河北 劉曉菊

“染色”和“顯色”那些實驗，高考怎么考？

河北 劉曉菊

近年來各地高考題中對實驗的考查更貼近課本，注重基礎(chǔ)，而其中鑒別類、觀察類實驗，常以染色或顏色反應(yīng)為命題考點，其原理是某些物質(zhì)或結(jié)構(gòu)與特定試劑發(fā)生特定顏色反應(yīng)，例如還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉、酒精、DNA、RNA等物質(zhì)的顏色反應(yīng)，再如“觀察線粒體”“觀察細(xì)胞的有絲分裂”等實驗就需要特定的染色劑；還有就是利用生物材料本身具有的顏色來進(jìn)行觀察，例如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原的觀察”就借助紫色洋蔥表皮細(xì)胞中的紫色大液泡的變化。一些染色劑或鑒定所用的顯色試劑及實驗中配合使用的其他試劑需要考生在復(fù)習(xí)時進(jìn)行歸類，掌握它們的使用方法及注意事項，本文通過一些高考題及模擬題的分析來總結(jié)高考是如何考查這些知識點的。

一、染色劑及試劑鹽酸的考查

不同的實驗中對染色體（染色質(zhì)）中的DNA的染色用到了不同的試劑，例如有龍膽紫溶液、甲基綠染液、改良苯酚品紅染液；不同的實驗里用到鹽酸的濃度和作用也不同，考生需要聯(lián)系比較；另外甲基綠和健那綠也要區(qū)分開。

【例1】（2014·全國新課標(biāo)卷Ⅱ）回答下列問題：

（1）在觀察大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂的實驗中，常用鹽酸酒精混合液處理根尖，用龍膽紫溶液染色。實驗中，鹽酸酒精混合液的作用是________________；龍膽紫溶液屬于________性染料，能夠使細(xì)胞中的________著色。

（2）用光學(xué)顯微鏡觀察細(xì)胞，可以看到細(xì)胞核。細(xì)胞核的功能可概括為： ________________________。

（3）“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實驗中也用到了鹽酸，其作用是：_______________________________________________________________，該實驗用到的染色劑為_________________，實驗中“水解”一步用到的試劑是_____________。

【解析】（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)95%的酒精1∶1混合作為解離液，其作用是使組織細(xì)胞相互分離開，并未分散，所以答“使組織細(xì)胞相互分散開”不能得分；龍膽紫溶液屬于堿性染料，能夠使細(xì)胞中的染色體（染色質(zhì)）被染成紫色。（2）細(xì)胞核的功能是細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)儲存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要場所，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。（3）“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實驗中的鹽酸作用是：改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞，同時使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離利用DNA與染色劑結(jié)合；該實驗用到的染色劑為甲基綠和吡羅紅混合染色劑，實驗中“水解”一步用到試劑是質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的鹽酸。

【答案】（1）使組織中的細(xì)胞相互分離 堿 染色體（染色質(zhì)） （2）細(xì)胞核是細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)儲存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要場所，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心 （3）改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞，同時使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離利用DNA與染色劑結(jié)合 甲基綠和吡羅紅混合染色劑 質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的鹽酸。

【例2】（2014·四川卷）下列有關(guān)實驗方法或檢測試劑的敘述，正確的是 （ ）

A. 用改良苯酚品紅染色觀察低溫誘導(dǎo)的植物染色體數(shù)目變化

B. 用健那綠和吡羅紅染色觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布

C. 用紙層析法提取菠菜綠葉中的色素和鑒定胡蘿卜素提取粗品

D. 用標(biāo)志重捕法調(diào)查田鼠種群密度及農(nóng)田土壤小動物的豐富度

【解析】改良苯酚品紅染液是對染色體進(jìn)行染色的優(yōu)良試劑，故A項正確；健那綠染液是對活細(xì)胞中線粒體進(jìn)行染色的專一性染劑，觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布用到的是甲基綠和吡羅紅，故B項錯誤；紙層析法是對葉綠體中色素進(jìn)行分離的方法，不是提取的方法，故C項錯誤；標(biāo)志重捕法是用來調(diào)查活動能力比較強(qiáng)、活動范圍比較大的動物種群密度的方法，土壤小動物豐富度的調(diào)查用取樣器取樣法，故D項錯誤。

