【生物】2020届一轮复习人教版绿叶中色素的提取和分离(实验课)学案

【生物】2020届一轮复习人教版绿叶中色素的提取和分离(实验课)学案

‎2020届 一轮复习 人教版 绿叶中色素的提取和分离(实验课) 学案 ‎1．实验原理与过程 ‎(1)实验原理 ‎(2)实验步骤 ‎(3)实验结果 ‎2．色素种类及吸收光谱 色素种类 吸收光 吸收光谱图示 叶绿素(含量约占3/4)‎ 叶绿素a 吸收红光 和蓝紫光 叶绿素b 类胡萝卜 胡萝卜素 吸收蓝紫光 素(含量约占 ‎1/4)‎ 叶黄素 ‎3．叶绿体色素的分布和功能 ‎(1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。‎ ‎(2)功能：吸收、传递光能(四种色素)，转化光能(只有少量特殊状态的叶绿素a)。‎ ‎1．注意事项及原因分析 过程 注意事项 操作目的 提取色素 选材 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 实验试剂 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 实验操作 迅速、充分研磨 防止乙醇过度挥发 盛放滤液的试管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化 分离色素 制备滤纸条 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 画滤液细线 滤液细线要直、细、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 分离滤液中色素 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中 ‎2．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未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；‎ ‎②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；‎ ‎③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；‎ ‎④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏 滤纸条色素带重叠 ‎①滤液细线不直；②滤液细线过粗 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 命题点(一)　色素提取和分离实验的过程与结果 ‎1．(2016·江苏高考)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：选B　在提取绿叶中的色素时，应先加入少量的CaCO3，再进行研磨，防止研磨过程中酸破坏叶绿素；即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素，只是滤液中色素的含量不多，分离后4条色素带较窄；若要获得总量10 mL的提取液，在研磨时应分次加入10 mL乙醇；层析完毕后应迅速记录结果，这是因为叶绿素在光下容易分解，导致色素条带很快消失，而不是随溶剂挥发消失。‎ ‎2．(2015·江苏高考，多选)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，右图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(　　)‎ 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 解析：选ABC　根据“绿叶中色素的提取和分离实验”的实验结果可知，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，强光照下叶绿素含量低；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；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；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，以便层析后获得更清晰的色素条带。‎ 命题点(二)　叶绿体色素的种类和功能 ‎3．(2017·全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)‎ A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 解析：选A　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光；叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制；作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示；叶绿素吸收640～660 nm的红光，导致水光解释放O2。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅱ)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 解析：选C　提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中；叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收；叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光；叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，故黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色。‎ ‎5．(2013·全国卷Ⅱ)关于叶绿素的叙述，错误的是(　　)‎ A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素 B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用 C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 解析：选D　叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素；叶绿素a和叶绿素b吸收的光能可用于光合作用的光反应；叶绿素a在红光区的吸收峰值高于叶绿素b；植物呈现绿色是由于叶绿素吸收绿光最少，绿光被反射出来的缘故。‎ ‎[归纳拓展]‎ 影响叶绿素合成的三大因素 光照 是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄 温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成 必需元素 叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄 ‎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 解析：‎ 选C　绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇和丙酮中；叶绿体色素的提取的实验研磨前加入碳酸钙，可以保护叶绿体色素，防止色素被破坏；叶绿素b在层析液中溶解度最小；各色素带顺序是由自身在层析液中的溶解度所决定的，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，与绿叶种类无关。‎ ‎2．(2019·黄冈调研)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，正确的是(　　)‎ A．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多 B．胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高 C．色素带的宽窄反映了色素在层析液中溶解度的大小 D．滤纸条上没有色素带，说明材料可能为黄化叶片 解析：选A　叶绿体色素中绿色的叶绿素含量约占3/4，所以提取液呈绿色；胡萝卜素在层析液中溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，所以处于滤纸条最上方；色素带的宽窄反映了色素含量的多少；用黄化叶片进行绿叶中色素提取与分离实验时，滤纸条上仍然会有胡萝卜素和叶黄素的色素带。‎ ‎3.如图是小明同学利用新鲜菠菜叶片做“叶绿体中色素的提取和分离实验”的结果，老师认为实验结果不理想，则产生此结果最可能的原因是(　　)‎ A．误用蒸馏水作提取液和层析液 B．研磨时未加入SiO2‎ C．实验材料自身有问题 D．研磨时未加入CaCO3‎ 解析：选D　由于色素不溶于蒸馏水，若用蒸馏水作提取液和层析液，则得不到色素带；研磨时不加SiO2，研磨不充分，各种色素含量都减少，但并不改变色素的比例关系；由于是新鲜菠菜叶，实验材料正常；图示叶绿素a和叶绿素b含量相对较少，而叶黄素最多，胡萝卜素较多，最可能是研磨时未加入CaCO3，导致部分叶绿素被破坏。