——叶绿体色素的提取和分离原理、色素的种类和吸收光谱、试剂的作用和实验成败关键前情提要：关键词：色素提取和分离的原理、色素的种类、试剂的作用难度系数：★★★重要程度：★★★★基础回顾：考点内容要求考纲解读叶绿体色素的提取和分离Ⅱ1、理解叶绿体色素的提取和分离原理2、知道色素的种类和吸收光谱3、理解实验中试剂的作用和实验成败关键考点一、实验的原理（1）实验：绿叶中色素的提取和分离（纸层析法）①可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙，其中前者有助于研磨充分，后者可防止在研磨中色素被破坏。
②分离的原理是利用色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大的在滤纸上扩散的快，反之则慢。
考点二、色素的种类和吸收光谱色素种类颜色吸收光谱滤纸条上位置叶绿素（约占3/4）叶绿素a 蓝绿色主要吸收红光和蓝紫光中下层叶绿素b 黄绿色下层类胡萝卜素（约占1/4）胡萝卜素橙黄色主要吸收蓝紫光上层叶黄色黄色中上层1．提取绿叶中色素的关键（1）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。
（2）滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧，以防止滤液挥发。
（3）称取绿叶的质量和加入无水乙醇的体积要适当，以保证提取液的浓度。
2．分离绿叶中色素的关键（1）滤液细线不仅要细、直，而且要含有较多的色素，因此要在滤液干后，重复画1～2次。
（2）滤纸上的滤液细线不能触及（或没入）层析液，否则会使滤液中的色素溶解于层析液中，滤纸条上得不到色素带，使实验失败。
3． 实验流程提取色素⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 取材：称取5 g 绿色叶片↓研磨：加少许SiO 2、CaCO 3和10 mL 无水乙醇↓过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布↓收集：收集滤液，试管口用棉塞塞严制备滤纸条⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 干燥滤纸 ↓剪滤纸条：将滤纸剪成长与宽略小于试管长和宽的滤纸条，并在一端剪去两角↓铅笔画线：在距剪去两个角一端1 cm 处用 铅笔画一条细的横线画滤液细线⎩⎪⎨⎪⎧ 用毛细吸管吸取少量滤液 ↓画线：沿铅笔线画出一条细线 ↓待滤液干后，重复画一两次 分离绿叶中的色素⎩⎪⎨⎪⎧将3 mL 层析液倒入试管中，装置如图所示插入滤纸条有滤液细线的一端朝下，随后用软木塞塞紧试管口。
注意：不能让滤纸条上的滤液细线触到层析液4、由操作要求探究操作目的操作要求操作目的提取色素选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高研磨时加无水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化分离色素滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散滤液细线要细、直、齐使分离出的色素带平整不重叠滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中5（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。
【技巧归纳】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。
【课堂巩固】１．将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱（图中的暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱）。
则该色素是（）A．类胡萝卜素B．叶黄素C．胡萝卜素 D．叶绿素a【答案】D2．图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则图②所示结果最有可能来自于（）A．水培的洋葱叶B．生长的柳树幼叶C．培养的衣藻D．秋冬的银杏落叶【答案】D【解析】从两条层析条带上分析可知，滤纸条②缺少了叶绿素a和叶绿素b的色素带。
可能是选择的材料中缺少叶绿素。
从4个选项分析，秋冬季的银杏落叶由于叶绿素分解，而呈现黄色，所以层析出的色素带最可能出现②的情况。
3．如图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断，用作实验材料的叶片颜色为（）A．红色B．黄色C．绿色D．紫色【答案】B【解析】在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色。
B选项正确。
4．某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。
将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（）A．光吸收差异显著，色素带缺第2条B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条C．光吸收差异显著，色素带缺第3条D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条【答案】B5．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．加入的石英砂太多B．没有加入碳酸钙C．用脱脂棉过滤不彻底D．一次加入过多无水乙醇【答案】B【解析】叶绿体的色素提取液偏黄绿色，可能是因为研磨过程中未加碳酸钙，叶绿素被破坏导致叶绿素含量减少，呈现出类胡萝卜素的颜色。
6．某班学生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。
下列分析错误的是（）A．甲可能是因为研磨时未加入SiO2B．乙可能是因为研磨时未加入CaCO3C．丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液D．丁是正确操作得到的理想结果【答案】D【解析】色素的提取和分离实验中，SiO2可使菠菜叶研磨充分，CaCO3可防止叶绿素受到破坏，未加入SiO2和CaCO3时，会发生甲、乙图示的现象，A、B正确；丙图中色素含量基本为零，可能是误用蒸馏水做提取液和层析液的结果，C正确；丁图显示含量最高的是叶黄素，实际上正常绿色叶片中叶绿素a和叶绿素b多，D 错误。
【课后提升】1．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2．生态学家研究发现，植物群落中的类胡萝卜素和叶绿素的比率（黄/绿比率）与群落的P（光合作用）/R（呼吸作用）比率呈现一定的关系，这种关系如图所示。
以下判断正确的是（）A．有机物积累逐渐增多，黄/绿比率有增高趋向B．人工林年平均黄/绿比率过高时，应适当采伐C．农作物栽培时选择b点比a点更适宜D．在作物收获季节，群落的P/R值可能在a点3．为了探究pH对叶绿素稳定性的影响，某研究性学习小组的同学利用菠菜绿叶提取出光合色素粗品，然后在25℃的室温条件下进行了如下实验：下列叙述正确的是（）A．提取色素时加入SiO2可维持研磨液pH的稳定B．该实验结果表明叶绿素在碱性环境中不会被破坏C．弱酸环境中类胡萝卜素的稳定性可能低于叶绿素D．可用纸层析法分析②④两组溶液颜色差异的原因4．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．在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2～3次D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素5．下图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。
根据此图并结合所学知识分析，以下说法中正确的是（）①在晚间用大约550 nm 波长的绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度②据图可知，用白光中450 nm 左右波长的光比白光更有利于提高光合作用强度③在经过纸层析法分离出来的色素带上，胡萝卜素的印记在最上面④土壤中缺乏镁时，420～470 nm 波长的光的利用量显著减少⑤由550 nm 波长的光转为670 nm 波长的光后，叶绿体中C 3的量减少A ．②④⑤B ．③④⑤C ．②③④D ．①②⑤6．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，如图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。
下列叙述不正确的是（ ）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7．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 绿色叶片――→X 碳酸钙提取液―→过滤液―→浓缩液―→叶绿素粗产品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。
根据所学知识和实验结果，请回答：（1）提取叶绿素的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）小李想了解叶绿素粗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。