對(duì)實(shí)驗(yàn)《綠葉中色素的提取和分離》的改進(jìn)

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1、 對(duì)實(shí)驗(yàn)《綠葉中色素的提取和分離》的改善 作者姓名：寧衛(wèi)陽(yáng) 工作單位：東莞市常平中學(xué) 聯(lián)系電話： 郵編：523570 E-mail： 對(duì)實(shí)驗(yàn)《綠葉中色素的提取和分離》的改善 摘 要 本文通過(guò)對(duì)此實(shí)驗(yàn)的改善，旨在達(dá)到如下目的：優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，使得色素的提取和分離效果更加明顯，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力等。 核心詞 色素的提取和分離 實(shí)驗(yàn)改善 實(shí)驗(yàn)《綠葉中色素的提取和分離》是人民教育出版社

2、出版的高中生物必修1《分子與細(xì)胞》中的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，從至今的5年中，廣東高考生物卷對(duì)此實(shí)驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)三次考察，可見(jiàn)此實(shí)驗(yàn)的重要性。然而該實(shí)驗(yàn)自編入人教版課本近年以來(lái)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的材料和操作環(huán)節(jié)等基本上沒(méi)有做過(guò)修改。筆者結(jié)合近年的教學(xué)實(shí)踐和教師們的反映發(fā)現(xiàn)，雖然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，色素提取和分離的效果仍然不甚抱負(fù)，筆者覺(jué)得重要是由如下幾種因素導(dǎo)致的： 1. 菠菜葉肉細(xì)胞的葉綠體中葉綠素的含量并不高。通過(guò)查閱“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教材中有關(guān)“菠菜葉中色素的提取、分離及鑒定”實(shí)驗(yàn)得知，菠菜葉肉細(xì)胞的葉綠體中重要含四種色素，分別是B-胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，這四種色素的比

3、例是2:1:3:1，根據(jù)此比例可知葉綠素所占的比例約為4/7，并沒(méi)有達(dá)到課本上所說(shuō)的2/3，含量相對(duì)較少。而B(niǎo)-胡蘿卜素、葉綠素a所占比例分別是2/7、3/7，含量相對(duì)較高，這就是學(xué)生色素層析分離的成果為什么總是第二條帶（葉綠素a）及第四條帶（胡蘿卜素）比較明顯而第一條帶（葉綠素b）和第三條帶（葉黃素）不明顯的因素所在。 2.研磨過(guò)程中葉綠素被破壞。為什么這樣說(shuō)呢？課本中安排的實(shí)驗(yàn)操作是：稱取5g菠菜葉，剪碎后放入研缽，再向研缽中加入10ml無(wú)水乙醇等。根據(jù)我們近年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐可知，雖然用剪刀盡量的剪碎（而不是粉碎）5g菠菜，而加入的10ml無(wú)水乙醇也主線無(wú)法將菠菜沉沒(méi)，也就是說(shuō)，在研磨的

4、過(guò)程中葉片幾乎都是暴露在空氣之中，葉綠素易被氧化分解且過(guò)濾后得到的濾液太少。若加入無(wú)水乙醇過(guò)多，則導(dǎo)致色素溶液濃度過(guò)小，紙層析分離的色素帶不明顯，因此這就是一種矛盾。 3.色素分離的措施不甚合理。課本中濾紙條的制作、條形濾紙層析分離的措施、濾液細(xì)線的畫法特別是毛細(xì)吸管的使用等都大大增長(zhǎng)了學(xué)生操作的難度，使得色素分離的效果不抱負(fù)以及實(shí)驗(yàn)的成功率大大下降。 基于以上因素并結(jié)合自身近年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該實(shí)驗(yàn)做了如下四個(gè)方面的改善： 一、對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的改善 1.實(shí)驗(yàn)材料由菠菜改為“韭菜” ——→

5、 2.韭菜的優(yōu)勢(shì)：韭菜一年可收割多茬，材料易獲取；韭菜葉片肉質(zhì)較厚，保水性好， 可長(zhǎng)時(shí)間保存而色素不易受到破壞；韭菜葉脈少，葉片細(xì)長(zhǎng)，柔軟，纖維少，易粉碎；葉綠素含量高，層析得到的四條色素帶清晰明顯。 二、對(duì)色素提取措施的改善 1.把用“研缽研磨”改成“攪拌機(jī)”粉碎勻漿。查閱了多種生產(chǎn)色素提取的工藝，無(wú)一是用研缽研磨的措施，而幾乎都是用一種叫做“韋氏攪切器”的粉碎設(shè)備。而這種設(shè)備我們實(shí)驗(yàn)室無(wú)法使用，因此選擇了常用的“攪拌器或榨汁機(jī)”替代。 ——→ 2.攪拌機(jī)粉碎的長(zhǎng)處：不用加二氧化硅，無(wú)需使用尼龍布，攪拌機(jī)自行過(guò)濾出汁；攪拌機(jī)自身有蓋且密封性較好，減少了攪拌過(guò)程中無(wú)水

