生物教學(xué)光合色素的提取與分離改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

　　生物教學(xué)光合色素的提取與分離改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

　　韋勝秀

　�。ㄕ憬�省寧波市鄞州區(qū)姜山中學(xué)）

　　一、本實(shí)驗(yàn)在教材中所處的地位與作用

　　本實(shí)驗(yàn)是浙科版高中生物必修一《分子與細(xì)胞》中的一節(jié)內(nèi)容，是高中生物教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。光和色素在光合作用中起著吸收、傳遞與轉(zhuǎn)化光能的作用，通過光合色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生理解光合色素的種類和作用、加強(qiáng)學(xué)生對(duì)光合作用的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生提取、分離光合色素的技能。

　　二、對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的教學(xué)思考

　　結(jié)合筆者多年的教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生操作反饋的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，即使完全按照課本所提供的材料和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行規(guī)范操作，光合色素提取和分離的效果也不是很理想。主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）教材中提取光合色素使用研磨法，步驟較為繁瑣，藥品種類較多。雖然浙科版已經(jīng)改用烘干的菠菜葉干粉作材料，降低了研磨操作的難度，但是所用到的藥品種類還是比較多（包括二氧化硅和碳酸鈣等），且用量不好控制，用量過多影響色素的濃度，用量過少則得不到很好的研磨效果。另外，研磨時(shí)要求迅速、充分研磨成勻漿，學(xué)生難以把握好勻漿的程度，而且提取液中色素含量不高，導(dǎo)致色素分離不明顯。（2）教材中畫濾液細(xì)線時(shí)使用毛細(xì)吸管吸取濾液直接畫線，毛細(xì)吸管很細(xì)、易斷，而且畫濾液細(xì)線時(shí)，線畫得較粗且不直，操作上很難符合要求。（3）分離光合色素，用到的工具是濾紙條，且放置于裝有層析液的試管中層析，由于試管口徑較小，所制備的濾紙條也相應(yīng)較小，濾紙條上即使在畫濾液細(xì)線時(shí)重復(fù)多次，濾紙上色素含量也不多，導(dǎo)致分離出來的色素帶不是很明顯；另外，操作上也很容易使濾液細(xì)線觸及層析液，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

　　三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)之處

　　1.光合色素提取的改進(jìn)——酒精隔水加熱提取色素

　　將原實(shí)驗(yàn)中的研磨法改為酒精隔水加熱法。直接將菠菜葉片的綠葉剪碎加入無水乙醇，進(jìn)行隔水加熱，所得的溶液就是色素溶液，省去了添加二氧化硅和碳酸鈣、過濾的步驟，操作簡(jiǎn)單，也能使學(xué)生明確色素不溶于水，極易溶于有機(jī)溶劑的知識(shí)點(diǎn)。

　　2.畫濾液細(xì)線方法的改進(jìn)

　　將教材實(shí)驗(yàn)中畫濾液細(xì)線工具毛細(xì)吸管改為自制畫線器，如，筆帽、大號(hào)移液槍頭等空心圓柱材料，直接在裝有色素溶液的培養(yǎng)皿中蘸取，印上濾紙圓心處即可，這樣操作更為便利。

　　3.光合色素分離的改進(jìn)——燈芯法分離色素

　　將教材中的濾紙條分離改為用圓形濾紙分離，以酒精燈燈芯作為介質(zhì)，將層析液引導(dǎo)至圓形濾紙片上，得到的層析結(jié)果是同心圓色素帶，直接而美觀，避免了濾液細(xì)線觸及層析液的易錯(cuò)步驟。

　　四、實(shí)驗(yàn)器材

　　新鮮的菠菜綠葉，無水乙醇、層析液、天平、剪刀、培養(yǎng)皿、鑷子、玻璃棒，燒杯、試管、試管夾、三腳架、石棉網(wǎng)、酒精燈、火柴、大號(hào)移液槍槍頭、干燥的定性濾紙、量筒、酒精燈芯。

