“染色”和“显色”那些实验，高考怎么考？

河北 刘晓菊

“染色”和“显色”那些实验，高考怎么考？

河北 刘晓菊

近年来各地高考题中对实验的考查更贴近课本，注重基础，而其中鉴别类、观察类实验，常以染色或颜色反应为命题考点，其原理是某些物质或结构与特定试剂发生特定颜色反应，例如还原糖、脂肪、蛋白质、淀粉、酒精、DNA、RNA等物质的颜色反应，再如“观察线粒体”“观察细胞的有丝分裂”等实验就需要特定的染色剂；还有就是利用生物材料本身具有的颜色来进行观察，例如“植物细胞质壁分离及质壁分离复原的观察”就借助紫色洋葱表皮细胞中的紫色大液泡的变化。一些染色剂或鉴定所用的显色试剂及实验中配合使用的其他试剂需要考生在复习时进行归类，掌握它们的使用方法及注意事项，本文通过一些高考题及模拟题的分析来总结高考是如何考查这些知识点的。

一、染色剂及试剂盐酸的考查

不同的实验中对染色体（染色质）中的DNA的染色用到了不同的试剂，例如有龙胆紫溶液、甲基绿染液、改良苯酚品红染液；不同的实验里用到盐酸的浓度和作用也不同，考生需要联系比较；另外甲基绿和健那绿也要区分开。

【例1】（2014·全国新课标卷Ⅱ）回答下列问题：

（1）在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精混合液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是________________；龙胆紫溶液属于________性染料，能够使细胞中的________着色。

（2）用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为： ________________________。

（3）“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中也用到了盐酸，其作用是：_______________________________________________________________，该实验用到的染色剂为_________________，实验中“水解”一步用到的试剂是_____________。

【解析】（1）质量分数15%的盐酸和体积分数95%的酒精1∶1混合作为解离液，其作用是使组织细胞相互分离开，并未分散，所以答“使组织细胞相互分散开”不能得分；龙胆紫溶液属于碱性染料，能够使细胞中的染色体（染色质）被染成紫色。（2）细胞核的功能是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。（3）“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中的盐酸作用是：改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离利用DNA与染色剂结合；该实验用到的染色剂为甲基绿和吡罗红混合染色剂，实验中“水解”一步用到试剂是质量分数8%的盐酸。

【答案】（1）使组织中的细胞相互分离 碱 染色体（染色质） （2）细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心 （3）改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离利用DNA与染色剂结合 甲基绿和吡罗红混合染色剂 质量分数8%的盐酸。

【例2】（2014·四川卷）下列有关实验方法或检测试剂的叙述，正确的是 （ ）

A. 用改良苯酚品红染色观察低温诱导的植物染色体数目变化

B. 用健那绿和吡罗红染色观察DNA和RNA在细胞中的分布

C. 用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素和鉴定胡萝卜素提取粗品

D. 用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度

【解析】改良苯酚品红染液是对染色体进行染色的优良试剂，故A项正确；健那绿染液是对活细胞中线粒体进行染色的专一性染剂，观察DNA和RNA在细胞中的分布用到的是甲基绿和吡罗红，故B项错误；纸层析法是对叶绿体中色素进行分离的方法，不是提取的方法，故C项错误；标志重捕法是用来调查活动能力比较强、活动范围比较大的动物种群密度的方法，土壤小动物丰富度的调查用取样器取样法，故D项错误。

【答案】A

二、颜色反应中的鉴定类试剂的考查

颜色反应中一些鉴定类试剂的浓度、使用方法、颜色变化及使用时对温度、pH等使用条件的要求常常是考试的要点，例如斐林试剂的使用方法、温度要求、颜色变化等，双缩脲试剂、重铬酸钾及二苯胺试剂的使用方法及所鉴定的物质类别。

