素 黄色
c 叶绿素a 蓝绿色
d 叶绿素b 黄绿色
分析：溶解度　含量　种类
活动二　
(1) 无水乙醇　研磨更充分
(2) 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) 叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)。叶片会发黄。光反应。
(4) a　胡萝卜素　橙黄　叶绿素b　黄绿
活动三　
(1) 可见光
(2) 红光和蓝紫光　蓝紫光
(3) 无色透明的塑料薄膜透过的光线最多。
(4) 生物体的结构和环境相适应。
(5) 植物叶片呈现绿色的原因是叶片中叶绿素含量多，色素对绿光的吸收少，绿光大部分被反射出来。秋冬季叶绿素被破坏，逐渐呈现类胡萝卜素的颜色。
绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象分析
异常现象 原因分析
收集到的 滤液绿色 过浅 1. 研磨不充分； 2. 未加碳酸钙，色素分子被破坏； 3. 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少； 4. 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低
滤纸条色 素带重叠 1. 滤液细线不直； 2. 滤液细线过粗：画的速度过慢、连续划线等
滤纸条无 色素带 1. 忘记画滤液细线； 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
【名卷优选】
1 A　植物的叶肉细胞中含有光合色素，在一些植物的花、果实等器官的细胞中含有花青素，而光敏色素在植物的各个器官中都有分布，所以三类色素可存在同一个细胞中，A正确；光敏色素也能感受光信号，也可以吸收光能，B错误；光合色素和花青素不是蛋白质，其合成场所不是核糖体，C错误。
2 A　在质壁分离及质壁分离的复原实验中，光学显微镜可通过观察紫色区域的大小，观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞中央液泡的大小变化及原生质层的位置变化，A正确；检测酒精的正确方法是从培养液中取样后，在试管中与酸性重铬酸钾反应，而非直接向培养瓶中加入试剂，B错误；水溶性花青素不溶于脂溶性的层析液，不会随层析液在滤纸条上扩散，因此不会影响光合色素的分离结果，C错误；对照实验中，无论无关变量是否影响实验结果，均需保持相同且适宜，以确保实验结果的可靠性，D错误。
3 D
4 B　1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，光合色素易溶于有机溶剂，分布在叶绿体中，根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素，色素5易溶于水，A正确；色素5最可能为花青素，在植物液泡中，不在类囊体膜上，B错误；色素1、2、3、4是光合色素，依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素1和2即胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，色素3和4即叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红光，C正确；根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明色素1在层析液中的溶解度最大，色素1是胡萝卜素，其颜色最可能为橙黄色，D正确。
5 B　甲同学没有加入无水乙醇，因为色素不溶于水，所以得不到色素带，如图中①；乙同学操作正确，所以色素带正常，如图中③；丙同学没加SiO2，研磨不充分，所有色素含量都少，如图中②。因此他们所得的实验结果依次为①③②，B正确。
6 ABD　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。
7 (1) 光补偿点　光的吸收　波长比例　不能　强光　光的利用
(2) 固氮　微生物　氨　粗蛋白
解析：(1) 光补偿点指光合速率等于呼吸速率时的光强度，间作苜蓿的光补偿点更低，意味着在较低光照强度下光合速率就能大于呼吸速率，开始积累光合产物。叶绿素a和叶绿素b的作用是吸收、传递和转化光能，其含量提高有利于光的吸收。纸层析法只能将叶绿体中的色素进行分离，不能测定叶绿素a和叶绿素b的含量。桑树和苜蓿高矮搭配，能充分利用不同层次的光照，可促进单位土地面积的光的利用效率增加。(2) 苜蓿根瘤菌具有固氮作用，能将空气中的氮气转化为含氮化合物，可为桑树提供氮素营养。土壤中的微生物可以产生脲酶，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中微生物产生的脲酶活性提高。脲酶能催化尿素分解产生氨，从而为植物提供更多氨。由于氮素营养增加，除了总产量提高外，粗蛋白含量也有所增加，提升了牧草和桑叶的品质。第12讲　绿叶中色素的提取和分离
