“綠葉中色素的提取和分離”實驗的問題探析和改良

蔡文清

光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，它是高中生物的重點內(nèi)容和難點內(nèi)容.捕獲光能要靠葉綠體中的色素.現(xiàn)行人教版教材中安排了“綠葉中色素的提取和分離”的實驗，要求學生通過自我操作實驗，探索出葉綠體中所含色素的種類，從中培養(yǎng)學生動手探索知識的能力，教育學生實事求是的對待和分析實驗結(jié)果.做好葉綠體中色素的提取和分離實驗，有助于學生理解光合作用色素的種類和作用，加強學生對光合作用的理解和掌握.在實驗教學中發(fā)現(xiàn)了一些問題，下面對此進行探討分析和改良方法的探索，供同行參考.

一、材料的選擇和處理

1.教材的材料選擇及問題探析

本實驗對所選材料是新鮮的綠葉，很多植物葉片都可作為實驗材料，但植物葉片必須是鮮綠的，且不宜是革質(zhì)或蠟質(zhì)的，也就是機械組織、纖維素較少、葉綠素含量高的種類.有的報道采用菊花、芹菜、油菜的葉也可.本實驗室用教材推薦的菠菜葉片，實驗發(fā)現(xiàn)：1.由于菠菜含水量高，經(jīng)研磨過濾得到的濾液顏色偏淡，紙層析后的色素帶不明顯.2. 學生把握不好二氧化硅和碳酸鈣的用量 ，致使二氧化硅和碳酸鈣明顯地殘存在濾液中，影響實驗效果.3. 提取時無水乙醇10 mL用量偏多，導(dǎo)致濾液中色素濃度不高.

2.改良方法

采集的新鮮綠葉可以先晾曬半天備用，有條件的可用烘箱烘半小時備用.根據(jù)碳酸鈉可以防止葉綠素被破壞，氯化鈉有助于充分研磨葉片，而且兩者有溶于水的優(yōu)點，在吸收少量水分時可提高濾液中色素濃度，因此，將碳酸鈉代替碳酸鈣使用，將氯化鈉代替二氧化硅使用.

將實驗中無水乙醇的用量由10mL改為6mL.實驗改進后的色素帶明顯.

二、畫濾液細線

1.教材的畫法及問題探析

教材中使用毛細吸管劃濾液細線，毛細吸管管徑粗，繪制的濾液細線太粗，而且毛細吸管用力難以控制，易斷裂，對學生易造成傷害，且造成實驗器材損耗過大.實際操作時，學生容易把紙劃破，劃線不均勻，不齊，導(dǎo)致濾液細線上的色素濃度不均，分離出的色素帶高處有峰，低處有谷，直接影響實驗效果.

2.改良方法

蓋玻片的邊很細，用蓋玻片直接蘸取濾液印到鉛筆線處，得到一條又細又整齊、濃度均勻的樣線.

三、層析液的配置

1.教材的選擇及問題探析

教材中層析液由20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成，此層析液有很強的揮發(fā)性，學生在進行實驗的過程中難免會吸入一定的揮發(fā)性物質(zhì)，對身體健康產(chǎn)生影響.

2.改良方法

層析液的配制改為：石油醚∶丙酮=10∶1，分離出4種色素的時間短 ，且省去了毒性大的苯試劑，是一種更為理想的材料.

四、分離綠葉中的色素

1.教材的方法及問題探析

將適量層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口.注意，不能讓濾液細線觸及層析液（也可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯）.學生實驗中，很多實驗組的濾紙條軟塌在試管中或燒杯中，造成實驗徹底失敗.

2.改良方法

用試劑瓶代替試管或燒杯進行層析.用圖釘將濾紙條固定于橡膠塞上（如上圖），插入試劑瓶內(nèi)，使窄端浸入溶劑中（濾線要略高于液面），蓋緊橡膠塞，直立于陰暗處進行層析.此方法可有效避免濾紙條邊緣碰到試管壁，也可有效避免濾紙條軟塌在試管中.試劑瓶有蓋，密封性好，避免了有毒物質(zhì)丙酮揮發(fā)污染環(huán)境，造成對人體的傷害.通過該裝置可方便地觀察實驗結(jié)果，且層析液置于其中可供幾個班重復(fù)使用，有效節(jié)省了實驗試劑.實驗結(jié)束后提醒學生整理實驗桌、清洗自己的手、完成實驗報告.

五、設(shè)置對比實驗

1.教材問題探析

教材實驗一直強調(diào)要進行對比實驗，不少學生提出：此實驗缺乏空白對照，不能肯定不同色素帶是層析液在濾紙上擴散后留下的顏色.此外，學生對制備的濾紙條為何要剪去大小相同的兩角不理解.

（1）改良方法

設(shè)置對比實驗1：在其他條件完全相同的條件下，一個畫濾液細線，而另一個不畫，比較實驗結(jié)果.

設(shè)置對比實驗2：在其他條件完全相同的條件下，一個將干燥的定性濾紙條的一端剪去兩角，這兩個角的剪取要大小一致，另一個干燥的定性濾紙條兩角剪取大小不一致，比較實驗結(jié)果.

通過兩組實驗進行對比，學生自己能夠找出濾紙條剪取不均導(dǎo)致的現(xiàn)象及原因.

借助設(shè)置對照讓學生清晰的觀察實驗結(jié)果，用自己做出的事實，加深學生的記憶.此設(shè)計，體現(xiàn)了生物科學研究的基本原則，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W實驗作風和動手操作能力.

在探索完善生物實驗的過程中，學生學習生物的興趣得到了激發(fā)，教材實驗得到了改良，實驗效果明顯，適合學生單獨實驗，提高了課堂教學效益.生動活潑的教學情境，有助于學生理解生物學知識，掌握生物實驗技能，啟迪學生的科學思維，養(yǎng)成學生科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和價值觀，促進了生物學科和學生的共同發(fā)展.