【答案】A

二、顏色反應(yīng)中的鑒定類試劑的考查

顏色反應(yīng)中一些鑒定類試劑的濃度、使用方法、顏色變化及使用時對溫度、pH等使用條件的要求常常是考試的要點，例如斐林試劑的使用方法、溫度要求、顏色變化等，雙縮脲試劑、重鉻酸鉀及二苯胺試劑的使用方法及所鑒定的物質(zhì)類別。

【例3】（2015·天津卷）為達(dá)到實驗?zāi)康?，必須在堿性條件下進(jìn)行的實驗是 （ ）

A. 利用雙縮脲試劑檢測生物組織中的蛋白質(zhì)

B. 測定胃蛋白酶分解蛋白質(zhì)的最適溫度

C. 利用重鉻酸鉀檢測酵母菌培養(yǎng)液中的酒精

D. 觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原

【解析】雙縮脲試劑A液為0.1 g/mL的NaOH，屬于堿性條件下，銅離子與蛋白質(zhì)生成紫色絡(luò)合物，故A項符合題意；胃蛋白酶的適宜pH約為2.0左右，因此測定胃蛋白酶分解蛋白質(zhì)的最適pH需要維持pH為2.0，故B項不符合題意；在酸性條件下利用橙色重鉻酸鉀檢測酒精會出現(xiàn)灰綠色，而不是堿性條件下，故C項不符合題意；觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗需要保持細(xì)胞的活性，強(qiáng)酸或強(qiáng)堿會殺死細(xì)胞，因此一般在中性條件下進(jìn)行，故D項不符合題意。

【答案】A

【例4】（2014·北京卷）在25℃的實驗條件下可順利完成的是 （ ）

A. 光合色素的提取與分離

B. 用斐林（本尼迪特）試劑鑒定還原糖

C. 大鼠神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)

D. 制備用于植物組織培養(yǎng)的固體培養(yǎng)基

【解析】A項的實驗操作在常溫下即可進(jìn)行，25℃即可；B項使用斐林試劑鑒定可溶性還原糖實驗中需要進(jìn)行50～65℃水浴加熱，25℃不能完成；C項大鼠神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)屬于動物細(xì)胞培養(yǎng)，需要在無菌且溫度與大鼠體溫（37℃左右）接近的恒溫箱進(jìn)行培養(yǎng)；D項制備固體培養(yǎng)基需要對其進(jìn)行滅菌處理常使用高壓蒸汽滅菌，所以25℃不合適。

【答案】A

【例5】（2014·江蘇卷）（多選）關(guān)于生物組織中還原糖的鑒定，下列敘述正確的是 （ ）

A. 量取2 mL斐林試劑時應(yīng)優(yōu)先選用5 mL量筒而不用10 mL量筒

B. 隔水加熱時，試管中液體的液面應(yīng)低于燒杯中水的液面

C. 在組織樣液中加入斐林試劑后試管內(nèi)液體呈現(xiàn)無色，加熱后變成磚紅色

D. 實驗結(jié)束時將剩余的斐林試劑裝入棕色瓶，以便長期保存?zhèn)溆?/p>

【解析】用5 mL量筒（容器橫截面小于10 mL量筒）量取2 mL斐林試劑比用10 mL量筒更精確，故A項正確；隔水加熱時試管中液體的液面低于燒杯中水的液面，才能保證試管內(nèi)液體受熱均勻，故B項正確；在組織樣液中加入斐林試劑后試管內(nèi)液體為藍(lán)色，故C項錯誤；斐林試劑甲液和乙液需分開儲存，需現(xiàn)配現(xiàn)用，故D項錯誤。

【答案】AB

【例6】（2014·山東卷）下列有關(guān)實驗操作的描述，正確的是 （ ）

A. 鑒定待測樣液中的蛋白質(zhì)時，先加NaOH溶液，振蕩后再加CuSO4溶液

B. 制作細(xì)胞的有絲分裂裝片時，洋蔥根尖解離后直接用龍膽紫溶液染色

C. 低溫誘導(dǎo)染色體加倍實驗中，將大蒜根尖制成裝片后再進(jìn)行低溫處理

D. 探究溫度對酶活性的影響時，將酶與底物溶液在室溫下混合后于不同溫度下保溫

【解析】鑒定蛋白質(zhì)用雙縮脲試劑，先加A液（NaOH溶液），振蕩后加B液（CuSO4溶液），故A項正確；制作細(xì)胞有絲分裂裝片時，解離后應(yīng)先在清水中漂洗，洗去鹽酸，防止解離過度，也避免影響染色，然后再用龍膽紫溶液染色，故B項錯誤；低溫誘導(dǎo)染色體加倍實驗中，應(yīng)先低溫處理使染色體數(shù)目加倍然后再制片，先制片會殺死細(xì)胞，無法誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，故C項錯誤；探究溫度對酶活性的影響時，酶與底物應(yīng)該先在預(yù)設(shè)溫度下保溫后再混合，保證反應(yīng)開始的時候便達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，故D項錯誤。