【例3】（2015·天津卷）为达到实验目的，必须在碱性条件下进行的实验是 （ ）

A. 利用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质

B. 测定胃蛋白酶分解蛋白质的最适温度

C. 利用重铬酸钾检测酵母菌培养液中的酒精

D. 观察植物细胞的质壁分离和复原

【解析】双缩脲试剂A液为0.1 g/mL的NaOH，属于碱性条件下，铜离子与蛋白质生成紫色络合物，故A项符合题意；胃蛋白酶的适宜pH约为2.0左右，因此测定胃蛋白酶分解蛋白质的最适pH需要维持pH为2.0，故B项不符合题意；在酸性条件下利用橙色重铬酸钾检测酒精会出现灰绿色，而不是碱性条件下，故C项不符合题意；观察植物细胞的质壁分离和复原实验需要保持细胞的活性，强酸或强碱会杀死细胞，因此一般在中性条件下进行，故D项不符合题意。

【答案】A

【例4】（2014·北京卷）在25℃的实验条件下可顺利完成的是 （ ）

A. 光合色素的提取与分离

B. 用斐林（本尼迪特）试剂鉴定还原糖

C. 大鼠神经细胞的培养

D. 制备用于植物组织培养的固体培养基

【解析】A项的实验操作在常温下即可进行，25℃即可；B项使用斐林试剂鉴定可溶性还原糖实验中需要进行50～65℃水浴加热，25℃不能完成；C项大鼠神经细胞的培养属于动物细胞培养，需要在无菌且温度与大鼠体温（37℃左右）接近的恒温箱进行培养；D项制备固体培养基需要对其进行灭菌处理常使用高压蒸汽灭菌，所以25℃不合适。

【答案】A

【例5】（2014·江苏卷）（多选）关于生物组织中还原糖的鉴定，下列叙述正确的是 （ ）

A. 量取2 mL斐林试剂时应优先选用5 mL量筒而不用10 mL量筒

B. 隔水加热时，试管中液体的液面应低于烧杯中水的液面

C. 在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈现无色，加热后变成砖红色

D. 实验结束时将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用

【解析】用5 mL量筒（容器横截面小于10 mL量筒）量取2 mL斐林试剂比用10 mL量筒更精确，故A项正确；隔水加热时试管中液体的液面低于烧杯中水的液面，才能保证试管内液体受热均匀，故B项正确；在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体为蓝色，故C项错误；斐林试剂甲液和乙液需分开储存，需现配现用，故D项错误。

【答案】AB

【例6】（2014·山东卷）下列有关实验操作的描述，正确的是 （ ）

A. 鉴定待测样液中的蛋白质时，先加NaOH溶液，振荡后再加CuSO4溶液

B. 制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色

C. 低温诱导染色体加倍实验中，将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理

D. 探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温

【解析】鉴定蛋白质用双缩脲试剂，先加A液（NaOH溶液），振荡后加B液（CuSO4溶液），故A项正确；制作细胞有丝分裂装片时，解离后应先在清水中漂洗，洗去盐酸，防止解离过度，也避免影响染色，然后再用龙胆紫溶液染色，故B项错误；低温诱导染色体加倍实验中，应先低温处理使染色体数目加倍然后再制片，先制片会杀死细胞，无法诱导染色体数目加倍，故C项错误；探究温度对酶活性的影响时，酶与底物应该先在预设温度下保温后再混合，保证反应开始的时候便达到预设温度，故D项错误。

【答案】A

【例7】（2015·广东卷）关于DNA的实验，叙述正确的是（ ）

A. 用兔的成熟的红细胞可提取DNA

B. PCR的每个循环依次经历变性、延伸、复性

C. DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物

D. 用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色

【解析】兔子是哺乳动物，成熟红细胞不含DNA，故A项错误；PCR循环应为变性→复性→延伸 ，故B项错误；应该用甲基绿吡罗红混合染液试剂 ，而不是只用甲基绿，故D项错误。

【答案】C

三、对生物材料本身具有的“色素”产生的颜色进行考查

植物细胞叶绿体中含有的色素种类有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，色素提取的方法是有机溶剂溶解法，而分离的方法是纸层析法，色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越快；这些色素含量多少不同，可通过分离后色素条带的宽窄来判断含量多少；某些植物细胞液泡内含有的花青素，不用染色，在光镜下便可对液泡进行观察。

【例8】（2014·全国新课标卷Ⅰ）下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是 （ ）

A. 与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察

B. 用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察

C. 用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同

D. 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察

【解析】红色花瓣细胞的液泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，故A项正确；黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，故B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同，故C项正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，故D项正确。

