葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

【摘 要】通過對(duì)于高中生物實(shí)驗(yàn)“葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)”的深入探究，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料、變換實(shí)驗(yàn)形式和融合學(xué)科內(nèi)知識(shí)等方面，探討對(duì)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和操作能力，同時(shí)增加學(xué)生的科學(xué)探究能力。

【關(guān)鍵詞】葉綠體色素；提取；分離；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)在中學(xué)生物學(xué)試驗(yàn)中占有重要的地位。傳統(tǒng)的方法是以新鮮葉片為實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)研磨過濾后得到含有色素的提取液，利用葉綠體中4種色素分子在石油醚、丙酮、苯以20：2：1的比例組成的層析液中擴(kuò)散速度的不同，進(jìn)而分離4種色素。這種方法得到的濾液純度低，且采用毛細(xì)吸管劃線的方法，很難使濾液中的色素處于同一起跑線上，使實(shí)驗(yàn)往往不能取得很好的效果。此外，由石油醚、丙酮、苯組成的層析液對(duì)人體有害。在此，本文對(duì)該實(shí)驗(yàn)提出了一些改進(jìn)的意見，僅供參考。

一、葉片選擇

教材建議選用菠菜葉作為提取葉綠體中色素的材料。但研究發(fā)現(xiàn)菠菜葉、青菜葉、韭菜葉和蔥葉等含水量很高的葉片，在研磨和過濾時(shí)都很麻煩。首先由于菠菜葉中含有很高的水分，研磨時(shí)碎葉粘滑，充分研磨葉片的難度比較大，會(huì)浪費(fèi)過多的課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間；其次由于丙酮和水可以以任意比例互溶，葉片中含有的大量水分降低了丙酮的濃度，低濃度的丙酮只能溶解葉綠體中少部分的色素，因此在研磨之后必須先盡量多地?cái)D濾掉葉泥中的水分再加入丙酮稍稍研磨，促使葉肉細(xì)胞的破壞和色素的溶解，這樣又增加了研磨和過濾的實(shí)驗(yàn)步驟。

本文建議可以選用大葉黃楊葉、迎春花葉片、芍藥葉片和楊樹葉片等含水量較少的葉片。因?yàn)檫@些葉片只含有少量的水，待葉片被研磨得比較充分以后，再加入丙酮稍微研磨幾下，就可以過濾得到濃度很高的血紅色的色素濾液。這些葉片在取材方面也很方便，特別是大葉黃楊葉，校園里一年四季都可采集到。相比而言，迎春花的葉片和芍藥的葉片比大葉黃楊葉在研磨時(shí)要容易些。大葉黃楊葉和楊樹葉，由于其葉面革質(zhì)且含有較多的葉脈，研磨時(shí)比較費(fèi)力氣。

二、裝置的改良

針對(duì)層析時(shí)，濾紙條容易掉到燒杯中，色素帶受到陽(yáng)光的照射易分解情況，本文建議可以的做法是：

（l）取1個(gè)大頭針，將它的一端折成勾狀，另一端插人試管塞，再將1個(gè)回形針掛在勾上，用回形針夾住制備好的濾紙條，將試管塞塞住試管口，調(diào)節(jié)回形針高度可使層析液不沒及濾液細(xì)線。

（2）將不透光的紙用膠水粘成l個(gè)比試管略大的圓筒并套在試管外，遮擋陽(yáng)光，使層析出的色素帶不致被光分解；或者將上述裝置放在黑暗處，同樣可以起到防止色素帶在光下分解的作用。

三、實(shí)驗(yàn)用料

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，可以不用二氧化硅和碳酸鈣。二氧化硅本身就是固體小顆粒，加入二氧化硅以后研磨比較費(fèi)力，而且研磨后的二氧化硅是極細(xì)小的顆粒，在過濾時(shí)還會(huì)堵塞脫脂棉，減慢過濾的速度。因此，本文建議，在研磨葉片時(shí)不加二氧化硅，那么怎樣才能充分地把葉片研磨得很細(xì)很細(xì)呢？辦法很簡(jiǎn)單：把5g葉片剪碎以后，分多次加入研缽，當(dāng)碎葉片被研磨成粘粘的葉泥以后，再繼續(xù)加入少許碎葉片接著研磨，直到把所有的碎葉片全部研磨好。由于每次只研磨少量的碎葉片，因此研磨時(shí)相當(dāng)輕松，葉片又能被研磨得很細(xì)很細(xì)。研磨葉片時(shí)也不需要加入碳酸鈣。

四、方法的改進(jìn)

（一）提取色素

獲取高濃度的色素提取液是該實(shí)驗(yàn)成功的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般我們要求色素提取液呈墨綠色。為了得到墨綠色的色素提取液，我們可嘗試：

（l）稱取新鮮綠色葉片放人研缽中，和研缽一起放入冰箱-20℃冷凍4小時(shí)，然后取出進(jìn)，行充分研磨。再加人6mL色素提取液，用4層紗布過濾，將濾液收集到試管或小燒杯中備用。這樣可以增加葉片的軟化度，有效破壞組織、細(xì)胞結(jié)構(gòu)，降低葉片含水量，從而提高葉綠體中色素的提取效率。

（2）稱取質(zhì)地柔軟、深綠色的草本植物的葉片，除去粗的葉脈和葉柄；分多次加人研缽，當(dāng)碎葉片被研磨成粘粘的葉泥以后，再繼續(xù)加人少許碎葉片接著研磨，直到把所有的碎葉片全部研磨好。研磨時(shí)可向研缽中加人少量二氧化硅和碳酸鈣（也可不加），待研磨充分后，再加入少量氯化鈉（氯化鈉是強(qiáng)電解質(zhì)，能破壞色素中的膠體物質(zhì)，有利于色素的釋放）和6mL色素提取液，就出現(xiàn)了深綠色的液體，采用4層紗布包著研磨物并擠出濾液，得到墨綠色的色素提取液。

（二）制備濾紙條

一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)所選的試管而定。將干燥處理的濾紙順紙紋方向剪成長(zhǎng)方形紙條，在紙條的一端1.5cm處折1條細(xì)線，并剪去內(nèi)角（剪角時(shí)最好使其與端線成70-800的夾角），另一端可在0.5cm處穿一小孔，以便將濾紙條掛在大頭針上，也可直接用回形針夾住濾紙條。

（三）劃濾液細(xì)線

課本上采用毛細(xì)吸管劃線，但在實(shí)際操作中，毛細(xì)吸管存在容易劃破濾紙、容易損壞和使用時(shí)間短等問題，常常會(huì)給學(xué)生實(shí)驗(yàn)帶來(lái)很多不便，甚至有的學(xué)生會(huì)劃破手指，出現(xiàn)創(chuàng)傷流血事故。

鑒于此，本文建議更換材料：投影儀用的透明膠片不易破碎，可代替毛細(xì)吸管進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，從而可消除學(xué)生擔(dān)心使用毛細(xì)吸管而產(chǎn)生的心理負(fù)擔(dān)，消除安全隱患。方法是用透明膠片一側(cè)蘸取濾液，然后在濾紙條鉛筆線上輕按一下，待干燥后重復(fù)三次至四次，將濾紙反轉(zhuǎn)后重復(fù)上述操作。這樣按出的濾紙細(xì)線又細(xì)又齊。另外用單層擦鏡紙代替紗布過濾，可減少濾液的損失而使獲得的色素含量增加，提高分離效果。

作者簡(jiǎn)介：程棋（1992-），女，黑龍江省大慶市人，民族：漢，職稱：中學(xué)二級(jí)教師，學(xué)歷：本科。

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