1 [2025山东卷]“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”。下列说法错误的是(　　)
A. 应使用干燥的定性滤纸
B. 绿叶需烘干后再提取色素
C. 重复画线前需等待滤液细线干燥
D. 无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
2 下列关于用新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，防止叶绿素被破坏
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
3 [2025天津卷]老师检查同学们的生物实验报告时，发现其中有误的是(　　)
A. 电泳分离DNA片段时，需用缓冲液配制琼脂糖凝胶
B. 检测酵母是否产生酒精时，需向培养液滤液中加入酸性重铬酸钾
C. 提取和分离菠菜叶中的色素时，用层析液进行提取，用无水乙醇进行分离
D. 为维持有丝分裂样品最佳观察状态，需在分裂旺盛时剪取根尖，用卡诺氏液固定
4 某同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，得到如图所示的结果，其中①～④表示色素带。下列相关分析正确的是(　　)
A. 该实验中，无水乙醇可作为层析液分离各种色素
B. ③色素带中的色素分子主要吸收蓝紫光和红光
C. ④色素带中的色素在层析液中的溶解度最高
D. 提取色素时若未加二氧化硅会提取不到色素
5 [2025南通模拟]下列关于教材实验创新的尝试，合理的是(　　)
A. “观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，用适宜浓度的KNO3溶液代替蔗糖溶液，可简化实验步骤
B. “绿叶中色素的提取和分离”实验中，将叶片在100 ℃烘干2 h后研磨，可提高色素分离效果
C. “检测生物组织中的脂肪”实验中，用无水乙醇洗去浮色，可提高实验观察效果
D. “观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，缩短解离时间，可提高染色效果
6 [2024泰州期末]如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，下列说法正确的是(　　)
A. 水稻在收获时节，叶片中色素含量是(丙＋丁)<(甲＋乙)
B. 提取色素时，加入碳酸钙是为了研磨更充分
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，丙和丁主要吸收蓝紫光
7 [2024连云港赣榆高中检测]如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，色素A和B分别为(　　)
A. 叶绿素、类胡萝卜素 B. 类胡萝卜素、叶绿素
C. 叶黄素、叶绿素a D. 叶绿素a、叶绿素b
8 [2024泰州检测]如图表示某生物学兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验流程，下列叙述正确的是(　　)
A. “结果①”中共有的色素带的颜色是橙黄色和黄色，说明叶绿素在强光下易分解
B. 在做提取韭黄色素实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大
C. 提取色素的原理是色素在有机溶剂中溶解度不同
D. “结果②”中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域
9 [2026山东青岛期中]以绿藻为材料研究环境因素对光合作用的影响，得到图1、2所示的结果。该绿藻在25 ℃时以葡萄糖为底物进行的有氧呼吸强度达到最大值，此时CO2生成速率为35 μmol/(g·h)，不考虑其他呼吸类型。下列说法正确的是(　　)
图1 图2
A. 可用层析液提取并分离叶绿素a，色素带呈黄绿色
B. 低光强下叶绿素a含量较高，有利于吸收更多的红外光和蓝紫光
C. 高光强下，绿藻在25 ℃时氧气生成速率为277 μmol/(g·h)
D. 低光强下，随着温度升高，叶绿素a增多，光合速率增强
10 (多选)[2026江西赣州期中]洋葱是石蒜科葱属二年生草本植物，将其鳞茎底部触水，给予适宜的环境条件，一段时间后，鳞茎底部会萌生大量白色须根，而上部则生出绿色管状叶，如图所示。下列叙述错误的有(　　)
A. 选取洋葱绿色管状叶提取叶绿体中的色素，过滤时应加入少量的无水乙醇
B. 选取洋葱鳞片叶内表皮作材料，不能观察到植物细胞质壁分离和复原现象
C. 利用洋葱根尖观察有丝分裂时，漂洗时间太短可造成细胞重叠而无法辨认染色体形态
D. 利用洋葱根尖观察有丝分裂时，压片用力不均匀可造成细胞重叠而无法辨认染色体形态
