2019-2020年高中生物 提取和分離葉綠體中的色素 第2課時(shí)示范教案 蘇教版.doc

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2019-2020年高中生物 提取和分離葉綠體中的色素 第2課時(shí)示范教案 蘇教版 （本課時(shí)建議安排在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，由于實(shí)驗(yàn)步驟較煩瑣，實(shí)驗(yàn)的安全要求較高，因而需要教師提前作好教學(xué)準(zhǔn)備） 導(dǎo)入新課 教師通過(guò)多媒體先展示幾種不同植物、同一植物不同部位的葉片。 師 （1）不同植物葉片的顏色有所不同，這是什么原因？ （2）我們將一株植物幼苗放在黑暗條件一定時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)植物變黃了，這是什么原因？ （3）在栽種水稻的秧苗時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)少數(shù)植株葉片白化，這是為什么？這些植株在栽種后通常會(huì)死亡，這又是為什么？ 生甲 植物葉片的顏色主要是由葉綠體中的顏色決定的；少數(shù)植物葉片的顏色是由葉片液泡中的花色素決定的，如楓葉的葉片顏色。 生乙 由于在黑暗條件下，不能正常形成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。 生丙 水稻秧苗的白化植株的形成是由于沒(méi)有形成葉綠素；由于沒(méi)有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，所以最終會(huì)缺乏能量來(lái)源而死亡。 師 由此可見(jiàn)，光合作用與植物的葉綠素有關(guān)。那么，葉綠體中有哪些色素呢？我們一起來(lái)探索這個(gè)課題——《提取和分離葉綠體中的色素》。 推進(jìn)新課 　板　書(shū)： 二、光合色素與光能的捕獲與轉(zhuǎn)化 （一）葉綠體中色素的提取與分離 師 我們是否考慮過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題——葉綠體中的色素能溶解于水嗎？如果不能，又是為什么？ 生 估計(jì)不能；因?yàn)槿~綠體中的色素是有機(jī)物，根據(jù)化學(xué)知識(shí)可以知道，有機(jī)物一般是不溶解于無(wú)機(jī)溶劑的。 師 假如我們要從葉綠體中提取色素，可以選取什么溶劑呢？ 生 酒精、丙酮、石油醚等都是有機(jī)溶劑，均可作為本實(shí)驗(yàn)中提取葉綠素的溶劑。 師 我們可以用什么樣的植物葉片來(lái)提取葉綠素呢？ 生 主要原則是葉片中葉綠素含量豐富；葉片肉質(zhì)，易于提取色素。如菠菜、蠶豆葉片（根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)）等。 （活動(dòng)建議：實(shí)驗(yàn)選用的材料是菠菜葉，不同地區(qū)、不同季節(jié)可選用不同葉片，但一般不宜選用含蠟質(zhì)的葉片） 師 葉綠體中的色素就一種嗎？假如存在兩種以上的色素，如何從提取液中分離已經(jīng)提取的色素呢？ 生 應(yīng)該不止一種，但是我不懂得如何分離色素。 媒體呈示情景：利用多媒體呈示“萃取、分液和層析分離有機(jī)物的方法”等情景。注重利用Flash分步、動(dòng)態(tài)展示色素隨著層析液的上升而在干燥的定性濾紙上擴(kuò)散的過(guò)程。 師 分離有機(jī)物的主要方法有萃取、分液和層析等。層析法又可以分為柱層析法和紙層析法。從提取液中分離已經(jīng)提取的色素的方法有很多，我們主要采用的方法是紙層析法。 紙層析法的主要原理是當(dāng)層析液在干燥的定性濾紙上擴(kuò)散時(shí)，會(huì)帶動(dòng)濾紙上的濾液細(xì)線中的色素上升，由于不同的色素在層析液中的溶解度不同，因而隨層析液向上擴(kuò)散的速度也不同，溶解度大的色素隨著層析液向上擴(kuò)散的速度快，溶解度小的色素隨著層析液向上擴(kuò)散的速度慢，這樣就可以把提取液中的色素分離開(kāi)來(lái)。 師 我們了解了葉綠體中色素的提取與分離的原理，那么，該如何來(lái)進(jìn)行我們的實(shí)驗(yàn)操作呢？ 呈示媒體信息：以視頻形式向?qū)W生展示一段預(yù)先攝制好的錄像——“葉綠素的研磨與提取”的演示。 