生物教学光合色素的提取与分离改进实验

生物教学光合色素的提取与分离改进实验

　　生物教学光合色素的提取与分离改进实验

　　韦胜秀

　　（浙江省宁波市鄞州区姜山中学）

　　一、本实验在教材中所处的地位与作用

　　本实验是浙科版高中生物必修一《分子与细胞》中的一节内容，是高中生物教学中的一个重要实验。光和色素在光合作用中起着吸收、传递与转化光能的作用，通过光合色素的提取和分离实验，有助于学生理解光合色素的种类和作用、加强学生对光合作用的理解和掌握，培养学生提取、分离光合色素的技能。

　　二、对教材实验的教学思考

　　结合笔者多年的教学实践和学生操作反馈的实验结果可以发现，即使完全按照课本所提供的材料和实验方案进行规范操作，光合色素提取和分离的效果也不是很理想。主要体现在以下三个方面：（1）教材中提取光合色素使用研磨法，步骤较为繁琐，药品种类较多。虽然浙科版已经改用烘干的菠菜叶干粉作材料，降低了研磨操作的难度，但是所用到的药品种类还是比较多（包括二氧化硅和碳酸钙等），且用量不好控制，用量过多影响色素的浓度，用量过少则得不到很好的研磨效果。另外，研磨时要求迅速、充分研磨成匀浆，学生难以把握好匀浆的程度，而且提取液中色素含量不高，导致色素分离不明显。（2）教材中画滤液细线时使用毛细吸管吸取滤液直接画线，毛细吸管很细、易断，而且画滤液细线时，线画得较粗且不直，操作上很难符合要求。（3）分离光合色素，用到的工具是滤纸条，且放置于装有层析液的试管中层析，由于试管口径较小，所制备的滤纸条也相应较小，滤纸条上即使在画滤液细线时重复多次，滤纸上色素含量也不多，导致分离出来的色素带不是很明显；另外，操作上也很容易使滤液细线触及层析液，导致实验失败。

　　三、实验改进之处

　　1.光合色素提取的改进——酒精隔水加热提取色素

　　将原实验中的研磨法改为酒精隔水加热法。直接将菠菜叶片的绿叶剪碎加入无水乙醇，进行隔水加热，所得的溶液就是色素溶液，省去了添加二氧化硅和碳酸钙、过滤的步骤，操作简单，也能使学生明确色素不溶于水，极易溶于有机溶剂的知识点。

　　2.画滤液细线方法的改进

　　将教材实验中画滤液细线工具毛细吸管改为自制画线器，如，笔帽、大号移液枪头等空心圆柱材料，直接在装有色素溶液的培养皿中蘸取，印上滤纸圆心处即可，这样操作更为便利。

　　3.光合色素分离的改进——灯芯法分离色素

　　将教材中的滤纸条分离改为用圆形滤纸分离，以酒精灯灯芯作为介质，将层析液引导至圆形滤纸片上，得到的层析结果是同心圆色素带，直接而美观，避免了滤液细线触及层析液的易错步骤。

　　四、实验器材

　　新鲜的菠菜绿叶，无水乙醇、层析液、天平、剪刀、培养皿、镊子、玻璃棒，烧杯、试管、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴、大号移液枪枪头、干燥的定性滤纸、量筒、酒精灯芯。

　　五、实验原理

　　光合色素不溶于水，极易溶于有机溶剂，故可用无水乙醇来提取色素，且高温能破坏叶肉细胞的生物膜，使叶绿体中色素释放出来，因此，可以通过酒精隔水加热法提取光合色素。光合色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。因此，可用层析液来分离色素。

　　六、实验过程

　　1.提取绿叶中的色素

　　取5 g菠菜叶叶片剪碎，装入试管中，加入5 ml无水乙醇，在沸水浴中加热3~5分钟，即可得到深绿色的色素溶液，用橡皮塞塞好稍冷备用。

　　2.制备圆形滤纸片

　　取一干燥的圆形定性滤纸，圆心打一小孔（可用镊子或剪刀操作），取酒精灯灯芯约5 cm，一端打结，沿刚打的滤纸片圆心孔穿入，打结一端留在滤纸上方，制备好后备用。

　　3.画色素细线

　　将步骤1所得到的色素溶液倒入培养皿中，用大号移液枪头的圆形开口在培养皿蘸取色素溶液，印在制备好的滤纸片圆心处，待稍干后再进行2~3次。

　　4.色素的分离

　　将适量层析液倒入培养皿中，用刚才经过画线的滤纸片盖在培养皿上，将打结的一面（画色素细线一面）朝上，层析5~10分钟。

　　5.观察与记录滤纸片上的色素带

　　可观察圆形滤纸上出现由内而外的四个由不同颜色组成的同心圆，记录实验结果。

　　七、实验效果

　　实验改进后步骤简单、操作方便，提取液色素含量高，色素溶液色泽鲜艳，实验易于成功；用自制画线器画出的色素细线均匀，且操作方便，更符合要求；灯芯法分离色素，效果明显、直接美观，增加了实验的趣味性。

　　八、总结与体会

　　在提取色素方法上，人教版教材实验直接用新鲜菠菜叶作为材料研磨，而浙科版教材实验是用菠菜叶烘干后研磨，对比之下，浙科版教材操作稍微方便。相比之下，笔者所用的酒精隔水加热提取色素，操作更是简单。在色素溶液的效果上，前两者所得色素溶液效果相差不大，而笔者的方法更为理想。然而，浙科版教材实验需要烘干的过程中，笔者的改进实验需要隔水加热，两者均用到了高温处理。高温是否会破坏了色素结构，导致色素溶液出现色差。这个问题还有待验证。

　　笔者的改进方法，学生有可能对教材实验要求的一些基本知识，如，一些药品的作用和纸层析法操作的关键步骤得不到很好的强化，这可能导致做练习或考试中会引起偏差，因此，笔者的改进实验更适合在兴趣小组或选修课中开展。

　　《义务教育生物学课程标准》明确提出：“生物教学要加强对实验和其他实践活动的教学，加强对学生观察能力、实验能力、思维能力和自学能力等能力的培养；要关注教学资源的开发，如，利用替代物品、药剂、仪器等，争取创造性地增加低成本的实验和其他实践活动，消除生物实验的安全隐患，促进学生的健康成长与发展。”因此，笔者认为，可以以本实验的改进为出发点，以小见大，培养学生敢于质疑、敢于创新的能力。