11 (多选)[2025宿迁模拟]如图所示，某同学用薄层层析硅胶板对菠菜绿叶中的色素进行分离。薄层层析硅胶板板面纯白平整，均匀细密，层析所得色素斑点清晰，分离效果好。下列叙述正确的有(　　)
A. 可以使用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠提取色素
B. 分离色素时为减少层析液挥发，应该关闭门窗，减少空气流动
C. 若提取时没有添加碳酸钙，硅胶板上可能只出现上方两个色素斑点
D. 四种色素斑点从上往下颜色顺序为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色
12 某中学生物学兴趣小组进行了阳生植物和阴生植物叶片中叶绿素含量比较的实验，主要过程及结果如下。请回答下列问题。
【实验材料】阳生植物：美洲合欢、月季；阴生植物：喜荫花、沿阶草。
【叶绿素含量测定原理】叶绿素a、叶绿素b的吸收光谱不同(如图1)，叶绿素a、叶绿素b在红光区最大吸收峰的波长分别是 665 nm、649 nm。
【主要实验步骤及结果】
步骤1：取四种材料的新鲜叶片、剪碎(避开主叶脉)，各取0.1 g碎叶片分别置于4支20 mL的比色管中，加入 15 mL 萃取液(丙酮∶酒精＝1∶1)，避光浸泡 24 h，获得色素提取液。
步骤2：用分光光度计在665 nm和649 nm 波长下分别测定色素提取液的吸光值，并根据吸光值计算叶绿素含量，结果如图2。
图1 图2
(1) 步骤1中，萃取液的作用是________________；“避光”的原因是______
__________________；浸泡足够长时间(24 h)的目的是________________________
______________________________________________。
(2) 据图1可知，叶绿素a、叶绿素b在蓝紫光区的最大吸收峰值比红光区高，但不选择蓝紫光区最大吸收峰的波长测定色素吸光值，其原因是_______________
______________________。
(3) 据实验结果可知，与阳生植物相比，阴生植物叶片中叶绿素a与叶绿素b的比值较______，结合图1从生物适应环境的角度分析，其意义是_____________
_____________。
(4) 若对月季进行适当遮光处理，其叶片中叶绿素含量会________，以适应弱光环境。
(5) 测定叶片中叶绿素含量时，采用“剪碎→研磨→过滤”的方法获取色素提取液，会导致色素提取不充分，其原因有__________________________________。
13 [2025苏州模拟]芹菜是常见的绿叶类蔬菜，具有丰富的营养和药用价值。为研究叶面喷施不同浓度氮肥对叶绿素含量的影响，研究人员进行了相关实验，结果如图1。请回答下列问题。
图1 图2 图3
(1) 叶绿素在光合作用中的主要功能是__________________，氮素量会影响叶片中叶绿素含量的原因有______________________________________________。
(2) 实验开始后，每隔5 d使用不同浓度尿素进行叶面喷施，每个处理组设置3个重复，其主要目的是___________________________；将去除叶脉后的新鲜叶片烘干、________(填操作)后获得叶片干粉，然后加入________(填试剂)提取叶绿素。
(3) 为进一步研究不同浓度氮素对叶绿素含量影响的分子机制，研究人员提取芹菜叶片总RNA，经________得到cDNA，测定与叶绿素合成、降解有关基因的相对表达量，结果如图2、3。据图1～3 推测，与叶绿素合成相关的基因最可能是AggltX和________；与对照组相比，50 g/L尿素组叶绿素含量下降可能与上述基因表达量变化产生的综合效应导致____________________有关。
(4) 芹菜中的芹菜素(API)具有抗肿瘤作用，其作用机制可能有________(填字母)。
a. 诱导癌细胞凋亡
b. 阻滞细胞周期
c. 促进癌细胞分化
d. 诱导原癌基因表达
e. 干扰肿瘤细胞信号传导
进一步研究发现，API通过活化线粒体信号转导诱导人胃癌细胞凋亡，具体机制如下：API→Bax/bc1-2比值增加→线粒体跨膜电位降低细胞色素C释放Caspase-9凋亡为验证上述机制具有API浓度依赖性，研究人员在分别加入了______________的细胞培养液中培养人胃癌细胞株，然后分别测定。测定各组的实验指标有________________________________________。
第12讲　绿叶中色素的提取和分离
1 B　光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸，水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色素的分离，A正确；提取光合色素可以使用新鲜的绿叶，B错误；重复画线前需等待滤液细线干燥，否则会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带不清晰，C正确；提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正确。