師 研磨中加入的提取液的量一般是多少？丙酮有毒，一般具揮發(fā)性，假如用丙酮作提取液的話，你如何保護(hù)自己？如何使葉片研磨得更充分、省力？研磨中色素是否會(huì)破壞？如果會(huì)，又該怎么辦？如何控制有機(jī)溶劑的量并防止它的揮發(fā)？ 生甲 一般為2 g剪碎的菠菜葉片中加入5 mL的丙酮作提取液；在研磨過(guò)程中，要注意開(kāi)窗，還要在研缽上面加一張濾紙以減少丙酮的揮發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)洗手。 生乙 研磨中加入SiO2可以使得更充分、省力。 生丙 研磨中色素會(huì)被細(xì)胞液中的酸性物質(zhì)破壞。因此可以在研磨過(guò)程中加入適量的CaCO3，從而減少葉綠體中色素被破壞的量。 呈示媒體信息：為了指導(dǎo)學(xué)生正確地實(shí)驗(yàn)操作，向?qū)W生展示一組事先攝制好的紙層析操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并利用多媒體技術(shù)，對(duì)“制作濾紙條、畫(huà)濾液細(xì)線”等關(guān)鍵的，同時(shí)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)又很難看清楚的步驟，作特效分析。 師生互動(dòng)：教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)關(guān)鍵的地方作詳細(xì)觀察，學(xué)生分組討論、分析實(shí)驗(yàn)操作方法。 師 整個(gè)葉綠體中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)可以分為幾個(gè)主要步驟？ 生 5個(gè)步驟，包括葉綠體中色素的提取→制備濾紙條→畫(huà)濾液細(xì)線→分離色素→觀察與記錄。 師 制備濾紙條時(shí)，為何要將定性濾紙的一端剪去兩個(gè)角？為何用鉛筆在距該端1 cm處畫(huà)一細(xì)線？ 生 由于位于濾紙條邊緣的色素?cái)U(kuò)散速度快，位于中間的色素在濾紙條上擴(kuò)散的速度慢，剪去兩個(gè)角可以讓色素帶在濾紙上均勻分離。用鉛筆在距該端1 cm處畫(huà)一細(xì)線的目的是可以為下一步畫(huà)濾液細(xì)線作一個(gè)參照。 師 畫(huà)濾液細(xì)線時(shí)需要注意什么問(wèn)題？ 生 畫(huà)濾液細(xì)線一定要均勻，前后幾次所畫(huà)的濾液細(xì)線要細(xì)、齊、平；一般要等上一次所畫(huà)的濾液細(xì)線干燥后，再畫(huà)下一次的濾液細(xì)線。 師 分離色素時(shí)需要注意什么問(wèn)題？ 生甲 不能使層析液的液面沒(méi)及濾液細(xì)線。因?yàn)檫@樣會(huì)使濾液細(xì)線中的色素溶解于層析液中，而使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。 生乙 要注意安全，將燒杯加一個(gè)玻璃蓋，可以減少層析液的揮發(fā)。 實(shí)驗(yàn)操作 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，要求操作規(guī)范，但鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新；允許實(shí)驗(yàn)失敗，但要求認(rèn)真分析失敗的原因；要求自主完成，但鼓勵(lì)合作與交流。教師及時(shí)使巡視，注意對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作技能的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，學(xué)會(huì)傾聽(tīng)不同的聲音。 （例如：①有的同學(xué)以圓形定性濾紙代替濾紙條，在濾紙的圓心先滴加提取液，后滴加層析液，制作出了四種不同顏色的同心環(huán)帶，②有的學(xué)生以韭菜葉、蠶豆葉代替菠菜葉效果更好，③有的學(xué)生提出以干粉筆做成層析柱，代替紙層析法，其效果也較為明顯） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束：整理實(shí)驗(yàn)器材，洗手，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分享：學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由實(shí)驗(yàn)小組展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指出濾紙條上的色素帶所代表色素的名稱(chēng)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的小組，要求對(duì)此作出一定的分析。 