“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究

邵佳凌 張玉芳

(上海師范大學(xué)第四附屬中學(xué) 201418)

“葉綠體中色素的提取和分離”是上海科技版高中生命科學(xué)教材第一冊(cè)第四章“光合作用”實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容，通過(guò)掌握提取和分離葉綠體中的色素的基本方法，觀察色素條帶的分離情況，加深對(duì)葉綠體色素的認(rèn)識(shí)，為之后學(xué)習(xí)光合作用打下基礎(chǔ)。教材中選用新鮮的綠色葉片，首先利用葉綠體色素溶于有機(jī)溶劑的特性，稱取、剪碎、加入各種試劑、研磨、過(guò)濾后得到濾液；然后采用紙層析法分離出4條色素帶。但在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，研磨和畫(huà)濾液細(xì)線等操作步驟會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，一些動(dòng)手能力比較差的學(xué)生經(jīng)常會(huì)來(lái)不及完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，以致觀察不到色素分離的現(xiàn)象。此外，有少部分完成教材實(shí)驗(yàn)的學(xué)生在課后存在，如“其他材料的葉片中是否也同樣還有相同種類的色素”等疑惑，這樣的問(wèn)題也無(wú)法及時(shí)解答。

為此，筆者對(duì)原教材實(shí)驗(yàn)“提取與分離”的操作上進(jìn)行了“簡(jiǎn)化”，并選用了不同材料的葉片來(lái)探究其中色素的種類差異。

1 實(shí)驗(yàn)方法和探究?jī)?nèi)容的設(shè)計(jì)

1.1 提取方法的改進(jìn) 由于本實(shí)驗(yàn)安排在5月份，可選擇菠菜葉(綠色)、蠶豆葉(綠色)、枯黃的香樟葉(黃褐色)還有紅楓葉(紅色)來(lái)探究這些不同顏色的葉片中色素的種類以及存在的差異。

鑒于教材中提取色素的操作步驟多、耗時(shí)長(zhǎng)，又需要同時(shí)提取4種材料的色素，出于研磨充分和節(jié)省時(shí)間的目的，在本次試驗(yàn)中選用高速勻漿機(jī)，通過(guò)機(jī)器粉碎的方式快速得到含有色素的濾液。

1.2 分離方法的改進(jìn) 鑒于教材中提到的紙層析法中涉及劃線，對(duì)學(xué)生的操作要求較高，且直接影響后面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)色素的分離方法進(jìn)行了改進(jìn)：首先，在干燥圓形定性濾紙中央滴1～2滴濾液，待其干燥后，在滴濾液處用筆尖穿一小孔。在小孔中插人2 cm長(zhǎng)的濾紙揉成的小棒。隨后向培養(yǎng)皿底加入適量的層析液，將圓形濾紙蓋在培養(yǎng)皿上,使濾紙棒與被測(cè)層析液充分接觸，分離葉綠體中的色素(圖1)。為了減少層析液揮發(fā)，可在濾紙上蓋一個(gè)培養(yǎng)皿。

圖1 葉綠體色素分離的改進(jìn)方法

該分離方法耗時(shí)短，如果實(shí)驗(yàn)順利，每一組都能取得預(yù)期結(jié)果，可以進(jìn)行之后的實(shí)驗(yàn)探究。

1.3 探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì) 由6位學(xué)生組成一個(gè)小組，每個(gè)小組分別完成相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)：①不同植物的綠葉是否含有相同種類的葉綠體色素？②葉片顏色的不同是否意味著葉綠體色素存在差異？③分離得到色素在濾紙上的順序是怎樣的？

根據(jù)研究課題，小組成員進(jìn)行分工，選用不同的實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析得出結(jié)論。

2 結(jié)果與分析

2.1 改進(jìn)分離方法的觀察 選用圓形濾紙來(lái)分離葉片中的色素，能看到分離明顯的幾條色素的同心圓環(huán)，以菠菜為例，可以觀察到分離明顯的4條色素條帶，由外到內(nèi)依次為胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)。

2.2 不同材料色素分離的結(jié)果 表1是所用4種材料色素分離后的情況：①Ⅰ和Ⅱ：綠色葉片中色素的種類和含量大致相同，色素含量最多(色素帶最寬)的是葉綠素a，葉綠素掩蓋了其他顏色，葉片呈現(xiàn)為綠色；②Ⅰ和Ⅲ：可以看到Ⅲ只有兩種色素，這是由于在枯葉中葉綠素被分解，因而葉片呈黃色，體現(xiàn)了葉綠素的不的不穩(wěn)定性，所以在提取過(guò)程中要加入碳酸鈣，防止葉綠素被破壞；③Ⅰ和Ⅳ：紅楓與菠菜都含有4種葉綠體色素，但紅楓葉還有水溶性的花青素，它不會(huì)隨層析液在濾紙上擴(kuò)散。又因它花青素含量最多，所以葉片呈紅色。

表1 4種材料色素分離的情況

(“+”表示是；“-”表示否；“#”表示最多)