2 B
3 C　电泳分离DNA片段时，缓冲液可维持电泳环境的pH稳定，保证DNA片段正常分离，需用缓冲液配制琼脂糖凝胶，A正确；酸性重铬酸钾与酒精反应会由橙色变为灰绿色，检测酵母是否产生酒精时，需向抽取的培养液滤液中加入酸性重铬酸钾，B正确；提取菠菜叶中的色素时用无水乙醇，分离色素时用层析液，C错误；有丝分裂旺盛的根尖细胞便于观察有丝分裂过程，卡诺氏液可固定细胞形态，为维持有丝分裂样品最佳观察状态，需在分裂旺盛时剪取根尖，用卡诺氏液固定，D正确。
4 B　色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素，但无水乙醇不作为层析液使用，A错误；滤纸条从外到内依次是①胡萝卜素、②叶黄素、③叶绿素a、④叶绿素b，③色素带为叶绿素a，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，①色素带中的色素在层析液中的溶解度最高，B正确，C错误；若提取光合色素时未加二氧化硅，不能充分研磨，也能提取到色素，但4条色素带颜色均变浅，D错误。
5 A　适宜浓度的KNO3 溶液中的钾离子和硝酸根离子能主动运输进入细胞，使细胞液浓度升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞会自动吸水发生质壁分离复原，不需要更换外界溶液，因此可用适宜浓度的KNO3溶液代替蔗糖溶液，A正确；高温会使叶绿素等光合色素分解，导致色素含量降低，从而影响色素的分离效果，不能提高色素分离效果，B错误； 在“检测生物组织中的脂肪”实验中，洗去浮色用的是体积分数为50%的酒精，C错误； 如果缩短解离时间，细胞可能没有充分分散开来，会导致细胞重叠，影响染色效果和观察，D错误。
6 D　根据扩散距离可知，甲、乙、丙、丁分别为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，水稻成熟时，叶片为黄色，其中类胡萝卜素(丙＋丁)含量高于叶绿素(甲＋乙)，A错误；碳酸钙作用是保护叶绿素，B错误；四种色素都能溶解在层析液中，乙色素含量高，丁色素溶解度最大，C错误；四种色素中，丙和丁(类胡萝卜素)主要吸收蓝紫光，D正确。
7 A　据图分析，色素A吸收波峰为红光和蓝紫光，则色素A表示叶绿素；色素B吸收波峰只有蓝紫光，则色素B代表类胡萝卜素。
8 B　韭菜色素滤液分离出橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色四种色素，而韭黄色素滤液只能分离出橙黄色和黄色，因此两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色，说明叶绿素形成需要光，A错误；纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上的扩散速度快，C错误；韭菜色素滤液分离出橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色四种色素，而韭黄色素滤液只能分离出橙黄色和黄色，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，故两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异是红光区域，D错误。
9 C　提取光合色素用无水乙醇，分离光合色素用层析液，叶绿素a色素带呈蓝绿色，A错误；叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，而不是红外光，B错误；由图2可知，在25 ℃高光强条件下，绿藻释放氧气的速率(净光合速率)为242 μmol/g/h。根据题干可知，该绿藻在25 ℃时以葡萄糖为底物进行的有氧呼吸强度达到最大值，此时CO2生成速率为35 μmol/g/h，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以高光强下，绿藻在25 ℃时氧气生成速率(总光合速率)为242＋35＝277 μmol/g/h，C正确；由图1可知，在低光强下，随着温度升高，叶绿素a含量升高，但由于其他温度条件下呼吸作用强度未知，不能直接得出光合速率的变化情况，D错误。
10 ABC　选取洋葱绿色管状叶提取叶绿体中的色素，研磨时应加入少量的无水乙醇，A错误；洋葱鳞片叶内表皮细胞有中央大液泡，选取洋葱鳞片叶内表皮作材料，能观察到植物细胞质壁分离和复原现象，B错误；利用洋葱根尖观察有丝分裂时，漂洗时间太短会导致解离过度，但不会造成细胞重叠而无法辨认染色体形态，C错误；利用洋葱根尖观察有丝分裂时，压片用力不均匀可能导致细胞没有完全分散开来，可造成细胞重叠而无法辨认染色体形态，D正确。
