“葉綠體中色素提取和分離”實(shí)驗(yàn)的再探究

施 展 （上海市第五十二中學(xué) 上海 200083）

1 實(shí)驗(yàn)意圖和思路

在“葉綠體色素提取和分離”的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)教材介紹一般采用菠菜葉片作為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)紙層析法了解植物葉片含有4種葉綠體色素。但有學(xué)生曾提出若用其他顏色的植物葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會(huì)有什么不同?

此實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理之一是葉綠體色素易溶于有機(jī)溶劑，初中教材中有用無(wú)水酒精水浴法將葉片褪色后驗(yàn)證光合作用產(chǎn)物是淀粉的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)水浴法獲得的色素提取液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是否同樣可以取得滿意的效果？

基于以上考慮，設(shè)計(jì)了以下2個(gè)小實(shí)驗(yàn)：

1）用水浴法替代傳統(tǒng)的研磨法進(jìn)行葉綠體色素的提取。

2）用不同種類和顏色的葉片進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2．1 實(shí)驗(yàn)材料 新鮮的綠色葉片（菠菜、紫藤綠葉），紫藤（Wisteria sinensis）黃葉，雞爪槭（Acerpalmatum Thunb）紅葉。

2．2 儀器和試劑 干燥濾紙、帶塞大試管、錐形瓶、大燒杯、滴管、玻璃毛細(xì)管、剪刀、試管、量筒、天平、混合層析液、無(wú)水乙醇。

2.3 水浴法提取葉綠體色素與研磨法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

2.3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2．3．1．1 水浴法

1）用天平稱取1 g已去除主葉脈的菠菜，剪碎后放入錐形瓶中。

2）用量筒量取2 mL無(wú)水酒精倒入錐形瓶，瓶口塞上脫脂棉。

3）將錐形瓶放入盛有熱水的大燒杯中水浴加熱至酒精沸騰1～2 min，待色素充分溶解于無(wú)水酒精后，將提取液收集于小試管中進(jìn)行后續(xù)分離實(shí)驗(yàn)。

4）用玻璃毛細(xì)管吸取提取液在裁剪好的濾紙上畫(huà)濾液細(xì)線，然后將濾紙放入裝有混合層析液的大試管中進(jìn)行層析。

5）觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2．3．1．2 研磨法 取同一批次新鮮程度相近的菠菜葉片按教材的要求操作（具體過(guò)程略，可見(jiàn)教材）。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)效果（圖1，見(jiàn)封四）

2.3.3 實(shí)驗(yàn)分析

2．3．3．1 2種方法的比較 傳統(tǒng)研磨法和水浴法的比較見(jiàn)表1。

2.4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 將實(shí)驗(yàn)材料依次換為綠色紫藤葉、黃色紫藤葉、槭樹(shù)紅葉。

2．4．2 實(shí)驗(yàn)儀器和方法 同上，均用水浴法獲得色素提取液。

2.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表2）

表2 不同實(shí)驗(yàn)材料的比較

表1 研磨法和水浴法的比較

2．3．3．2 分析說(shuō)明

1）水浴法效果并不遜色于研磨法，且耗材、耗時(shí)均較少，通過(guò)查閱資料得知水浴法的原理是：高溫破壞葉肉細(xì)胞的生物膜，使葉綠體色素溶解在無(wú)水酒精中從而獲得色素的提取液。

2）用水浴法獲得的色素提取液不渾濁、無(wú)雜質(zhì)，有利于后續(xù)的分離實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)研磨法用脫脂棉過(guò)濾，色素提取液往往有雜質(zhì)從而堵塞毛細(xì)吸管，不利于在濾紙上的畫(huà)線操作。

3）層析效果清晰明顯，且原劃線處無(wú)明顯殘留痕跡，有利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。

4）水浴法獲得的色素提取液，葉綠素a和葉綠素b的分層效果特別顯著。傳統(tǒng)研磨法實(shí)驗(yàn)，學(xué)生畫(huà)濾液細(xì)線很難做到細(xì)而直，濾液細(xì)線層析后在濾紙上會(huì)留下明顯痕跡，葉綠素b又處在色素帶的最下面，這對(duì)葉綠素b的觀察造成很大影響。采用水浴法獲得了較好的效果。

5）水浴法擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)可選擇的材料范圍，不方便研磨的植物葉片通過(guò)水浴法都可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

6）雖然此方法將教材中碳酸鈣和石英砂棄之不用，且學(xué)生不能體驗(yàn)研磨過(guò)程，這與教材的要求有所出入，但能在實(shí)驗(yàn)中拓展學(xué)生視野，仍不失為一種好方法。

2.4 多種材料的實(shí)驗(yàn)對(duì)比

2.4.4 分析說(shuō)明

1）從對(duì)多種材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，教材對(duì)菠菜的選擇還是很有道理的，其他材料并不能取得比菠菜更好的實(shí)驗(yàn)效果，特別是新鮮的菠菜葉片實(shí)驗(yàn)效果非常顯著。但多種材料的嘗試可提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的興趣。

2）以紫藤綠葉為材料做實(shí)驗(yàn)可觀察到4條色素帶，而紫藤黃葉只有橙黃色、黃色2條色素帶，從而驗(yàn)證了秋天因溫度的降低使葉綠素被破壞，而類胡蘿卜素相對(duì)穩(wěn)定。

3）從雞爪槭樹(shù)紅葉中可層析出類胡蘿卜素的色素帶，但顏色比較淡，可證明不同的植物色素含量的不同。而紅色的花青素沒(méi)有明顯的層析現(xiàn)象，這也驗(yàn)證了花青素是水溶性色素，不會(huì)隨著層析液而發(fā)生層析現(xiàn)象。

3 總結(jié)反思

以上實(shí)驗(yàn)的嘗試，學(xué)生在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有了新的收獲和認(rèn)識(shí)，不能說(shuō)獲得全新的發(fā)現(xiàn)，僅換了思路和方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)不同實(shí)驗(yàn)方法帶來(lái)的樂(lè)趣，并在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中引發(fā)了更多的思考，例如：研磨法碳酸鈣的作用是保護(hù)葉綠體色素，改用水浴法后色素就不需要保護(hù)了嗎？混合層析液如果做些改進(jìn)是否實(shí)驗(yàn)效果會(huì)有明顯的改變？實(shí)驗(yàn)有收獲，更能產(chǎn)生新的問(wèn)題，從而推動(dòng)學(xué)生不斷進(jìn)行探究。

［1]羅益群.水浴法提取葉綠體中色素的探討.生物學(xué)通報(bào)，2008，43（5）：53.