　　五、實(shí)驗(yàn)原理

　　光合色素不溶于水，極易溶于有機(jī)溶劑，故可用無水乙醇來提取色素，且高溫能破壞葉肉細(xì)胞的生物膜，使葉綠體中色素釋放出來，因此，可以通過酒精隔水加熱法提取光合色素。光合色素在層析液中的溶解度不同：溶解度高的層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。因此，可用層析液來分離色素。

　　六、實(shí)驗(yàn)過程

　　1.提取綠葉中的色素

　　取5 g菠菜葉葉片剪碎，裝入試管中，加入5 ml無水乙醇，在沸水浴中加熱3~5分鐘，即可得到深綠色的色素溶液，用橡皮塞塞好稍冷備用。

　　2.制備圓形濾紙片

　　取一干燥的圓形定性濾紙，圓心打一小孔（可用鑷子或剪刀操作），取酒精燈燈芯約5 cm，一端打結(jié)，沿剛打的濾紙片圓心孔穿入，打結(jié)一端留在濾紙上方，制備好后備用。

　　3.畫色素細(xì)線

　　將步驟1所得到的色素溶液倒入培養(yǎng)皿中，用大號(hào)移液槍頭的圓形開口在培養(yǎng)皿蘸取色素溶液，印在制備好的濾紙片圓心處，待稍干后再進(jìn)行2~3次。

　　4.色素的分離

　　將適量層析液倒入培養(yǎng)皿中，用剛才經(jīng)過畫線的濾紙片蓋在培養(yǎng)皿上，將打結(jié)的一面（畫色素細(xì)線一面）朝上，層析5~10分鐘。

　　5.觀察與記錄濾紙片上的色素帶

　　可觀察圓形濾紙上出現(xiàn)由內(nèi)而外的四個(gè)由不同顏色組成的同心圓，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　七、實(shí)驗(yàn)效果

　　實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后步驟簡(jiǎn)單、操作方便，提取液色素含量高，色素溶液色澤鮮艷，實(shí)驗(yàn)易于成功；用自制畫線器畫出的色素細(xì)線均勻，且操作方便，更符合要求；燈芯法分離色素，效果明顯、直接美觀，增加了實(shí)驗(yàn)的趣味性。

　　八、總結(jié)與體會(huì)

　　在提取色素方法上，人教版教材實(shí)驗(yàn)直接用新鮮菠菜葉作為材料研磨，而浙科版教材實(shí)驗(yàn)是用菠菜葉烘干后研磨，對(duì)比之下，浙科版教材操作稍微方便。相比之下，筆者所用的酒精隔水加熱提取色素，操作更是簡(jiǎn)單。在色素溶液的效果上，前兩者所得色素溶液效果相差不大，而筆者的方法更為理想。然而，浙科版教材實(shí)驗(yàn)需要烘干的過程中，筆者的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)需要隔水加熱，兩者均用到了高溫處理。高溫是否會(huì)破壞了色素結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致色素溶液出現(xiàn)色差。這個(gè)問題還有待驗(yàn)證。

　　筆者的改進(jìn)方法，學(xué)生有可能對(duì)教材實(shí)驗(yàn)要求的一些基本知識(shí)，如，一些藥品的作用和紙層析法操作的關(guān)鍵步驟得不到很好的強(qiáng)化，這可能導(dǎo)致做練習(xí)或考試中會(huì)引起偏差，因此，筆者的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)更適合在興趣小組或選修課中開展。

　　《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出：“生物教學(xué)要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、思維能力和自學(xué)能力等能力的培養(yǎng)；要關(guān)注教學(xué)資源的開發(fā)，如，利用替代物品、藥劑、儀器等，爭(zhēng)取創(chuàng)造性地增加低成本的實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)踐活動(dòng)，消除生物實(shí)驗(yàn)的安全隱患，促進(jìn)學(xué)生的健康成長(zhǎng)與發(fā)展�！币虼�，筆者認(rèn)為，可以以本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)為出發(fā)點(diǎn)，以小見大，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新的能力。