11 ACD　在分离色素实验中，为减少层析液挥发，应采取密封容器等措施，B错误；若硅胶板上只出现上方两个色素斑点，即只有胡萝卜素和叶黄素，没有叶绿素，这可能是提取时没有添加碳酸钙，使得叶绿素被破坏，C正确；从上到下颜色依次应是橙黄色(胡萝卜素)、黄色(叶黄素)、蓝绿色(叶绿素a)、黄绿色(叶绿素b)，D正确。
12 (1) 溶解色素　叶绿素在光下易分解　充分提取色素　(2) 类胡萝卜素也大量吸收蓝紫光　(3) 小　叶绿素b的比例增加，有利于吸收蓝紫光，提高对弱光的适应能力　(4) 增加　(5) 研磨不充分、色素被破坏、过滤时有色素残留在残渣中等
13 (1) 吸收、传递和转化光能　叶绿素的组成元素包含氮，同时氮素还可参与合成与叶绿素合成相关的酶　(2) 减少实验误差，提高实验结果的准确性　研磨　无水乙醇　(3) 逆转录　AgCAO　叶绿素的降解速率过快，大于合成速率　(4) abce　等量的不同浓度API　胃癌细胞凋亡的情况、活化线粒体信号转导的中间环节
解析：(3) 由图1可知，叶绿素含量随氮肥浓度先上升后下降，与叶绿素合成相关基因的表达水平也应该呈类似的变化趋势，对比图2、3中4种基因表达水平的变化，发现AggltX和AgCAO的变化趋势接近叶绿素含量的变化，叶绿素含量显著降低对应AgHCAR和AgPAO相对表达水平的显著提高，推测AggltX和AgCAO是与叶绿素合成相关的基因。AgHCAR和AgPAO是与叶绿素降解相关的基因；与对照组相比，50 g/L尿素组叶绿素含量下降，但从AggltX和AgCAO的表达量高于空白对照，可推测叶绿素合成量是增加的，那么导致叶绿素含量下降的原因应该为叶绿素的降解速率过快，大于合成速率。(4) 诱导癌细胞凋亡使肿瘤细胞数量下降，a正确；阻滞细胞周期阻止肿瘤细胞增殖，b正确；促进癌细胞分化为正常或接近正常的细胞，使肿瘤细胞出现类似正常细胞的表型，或恢复正常细胞的某些功能，c正确；原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变，d错误；干扰肿瘤细胞信号传导，如阻断肿瘤细胞内的信号通路，阻止细胞生长和分裂的信号传递，从而抑制肿瘤细胞的增殖，e正确。(共36张PPT)
第2单元
细胞的代谢
第12讲　绿叶中色素的提取和分离
内容索引
核心体系
学习目标
活动方案
名卷优选
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　概述绿叶中色素的提取和分离的原理
(1) 请按正确的操作顺序进行排列。
【答案】 ⑤④③①②。
(2) 植物叶肉细胞中，与光合作用有关的色素主要分布于什么部位？
【答案】 叶绿体的类囊体薄膜。
(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】 提取色素的原理：绿叶中的色素能溶于有机溶剂，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。分离色素的原理：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得快；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 ________ ______
分析：色素带扩散速度与__________有关，宽窄与________有关，条数与________有关。
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
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____________(填溶剂)进行研磨来获取色素，为使______________，还可加入少许二氧化硅。
无水乙醇
研磨更充分
(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。
(4) 若对“绿叶中色素的提取和分离”层析装置进行如图改进。请分析并回答下列问题。
图1
图2
图1装置实验时应该将滤液滴在______处。在定性滤纸上会出现图2上的4个不同颜色的同心圆①～④，最大的圆圈①为____________，呈现________色；最小的圆圈④为____________，呈现________色。
a
胡萝卜素
橙黄
叶绿素b
黄绿
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(藻红素主要吸收绿光和黄光)，保证红藻在较暗处也能进行光合作用。这种现象反映了生物学上的什么规律？
【答案】 生物体的结构和环境相适应。
(5) 植物的叶子一般呈现绿色的原因是什么？秋冬季呈现黄色的原因是什么？
【答案】 植物叶片呈现绿色的原因是叶片中叶绿素含量多，色素对绿光的吸收少，绿光大部分被反射出来。秋冬季叶绿素被破坏，逐渐呈现类胡萝卜素的颜色。
名 卷 优 选
2
4
5
1
3
7
6
1．[2025宿迁模拟]关于植物细胞中光合色素、光敏色素、花青素三类色素，下列叙述正确的是(　 　)
