用甲苯代替苯改進層析液配方的探索與思考

摘 要 在“葉綠體色素的提取和分離”實驗中，經(jīng)多次試驗，發(fā)現(xiàn)用低毒性的甲苯代替苯對層析液的配方進行改進，效果更顯著，4條色素帶分離更明顯。

關(guān)鍵詞 層析液

色素分離

實驗改進

中圖分類號 Q-33

文獻標(biāo)識碼 B

1課題的提出

學(xué)生是教學(xué)過程的起點和終點，是教育的本體，關(guān)注人的發(fā)展是新課程的核心理念。然而生物實驗中有不少藥品具有一定的刺激性、腐蝕性和毒性。從學(xué)生的健康著想，教師在生物實驗中一方面要培養(yǎng)學(xué)生的衛(wèi)生與健康意識，良好的生活衛(wèi)生習(xí)慣，另一方面教師更應(yīng)探索用低毒性或無毒性的藥品代替毒性較強的藥品，以減輕藥品對師生身體的危害。

高中生物“葉綠體色素的提取和分離”實驗中，由于層析液的成份——苯對師生的健康危害較大，因此，多年來一直在尋求一種無毒性或低毒性的替代品。經(jīng)多次實驗，發(fā)現(xiàn)甲苯是一種很好的替代品。

2課題研究的理論依據(jù)

苯是一種毒性很強的有機物，美國早在1992年就禁止在學(xué)生實驗中使用苯。1982年，醫(yī)學(xué)家首次發(fā)表了苯與白血病有關(guān)的研究報告。苯的致癌性評級為一類人類致癌物。其主要表現(xiàn)在以下四個方面：直接致癌機制；破壞骨髓微循環(huán)，導(dǎo)致造血干細胞分化和成熟遲緩，乃至凋亡；產(chǎn)生大量自由基并形成損傷；動物實驗表明，苯代謝可與細胞中的DNA結(jié)合，在組織中形成DNA化合物，并抑制DNA和RNA合成。

甲苯屬低毒，進入人體后，可以在人體的NADP(轉(zhuǎn)酶Ⅱ)存在下被氧化成苯甲醇，再在NAD(轉(zhuǎn)酶I)存在下氧化為苯甲醛，生成甲基苯甲酸，然后與甘氨酸結(jié)合形成甲基馬尿酸，在18 h內(nèi)幾乎全部排出體外。即使是吸入后殘留在肺部的少量的甲苯，也在接觸后3 h內(nèi)(半衰期為0.5～1 h)全部呼出體外。實驗中殘留的甲苯，在清洗時進入水體，由于甲苯在水溶液中揮發(fā)得較快，而且在地表水中，不是持久性的污染物，揮發(fā)到空氣中的甲苯也能被光解。因此，用低毒的甲苯取代苯來完成“光合色素的提取和分離”實驗?zāi)軌虻玫礁玫男Ч?/p>

3用甲苯代替苯對層析液配方進行改進的探索

3.1實驗步驟

為確保實驗結(jié)果的可行可信，采用了統(tǒng)一新鮮的菠菜葉作為提取色素的材料，用95％乙醇作溶解色素的溶劑，將20份石油醚(60～90℃下分餾)、2份丙酮、1份甲苯配制成層析液；每次試驗都采用對比實驗；每次對比實驗都采用同一磨制、過濾的色素溶解液與同時用苯和甲苯配制的不同的層析液進行實驗，得到了理想的實驗效果。具體操作過程如下：

(1)將剪成1cm寬10cm長的濾紙條放干燥箱進行干燥處理。

(2)分別用1份苯和甲苯與2份丙酮、20份石油醚配制成兩種不同的層析液。

(3)在研缽中放入5g剪碎的新鮮的菠菜葉子、0.5 g碳酸鈣、0.5 g二氧化硅，先將其快速研磨成漿狀，再放入12 mL 95％K，醇快速研磨使其混合均勻，靜置十幾秒鐘。

(4)過濾提取上述(3)中的濾液。

(5)點樣。用自制的毛細吸管在干燥處理過的濾紙條上畫濾液細線(為確保有足夠的色素，形成清晰的色素帶，有利于分析，在試驗中每次待濾液干燥后再重復(fù)畫3次到5次直到8次)。

(6)分離葉綠體中的色素。將點樣后的濾紙條一分為二，分別同時放入盛有不同的層析液的小燒杯中進行層析。

(7)觀察小燒杯中濾紙條上色素分離的情況，并記錄所需時間。

(8)分析實驗結(jié)果。

為保證實驗結(jié)果的正確性，每次試驗都采用足夠量的濾紙條，并且在不同的時間段反復(fù)進行。同時對用甲苯配制而成的層析液的穩(wěn)定性進行試驗，通過對其進行連續(xù)7d的跟蹤實驗，得知只要將該層析液保存在密閉容器里，一個星期內(nèi)其效果始終保持不變。

在學(xué)生的對比實驗中，由于少數(shù)學(xué)生在層析時心太急，過早地從層析液中取出濾紙條，因此導(dǎo)致只出現(xiàn)了3條色素帶的情況。

3.2實驗結(jié)果分析

從以上實驗結(jié)果可以清楚地看到：用甲苯代替苯，沒有影響擴散效果。兩種情況下，擴散的速度基本一致。3 min時，用甲苯作層析液材料的濾紙條上，已清楚顯示出四條色素帶，5min后逐步達到穩(wěn)定。用甲苯代替苯，實驗?zāi)軌颢@得更明顯的4條色素帶，特別是第一條胡蘿卜素與第二條葉黃素之間，分離十分明顯。

4 對用甲苯代替苯對層析液配方進行改進的實驗結(jié)論與思考

4.1

實驗改進建議

由此實驗可知，用甲苯替代苯進行實驗，對4條色素帶擴散的時間沒有什么影響，而且4條色素帶的擴散效果更好，實驗也更加安全、環(huán)保。

4.2后續(xù)研究展望

還需要說明的是，在以往的學(xué)生實驗中，用苯、石油醚、丙酮配制的層析液基本上不能層析出四條色素帶，絕大多數(shù)是3條色素帶。若用苯配制的層析液中能層析出4條色素帶，則用甲苯配制的層析液中一定能層析出4條色素帶，而當(dāng)用甲苯配制的層析液中能層析出4條色素帶時，用苯配制的層析液卻不一定能層析出四條色素帶。這是操作中的問題，還是氣候(溫度、濕度)的問題，還有待于進一步的研究。另外，本課題用甲苯配制層析液的實驗試劑改進只是一種思路，僅起拋磚引玉的作用，望同行經(jīng)過探索后，能用更好的藥品來代替苯，讓學(xué)生和教師在更安全、更環(huán)保的環(huán)境下來完成這一實驗。