【答案】A

【例7】（2015·廣東卷）關(guān)于DNA的實驗，敘述正確的是（ ）

A. 用兔的成熟的紅細(xì)胞可提取DNA

B. PCR的每個循環(huán)依次經(jīng)歷變性、延伸、復(fù)性

C. DNA溶液與二苯胺試劑混合，沸水浴后生成藍(lán)色產(chǎn)物

D. 用甲基綠對人的口腔上皮細(xì)胞染色，細(xì)胞核呈綠色，細(xì)胞質(zhì)呈紅色

【解析】兔子是哺乳動物，成熟紅細(xì)胞不含DNA，故A項錯誤；PCR循環(huán)應(yīng)為變性→復(fù)性→延伸 ，故B項錯誤；應(yīng)該用甲基綠吡羅紅混合染液試劑 ，而不是只用甲基綠，故D項錯誤。

【答案】C

三、對生物材料本身具有的“色素”產(chǎn)生的顏色進(jìn)行考查

植物細(xì)胞葉綠體中含有的色素種類有胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b，色素提取的方法是有機(jī)溶劑溶解法，而分離的方法是紙層析法，色素在層析液中的溶解度越高，在濾紙上擴(kuò)散就越快；這些色素含量多少不同，可通過分離后色素條帶的寬窄來判斷含量多少；某些植物細(xì)胞液泡內(nèi)含有的花青素，不用染色，在光鏡下便可對液泡進(jìn)行觀察。

【例8】（2014·全國新課標(biāo)卷Ⅰ）下列關(guān)于植物細(xì)胞質(zhì)壁分離實驗的敘述，錯誤的是 （ ）

A. 與白色花瓣相比，采用紅色花瓣有利于實驗現(xiàn)象的觀察

B. 用黑藻葉片進(jìn)行實驗時，葉綠體的存在會干擾實驗現(xiàn)象的觀察

C. 用紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位觀察到的質(zhì)壁分離程度可能不同

D. 紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的液泡中有色素，有利于實驗現(xiàn)象的觀察

【解析】紅色花瓣細(xì)胞的液泡呈紅色，比白色花瓣更便于觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象，故A項正確；黑藻葉片的葉肉細(xì)胞中液泡呈無色，葉綠體的存在使原生質(zhì)層呈綠色，有利于實驗現(xiàn)象的觀察，故B項錯誤；紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位細(xì)胞的細(xì)胞液濃度不一定都相同，用相同濃度的外界溶液進(jìn)行質(zhì)壁分離實驗時觀察到的質(zhì)壁分離程度可能不同，故C項正確；紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于實驗現(xiàn)象的觀察，故D項正確。

【答案】B

【例9】（2014·重慶卷）下列與實驗有關(guān)的敘述，正確的是 （ ）

A. 人的口腔上皮細(xì)胞經(jīng)處理后被甲基綠染色，其細(xì)胞核呈綠色

B. 剪取大蒜根尖分生區(qū)，經(jīng)染色在光鏡下可見有絲分裂各時期

C. 葉綠體色素在層析液中的溶解度越高，在濾紙上擴(kuò)散就越慢

D. 在光鏡的高倍鏡下觀察新鮮菠菜葉裝片，可見葉綠體的結(jié)構(gòu)

【解析】甲基綠可將DNA染成綠色，DNA主要分布于細(xì)胞核中，故A項正確；在光鏡下不一定能觀察到有絲分裂所有時期，故B項錯誤；葉綠體色素在層析液中溶解度越大，擴(kuò)散速度越快，故C項錯誤；光鏡下只能觀察到葉綠體的形狀不能看到其結(jié)構(gòu)，故D項錯誤。

【答案】A

【例10】（2015·江蘇卷）（多選）為研究高光強(qiáng)對移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用乙醇提取葉綠體色素，用石油醚進(jìn)行紙層析，如圖濾紙層析的結(jié)果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶）。下列敘述正確的是 （ ）