6、乙醇揮發(fā)對(duì)環(huán)境的污染；大大縮短了提取色素的時(shí)間，攪拌機(jī)粉碎全過(guò)程只需30秒，同步也減少了色素被氧化破壞的限度，提高了色素提取液的濃度。 三、對(duì)色素分離措施的改善 1.將課本中的“條形濾紙層析法”改成“燈芯法”。 → → 具體改善如下： ⑴ 所需材料儀器：圓形定性濾紙（圓形濾紙直徑應(yīng)略不小于上圖中大培養(yǎng)皿的直徑）、大小培養(yǎng)皿（如上圖）、脫脂棉線、回形針、鋼筆帽 ⑵ “燈芯法”層析分離的操作環(huán)節(jié) ① 取實(shí)驗(yàn)前經(jīng)烘干機(jī)干燥過(guò)的圓形定性濾紙一張，用回形針在濾紙正中央扎一種小孔。 ②

7、吸取約1ml的色素提取液滴入到另一培養(yǎng)皿中，緩緩搖動(dòng)培養(yǎng)皿，使色素提取液均勻覆蓋在培養(yǎng)皿底部。 ③ 約半分鐘后，待大部分酒精已揮發(fā)，將鋼筆帽扣在培養(yǎng)皿底部蘸取色素提取液，然后以圓形濾紙中央小孔為圓心，將鋼筆帽扣于其上，形成一種圓形色素圈，待干燥后，反復(fù)上述做法3-5次。 ④ 取一根長(zhǎng)度約3厘米的脫脂細(xì)棉線，一端打死結(jié)，穿過(guò)已畫有圓形色素帶的濾紙中央的小孔。 ⑤ 吸取約5ml層析液滴入圖示小培養(yǎng)皿中，將上述圓形濾紙蓋在培養(yǎng)皿上，脫脂棉線浸入層析液中，約兩分鐘后即可浮現(xiàn)四圈清晰的同心圓色素帶。 ⑶ “燈芯法”層析分離的效果，如下圖所示： 2.上述改善的長(zhǎng)處

8、：減少了層析液的使用量，減少了因?qū)游鲆簱]發(fā)對(duì)環(huán)境的污染及人體健康的危害；不再浮現(xiàn)層析液沒(méi)及濾液細(xì)線而導(dǎo)致色素帶沒(méi)有或不清晰的現(xiàn)象；克服了畫濾液細(xì)線過(guò)程中常常浮現(xiàn)的濾液細(xì)線不直、不細(xì)、不齊而引起的分離效果差的難題；運(yùn)用“燈芯法”分離色素，色素帶分層清晰，四種色素分離出鮮明的四個(gè)同心圓的色素環(huán)，效果明顯；此操作過(guò)程學(xué)生較易掌握，所需時(shí)間短，效果明顯，成功率高。 四、對(duì)實(shí)驗(yàn)課型的改善 1.將“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)改為“探究性”實(shí)驗(yàn) 該實(shí)驗(yàn)是一節(jié)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，課程原則的規(guī)定是通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握葉綠體中色素的種類 及色素提取和分離的基本操作流程。通過(guò)改為探究性實(shí)驗(yàn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)課程原則對(duì)本節(jié)課 的規(guī)定，

9、又可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力。 2.探究實(shí)驗(yàn)的大體做法如下：這里只對(duì)教學(xué)流程和課前準(zhǔn)備過(guò)程做一種簡(jiǎn)要的簡(jiǎn)介 【教學(xué)流程】 課前準(zhǔn)備 → 教師講授 → 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn) → 分組報(bào)告、互評(píng) → 教師小結(jié) 【課前準(zhǔn)備】 為了達(dá)到教學(xué)目的，突出教學(xué)重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，課前必須做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。 ⑴ 實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程是絕對(duì)的主體地位，教師應(yīng)通過(guò)課前的充足準(zhǔn)備，盡量減少教師在實(shí)驗(yàn)課堂中對(duì)時(shí)間的占用； ⑵ 教師應(yīng)做好多媒體課件：展示實(shí)驗(yàn)原理、材料用品、操作流程、注意事項(xiàng)； ⑶ 學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，理解實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作流

10、程； ⑷ 教師課前提供探究菜單（如下表），作為學(xué)生選擇探究主題及分組的參照； 探究的課題 探究項(xiàng)目（參照） 實(shí)驗(yàn)流程 組別 成員 組長(zhǎng) 材 料 實(shí)驗(yàn)程序 菠 菜 改善方案 （四種組合 任選一種） 韭 菜 課本方案 備 注 改善的實(shí)驗(yàn)方案：見(jiàn)上述改善 報(bào)告內(nèi)容 層析濾紙粘貼處 ⑸ 學(xué)生根據(jù)教師提供的探究菜單，完畢實(shí)驗(yàn)主題的選擇、分組、制定實(shí)驗(yàn)報(bào)告單等。 所有的改善已經(jīng)論述完畢，但筆者仍然要強(qiáng)調(diào)的是，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，濾液的提取是實(shí)驗(yàn)成功的核心環(huán)節(jié)，濾液的質(zhì)量好壞與能否分離出四條色素帶及色素帶的清晰限度有著密切關(guān)系，筆者深知自己提供的提取及分離方案絕非最佳方案，“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾等一起去求索！” 【參照文獻(xiàn)】 1．楊培俊，瑪依拉．對(duì)“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的改善.中學(xué)生物學(xué).南京：南京師范大學(xué)出版社，第23卷第1期 2．吳金花.提高高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性.福建基本教育研究.福建:第11期 3. 趙劍英，孫桂濱.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn).化學(xué)工業(yè)出版社:9月