A．三类色素可存在同一个细胞中
B．只有光合色素可以吸收光能
C．三类色素合成场所都是核糖体
D．使用有机溶剂可提取到三类色素
A
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5
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3
7
6
【解析】 植物的叶肉细胞中含有光合色素，在一些植物的花、果实等器官的细胞中含有花青素，而光敏色素在植物的各个器官中都有分布，所以三类色素可存在同一个细胞中，A正确；光敏色素也能感受光信号，也可以吸收光能，B错误；光合色素和花青素不是蛋白质，其合成场所不是核糖体，C错误。
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6
2．[2026南京中华中学月考]下列有关中学生物学实验的叙述，正确的是(　 　)
A．用光学显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中央液泡的大小以及原生质层的位置
B．“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，向酵母菌培养瓶中加入酸性重铬酸钾检测酒精
C．分离色素时，若未除去水溶性花青素，会导致光合色素条带的宽度和顺序发生变化
D．设计对照实验时需控制对实验结果没有影响的无关变量相同且适宜
A
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3
7
6
【解析】 在质壁分离及质壁分离的复原实验中，光学显微镜可通过观察紫色区域的大小，观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞中央液泡的大小变化及原生质层的位置变化，A正确；检测酒精的正确方法是从培养液中取样后，在试管中与酸性重铬酸钾反应，而非直接向培养瓶中加入试剂，B错误；水溶性花青素不溶于脂溶性的层析液，不会随层析液在滤纸条上扩散，因此不会影响光合色素的分离结果，C错误；对照实验中，无论无关变量是否影响实验结果，均需保持相同且适宜，以确保实验结果的可靠性，D错误。
2
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6
3．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
1
D
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7
6
4．[2024南通如东期中]为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列相关分析错误的是(　 　)
1
B
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4
5
3
7
6
A．色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水
B．色素5最可能为花青素，叶绿体中类囊体堆叠成基粒增大了其附着面积
C．色素1和2主要吸收蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
D．色素1在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色
1
2
4
5
3
7
6
1
【解析】 1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，光合色素易溶于有机溶剂，分布在叶绿体中，根据在蒸馏水中的层析结果说明，色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素，色素5易溶于水，A正确；色素5最可能为花青素，在植物液泡中，不在类囊体膜上，B错误；色素1、2、3、4是光合色素，依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素1和2即胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，色素3和4即叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红光，C正确；根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明色素1在层析液中的溶解度最大，色素1是胡萝卜素，其颜色最可能为橙黄色，D正确。
2
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3
7
6