‎ ‎4.(2019·武昌区模拟)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)。下列叙述正确的是(　　)‎ A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深 B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成 C．四种色素在层析液中溶解度大小是I＜Ⅱ＜Ⅲ＜Ⅳ D．色素分离过程中如果滤液细线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间 解析：选B　根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅；强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成；四种色素在层析液中溶解度大小关系是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ；色素分离过程中如果滤液细线触及石油醚，色素会溶解在层析液中，从而不能得到色素带。‎ ‎5．利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图所示)。当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为(　　)‎ 解析：选B　在层析液中4种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。‎ ‎6．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断下列说法错误的是(　　)‎ A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光 B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度 C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加 D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少 解析：选C　类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光；据图可知，用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，光合色素吸收光能增强，光反应增强，C3的还原加速，叶绿体中C3的量将减少；叶绿素b主要吸收420～470 nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少。‎ ‎7．将在黑暗中放置一段时间的叶片均分成4小块，分别置于不同的试管中，按下表进行实验处理，其中着色最浅的叶片所在的试管是(　　)‎ 试管编号 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ 实验处理 CO2溶液 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ 光照 白光 蓝光 红光 绿光 碘液 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ 注：“＋”表示具有该条件 A．①　　　　　　　　　 B．②‎ C．③ D．④‎ 解析：选D　在不同的光照条件下，光合作用强度不同，叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光几乎不吸收，故在白光下，叶片光合作用最强，经碘液处理后，着色最深；绿光下，叶片光合作用最弱，着色最浅。‎ ‎8．如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是(　　)‎ A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨 B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照 D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 解析：选B　提取色素时加入SiO2是为了研磨充分，而加入CaCO3是为了防止色素被破坏；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同；在光下和避光条件下实验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多。‎ ‎9．(2019·张掖一模)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(　　)‎ 溶剂移动距离 色素1移动距离 色素2移动距离 色素3移动距离 色素4移动距离 实验组1‎ ‎7.8‎ ‎1.9‎ 实验组2‎ ‎8.2‎ ‎1.5‎ 实验组3‎ ‎8.0‎ ‎1.4‎ 平均 移动距离 ‎8.0‎ ‎7.6‎ ‎0.8‎ 迁移率 ‎0.95‎ ‎0.53‎ ‎0.10‎ 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 解析：选C　菠菜等绿叶蔬菜的叶片含有大量的色素，可作为该实验的材料；据表格分析，色素3平均移动距离＝(1.9＋1.5＋1.4)÷3＝1.6，迁移率＝色素移动距离/溶剂移动距离＝1.6÷8.0＝0.2，通过比较迁移率可知色素3为叶绿素a；色素4表示叶绿素b，溶解度最低，扩散速度最慢；据表格分析，色素2平均移动距离＝0.53×8.0＝4.24。‎ ‎10．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。请分析回答下列问题：‎ ‎(1)提取叶片中光合色素时常使用________(试剂)研磨法来获取色素，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，污染程度的加剧使________(色素类型)的含量减少。‎ ‎(4)污染加剧导致叶片中光合色素含量的变化会直接影响光合作用的________阶段，使其产生的________________减少，进而导致叶片制造有机物的量________。‎ 解析：(1)光合色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇提取色素，加入二氧化硅有助于研磨充分。(2)利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素含量。(3)据图可知，污染程度的加剧使叶绿素a和叶绿素b的含量减少，类胡萝卜素含量基本不变。(4)叶绿素a和叶绿素b的含量减少直接影响光合作用的光反应阶段，使光反应产生ATP、[H]减少，导致叶片制造有机物的量减少。‎ 答案：(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)　(4)光反应　ATP、[H]　减少 ‎11．(2019·三亚模拟)油菜耐寒性强，是我国重要的油料作物。昼夜温差大时有利于油菜积累干物质，提高油菜的产量。 请回答下列问题：‎ ‎(1)昼夜温差大时有利于油菜积累干物质的原因是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)在油菜生长发育时期，如果遇到连绵阴雨，对油菜的产量会产生严重影响，主要是由于__________直接影响了油菜的光反应阶段，进而对暗反应阶段______________造成影响。‎ ‎(3)在油菜的营养生长过程中，发现部分油菜植株叶片变黄，其原因可能有两种：一是由于镁缺乏导致________缺乏；二是由于类胡萝卜素含量增加。请设计实验确定叶片变黄的原因：‎ ‎①实验设计思路：选取质量相等的变黄叶片和正常绿色叶片，分别编号为甲组、乙组；然后采用相同的方法提取和分离甲组、乙组的色素，比较两种叶片色素的种类和含量。‎ ‎②预测实验结果：‎ Ⅰ.与乙组相比，如果甲组_______________________________________________，则说明叶片变黄是缺乏镁所致。‎ Ⅱ.与乙组相比，如果甲组______________________________________________，则说明叶片变黄是类胡萝卜素含量增加所致。‎ 解析：(1)昼夜温差大，白天有利于光合作用，夜晚抑制呼吸作用，最终有利于有机物积累，使作物产量提高。(2)阴雨天，光照强度较低，影响光合作用的光反应，进而影响[H]和ATP的产生，最终影响三碳化合物还原为有机物。(3)探究叶片颜色变黄的原因，可通过纸层析法观察色素带的条数、宽窄和深浅确定。若缺镁造成的叶绿素减少，则在滤纸条上就可能只剩下黄色和橙黄色2条色素带，或即便有4条色素带，离滤液细线较近的蓝绿色和黄绿色的2条色素带颜色较浅；若是由于类胡萝卜素含量增加造成的，则可以得到4条色素带，但距离滤液细线较远的黄色、橙黄色的2条色素带颜色深并且较宽。‎ 答案：(1)白天温度较高，有利于光合作用制造有机物，夜晚温度较低，呼吸作用强度低，消耗有机物少 ‎(2)光照强度　三碳化合物还原 ‎(3)叶绿素　Ⅰ.滤纸条上只有离滤液细线较远的2条色素带，或有4条色素带，但离滤液细线较近的2条颜色较浅 Ⅱ.滤纸条上有4条色素带，但离滤液细线较远的2条色素带较宽