A. 強(qiáng)光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低

B. 類胡蘿卜素含量增加有利于該植物抵御強(qiáng)光照

C. 色素Ⅲ、Ⅳ吸收光譜的吸收峰波長不同

D. 畫濾液線時，濾液在點樣線上只能畫一次

【解析】色素條帶I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，從圖中看出與正常光照條件下比較，強(qiáng)光下胡蘿卜素、葉黃素條帶加寬，葉綠素a和葉綠素b條帶變窄，說明色素含量及比例發(fā)生了變化，可推測強(qiáng)光照導(dǎo)致了該植物葉綠素含量降低，類胡蘿卜素（包含胡蘿卜素、葉黃素）含量增加有利于該植物抵御強(qiáng)光照，故A項、B項正確；由教材上“葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜”圖中可看出葉綠素a和葉綠素b吸收光譜兩條線不重合且峰值不同，故C項正確；畫濾液線時，應(yīng)待上一次干后再重復(fù)畫線，一到兩次，故D項錯誤。

【答案】ABC

四、相近易混試劑的比較

1.“雙縮脲溶液”與“雙縮脲試劑”的區(qū)別

雙縮脲試劑與蛋白質(zhì)發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)。雙縮脲試劑A液：質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液，B液：質(zhì)量濃度為0.01 g/mL 的CuSO4溶液。雙縮脲試劑使用方法：向2 mL待測溶液中加入雙縮脲試劑A液1 mL，搖勻，再加入雙縮脲試劑B液4滴，搖勻。然后觀察溶液顏色變化。

雙縮脲溶液是雙縮脲這種化合物與溶劑形成的溶液，雙縮脲（H2NOC—NH—CONH2）是由兩個尿素分子在加熱180℃左右條件下釋放出一個分子氨（NH3）后得到的產(chǎn)物，如下圖所示。

雙縮脲反應(yīng)實質(zhì)是在堿性環(huán)境下的Cu2+與雙縮脲發(fā)生的紫色反應(yīng)。而蛋白質(zhì)分子中含有很多與雙縮脲（H2NOC—NH—CONH2）結(jié)構(gòu)相似的肽鍵，所以蛋白質(zhì)都能與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，因此可以用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)的存在。

【例11】古詩云：“春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干?！毙Q絲主要成分是蛋白質(zhì)，下列敘述正確的是 （ ）

A. 蠶絲的基本組成單位通式為—CO—NH—

B. 蠶絲基因的形成過程中有脫水縮合反應(yīng)

C. 鑒定蠶絲蛋白的試劑是雙縮脲溶液

D. 蠶絲蛋白以碳鏈為基本骨架，在肽鏈上碳原子連續(xù)排列

【解析】蠶絲主要成分是蛋白質(zhì)，基本組成單位通式應(yīng)為氨基酸結(jié)構(gòu)通式，而“—CO—NH—”是肽鍵結(jié)構(gòu)式，故A項錯誤；蠶絲基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，有多個脫氧核苷酸脫水縮合而成，故B項正確；鑒定蠶絲蛋白的試劑是雙縮脲試劑，而不是雙縮脲溶液，故C項錯誤；蠶絲蛋白以碳鏈為基本骨架，在肽鏈上碳原子不是連續(xù)排列，應(yīng)有N原子間隔其中，故D項錯誤。

【答案】B

2.“雙縮脲試劑”與“斐林試劑”的比較

兩種試劑都含NaOH和CuSO4溶液，但二者濃度不同，使用方法也不同，下面通過列表進(jìn)行比較。

【例12】現(xiàn)提供新配置的斐林試劑甲液（0.1 g/mL NaOH溶液）、乙液（0.05 g/mL CuSO4溶液）、蒸餾水，則充分利用上述試劑及必需的實驗用具，能鑒別出下列哪些物質(zhì) （ ）

①葡萄糖 ②蔗糖 ③胰蛋白酶 ④DNA

A. 只有①

B. ①②

C. ①③

D. ②③④

【解析】本題中“蒸餾水”是關(guān)鍵詞，斐林試劑甲液、斐林試劑乙液可以來鑒定葡萄糖等可溶性還原性糖，而蔗糖不是還原性糖，胰蛋白酶成分為蛋白質(zhì)，斐林試劑甲液和雙縮脲試劑A液，都是0.1 g/mL NaOH溶液；斐林試劑乙液和雙縮脲試劑B液成分都是CuSO4溶液，但濃度不同，分別是0.05 g/mL、0.01 g/mL。根據(jù)題意，雙縮脲試劑B液可以通過蒸餾水和斐林試劑乙液來稀釋而成，所以鑒別出葡萄糖和胰蛋白酶。

【答案】C

（作者單位：河北省盧龍縣中學(xué)）