師 在你的濾紙條上出現(xiàn)了幾條色素帶？每條色素帶各是什么顏色？哪一種色素帶最寬？說(shuō)明綠色植物葉綠體中的色素有幾種？ 生 有4條；從上到下其顏色分別為橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色；藍(lán)綠色的色素帶最寬；由于各色素帶顏色并不相同，則據(jù)此可以推斷綠色植物葉綠體中的色素有4種。 課件展示： （1）橙黃色的色素帶是胡蘿卜素，黃色的色素帶是葉黃素，藍(lán)綠色的色素帶是葉綠素a,黃綠色的色素帶是葉綠素b。其中，胡蘿卜素、葉黃素合稱(chēng)為類(lèi)胡蘿卜素，葉綠素a、葉綠素b合稱(chēng)為葉綠素。 （2）色素的顏色與色素的種類(lèi)的關(guān)系如下所示： （3）所有光合有機(jī)體都含有一種或幾種色素。在植物（高等綠色植物）中發(fā)現(xiàn)兩大色素類(lèi)是葉綠素類(lèi)與胡蘿卜類(lèi)色素。葉綠素與胡蘿卜類(lèi)色素不溶解于水。 （4）葉綠素是使植物顯出綠色的色素。植物葉子呈現(xiàn)的顏色是各種色素的綜合表現(xiàn)，其中主要取決于綠色的葉綠素和黃色的類(lèi)胡蘿卜素兩大類(lèi)色素的比例。通常來(lái)說(shuō)，綠色植物葉片細(xì)胞內(nèi)葉綠素∶類(lèi)胡蘿卜素=4∶1,葉綠素a∶葉綠素b=3∶1,因而，正常植物的葉子一般呈綠色。 (5)葉綠素a的分子式是C55H72O5N4Mg，葉綠素b的分子式是C55H70O6N4Mg,類(lèi)胡蘿卜素的分子式是C40H56，葉黃素的分子式是C40H56O2。 （6）葉綠素的結(jié)構(gòu)式是在1940年被德國(guó)的Fischer用降解法測(cè)定的。1960年Woodward在哈佛大學(xué)通過(guò)分子的完全合成證實(shí)了這個(gè)結(jié)構(gòu)。 （7）秋天，條件不正?；蛉~片衰老時(shí)，由于葉綠素較易被破壞或先行降解，數(shù)量減少；而類(lèi)胡蘿卜素比較穩(wěn)定，因而此時(shí)葉片呈黃色。至于紅葉，因秋天降溫，體內(nèi)積累較多糖分，由于此時(shí)體內(nèi)的可溶性糖分增加，就形成較多的花色素，葉子就呈紅色。像楓樹(shù)葉子秋天變紅，紫云英冬春寒潮來(lái)臨后葉莖變紅，均為這個(gè)道理。 （8）許多因素都將影響葉綠素的形成；而光是影響葉綠素形成的主要條件，一般植物在黑暗中生長(zhǎng)都不能形成葉綠素，因而葉子發(fā)黃。這種缺乏任何一個(gè)條件而阻止葉綠素形成、使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱(chēng)為黃化現(xiàn)象。 （9）光線過(guò)弱，亦不利于葉綠素的形成，所以，栽培密度過(guò)大或由于肥水過(guò)多而貪青徒長(zhǎng)，導(dǎo)致上部遮光過(guò)甚，植物上部的葉片的葉綠素的分解速度大于合成速度，導(dǎo)致葉片變黃。 （10）葉綠素的生物合成的最適溫度為30 ℃，區(qū)間范圍為20～40 ℃間。 （11）礦質(zhì)元素影響葉綠素的形成，植物缺乏N、Mg、Fe、Zn、Cu等元素均不能形成葉綠素。 （12）由于葉綠素的形成受許多條件的影響，所以葉色是反映作物營(yíng)養(yǎng)狀況的一個(gè)靈敏的指標(biāo)。我國(guó)農(nóng)民根據(jù)葉色變化來(lái)管理肥水，以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高光合作用的凈產(chǎn)量，獲得高產(chǎn)。  板書(shū)設(shè)計(jì) 二、光合色素與光能的捕獲與轉(zhuǎn)化 （一）葉綠體中色素的提取與分離 提取色素——制備濾紙條——畫(huà)濾液細(xì)線——分離色素——觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果——實(shí)驗(yàn)器材整理（包括個(gè)人自我保護(hù)） 