【答案】B

【例9】（2014·重庆卷）下列与实验有关的叙述，正确的是 （ ）

A. 人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色，其细胞核呈绿色

B. 剪取大蒜根尖分生区，经染色在光镜下可见有丝分裂各时期

C. 叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢

D. 在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的结构

【解析】甲基绿可将DNA染成绿色，DNA主要分布于细胞核中，故A项正确；在光镜下不一定能观察到有丝分裂所有时期，故B项错误；叶绿体色素在层析液中溶解度越大，扩散速度越快，故C项错误；光镜下只能观察到叶绿体的形状不能看到其结构，故D项错误。

【答案】A

【例10】（2015·江苏卷）（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，如图滤纸层析的结果（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】色素条带I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，从图中看出与正常光照条件下比较，强光下胡萝卜素、叶黄素条带加宽，叶绿素a和叶绿素b条带变窄，说明色素含量及比例发生了变化，可推测强光照导致了该植物叶绿素含量降低，类胡萝卜素（包含胡萝卜素、叶黄素）含量增加有利于该植物抵御强光照，故A项、B项正确；由教材上“叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱”图中可看出叶绿素a和叶绿素b吸收光谱两条线不重合且峰值不同，故C项正确；画滤液线时，应待上一次干后再重复画线，一到两次，故D项错误。

【答案】ABC

四、相近易混试剂的比较

1.“双缩脲溶液”与“双缩脲试剂”的区别

双缩脲试剂与蛋白质发生作用，产生紫色反应。双缩脲试剂A液：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01 g/mL 的CuSO4溶液。双缩脲试剂使用方法：向2 mL待测溶液中加入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀，再加入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。然后观察溶液颜色变化。

双缩脲溶液是双缩脲这种化合物与溶剂形成的溶液，双缩脲（H2NOC—NH—CONH2）是由两个尿素分子在加热180℃左右条件下释放出一个分子氨（NH3）后得到的产物，如下图所示。

双缩脲反应实质是在碱性环境下的Cu2+与双缩脲发生的紫色反应。而蛋白质分子中含有很多与双缩脲（H2NOC—NH—CONH2）结构相似的肽键，所以蛋白质都能与双缩脲试剂发生颜色反应，因此可以用双缩脲试剂鉴定蛋白质的存在。

【例11】古诗云：“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。”蚕丝主要成分是蛋白质，下列叙述正确的是 （ ）

A. 蚕丝的基本组成单位通式为—CO—NH—

B. 蚕丝基因的形成过程中有脱水缩合反应

C. 鉴定蚕丝蛋白的试剂是双缩脲溶液

D. 蚕丝蛋白以碳链为基本骨架，在肽链上碳原子连续排列

【解析】蚕丝主要成分是蛋白质，基本组成单位通式应为氨基酸结构通式，而“—CO—NH—”是肽键结构式，故A项错误；蚕丝基因是具有遗传效应的DNA片段，有多个脱氧核苷酸脱水缩合而成，故B项正确；鉴定蚕丝蛋白的试剂是双缩脲试剂，而不是双缩脲溶液，故C项错误；蚕丝蛋白以碳链为基本骨架，在肽链上碳原子不是连续排列，应有N原子间隔其中，故D项错误。

【答案】B

2.“双缩脲试剂”与“斐林试剂”的比较

两种试剂都含NaOH和CuSO4溶液，但二者浓度不同，使用方法也不同，下面通过列表进行比较。

【例12】现提供新配置的斐林试剂甲液（0.1 g/mL NaOH溶液）、乙液（0.05 g/mL CuSO4溶液）、蒸馏水，则充分利用上述试剂及必需的实验用具，能鉴别出下列哪些物质 （ ）

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】本题中“蒸馏水”是关键词，斐林试剂甲液、斐林试剂乙液可以来鉴定葡萄糖等可溶性还原性糖，而蔗糖不是还原性糖，胰蛋白酶成分为蛋白质，斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液，都是0.1 g/mL NaOH溶液；斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液成分都是CuSO4溶液，但浓度不同，分别是0.05 g/mL、0.01 g/mL。根据题意，双缩脲试剂B液可以通过蒸馏水和斐林试剂乙液来稀释而成，所以鉴别出葡萄糖和胰蛋白酶。

【答案】C

（作者单位：河北省卢龙县中学）