5．[2025常州前黄中学检测]在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙三名同学使用相关试剂的情况如下表所示(“＋”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为(　 　)
1
相关试剂 甲 乙 丙
无水乙醇 － ＋ ＋
水 ＋ － －
碳酸钙 ＋ ＋ ＋
二氧化硅 ＋ ＋ －
A．①②③ B．①③②
C．②③① D．③②①
B
2
4
5
3
7
6
1
【解析】 甲同学没有加入无水乙醇，因为色素不溶于水，所以得不到色素带，如图中①；乙同学操作正确，所以色素带正常，如图中③；丙同学没加SiO2，研磨不充分，所有色素含量都少，如图中②。因此他们所得的实验结果依次为①③②，B正确。
2
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3
7
6
6．(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。下列相关叙述正确的有(　　　)
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
ABD
2
4
5
3
7
6
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。
2
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3
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6
7．[2025浙江卷]叶用桑树是重要的经济树种，苜蓿是重要的豆科牧草。间作是在同一土地上按一定比例分行或分带种植两种或多种作物的种植模式。有学者研究桑树和苜蓿间作对生长和产量的影响，部分指标如表所示。
1
处理 最大净光 合速率 光补 偿点 光饱 和点 叶绿素 a/b 土壤脲 酶活性 粗蛋白 含量 总产量
单作苜蓿 19.0 36.5 1 493 1.8/0.7 10.0 17.7 8 031
间作苜蓿 15.6 24.1 1 260 2.1/0.9 13.2 21.5 9 914
单作桑树 24.9 78.7 1 529 2.4/1.3 10.8 23.3 676
间作桑树 30.0 109.6 1 758 3.2/1.3 14.4 26.3 923
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度。表中测定指标的单位省略
2
4
5
3
7
6
请回答下列问题。
(1) 与单作相比，间作苜蓿的____________更低，表明间作苜蓿在较低的光照强度下就开始积累光合产物，同时叶绿素a和叶绿素b含量的提高有利于____________，但叶绿素a/b下降，说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同____________发生改变。该研究中，若用定性滤纸通过纸层析________(填“能”或“不能”)测定叶绿素a和叶绿素b的含量。间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在________条件下光合速率更高。桑树和苜蓿的高矮搭配，可促进单位土地面积的____________效率增加，提高产量和土地资源的利用。
1
光补偿点
光的吸收
波长比例
不能
强光
光的利用
2
4
5
3
7
6
(2) 间作模式下，苜蓿根瘤菌的________作用可为桑树提供氮素营养。同时，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中__________产生的脲酶活性提高，从而为植物提供了更多的______。因此，除了总产量提高外，__________含量也有所增加，从而进一步提升了牧草和桑叶的品质。
1
固氮
微生物
氨
粗蛋白
2
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6
1
【解析】 (1) 光补偿点指光合速率等于呼吸速率时的光强度，间作苜蓿的光补偿点更低，意味着在较低光照强度下光合速率就能大于呼吸速率，开始积累光合产物。叶绿素a和叶绿素b的作用是吸收、传递和转化光能，其含量提高有利于光的吸收。纸层析法只能将叶绿体中的色素进行分离，不能测定叶绿素a和叶绿素b的含量。桑树和苜蓿高矮搭配，能充分利用不同层次的光照，可促进单位土地面积的光的利用效率增加。(2) 苜蓿根瘤菌具有固氮作用，能将空气中的氮气转化为含氮化合物，可为桑树提供氮素营养。土壤中的微生物可以产生脲酶，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中微生物产生的脲酶活性提高。脲酶能催化尿素分解产生氨，从而为植物提供更多氨。由于氮素营养增加，除了总产量提高外，粗蛋白含量也有所增加，提升了牧草和桑叶的品质。
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