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生物教学光合色素的提取与分离改进实验

时间:2015-5-28栏目:生物论文

  生物教学光合色素的提取与分离改进实验

  韦胜秀

  (浙江省宁波市鄞州区姜山中学)

  一、本实验在教材中所处的地位与作用

  本实验是浙科版高中生物必修一《分子与细胞》中的一节内容,是高中生物教学中的一个重要实验。光和色素在光合作用中起着吸收、传递与转化光能的作用,通过光合色素的提取和分离实验,有助于学生理解光合色素的种类和作用、加强学生对光合作用的理解和掌握,培养学生提取、分离光合色素的技能。

  二、对教材实验的教学思考

  结合笔者多年的教学实践和学生操作反馈的实验结果可以发现,即使完全按照课本所提供的材料和实验方案进行规范操作,光合色素提取和分离的效果也不是很理想。主要体现在以下三个方面:(1)教材中提取光合色素使用研磨法,步骤较为繁琐,药品种类较多。虽然浙科版已经改用烘干的菠菜叶干粉作材料,降低了研磨操作的难度,但是所用到的药品种类还是比较多(包括二氧化硅和碳酸钙等),且用量不好控制,用量过多影响色素的浓度,用量过少则得不到很好的研磨效果。另外,研磨时要求迅速、充分研磨成匀浆,学生难以把握好匀浆的程度,而且提取液中色素含量不高,导致色素分离不明显。(2)教材中画滤液细线时使用毛细吸管吸取滤液直接画线,毛细吸管很细、易断,而且画滤液细线时,线画得较粗且不直,操作上很难符合要求。(3)分离光合色素,用到的工具是滤纸条,且放置于装有层析液的试管中层析,由于试管口径较小,所制备的滤纸条也相应较小,滤纸条上即使在画滤液细线时重复多次,滤纸上色素含量也不多,导致分离出来的色素带不是很明显;另外,操作上也很容易使滤液细线触及层析液,导致实验失败。

  三、实验改进之处

  1.光合色素提取的改进——酒精隔水加热提取色素

  将原实验中的研磨法改为酒精隔水加热法。直接将菠菜叶片的绿叶剪碎加入无水乙醇,进行隔水加热,所得的溶液就是色素溶液,省去了添加二氧化硅和碳酸钙、过滤的步骤,操作简单,也能使学生明确色素不溶于水,极易溶于有机溶剂的知识点。

  2.画滤液细线方法的改进

  将教材实验中画滤液细线工具毛细吸管改为自制画线器,如,笔帽、大号移液枪头等空心圆柱材料,直接在装有色素溶液的培养皿中蘸取,印上滤纸圆心处即可,这样操作更为便利。

  3.光合色素分离的改进——灯芯法分离色素

  将教材中的滤纸条分离改为用圆形滤纸分离,以酒精灯灯芯作为介质,将层析液引导至圆形滤纸片上,得到的层析结果是同心圆色素带,直接而美观,避免了滤液细线触及层析液的易错步骤。

  四、实验器材

  新鲜的菠菜绿叶,无水乙醇、层析液、天平、剪刀、培养皿、镊子、玻璃棒,烧杯、试管、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴、大号移液枪枪头、干燥的定性滤纸、量筒、酒精灯芯。

  五、实验原理

  光合色素不溶于水,极易溶于有机溶剂,故可用无水乙醇来提取色素,且高温能破坏叶肉细胞的生物膜,使叶绿体中色素释放出来,因此,可以通过酒精隔水加热法提取光合色素。光合色素在层析液中的溶解度不同:溶解度高的层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。因此,可用层析液来分离色素。

  六、实验过程

  1.提取绿叶中的色素

  取5 g菠菜叶叶片剪碎,装入试管中,加入5 ml无水乙醇,在沸水浴中加热3~5分钟,即可得到深绿色的色素溶液,用橡皮塞塞好稍冷备用。

  2.制备圆形滤纸片

  取一干燥的圆形定性滤纸,圆心打一小孔(可用镊子或剪刀操作),取酒精灯灯芯约5 cm,一端打结,沿刚打的滤纸片圆心孔穿入,打结一端留在滤纸上方,制备好后备用。

  3.画色素细线

  将步骤1所得到的色素溶液倒入培养皿中,用大号移液枪头的圆形开口在培养皿蘸取色素溶液,印在制备好的滤纸片圆心处,待稍干后再进行2~3次。

  4.色素的分离

  将适量层析液倒入培养皿中,用刚才经过画线的滤纸片盖在培养皿上,将打结的一面(画色素细线一面)朝上,层析5~10分钟。

  5.观察与记录滤纸片上的色素带

  可观察圆形滤纸上出现由内而外的四个由不同颜色组成的同心圆,记录实验结果。

  七、实验效果

  实验改进后步骤简单、操作方便,提取液色素含量高,色素溶液色泽鲜艳,实验易于成功;用自制画线器画出的色素细线均匀,且操作方便,更符合要求;灯芯法分离色素,效果明显、直接美观,增加了实验的趣味性。

  八、总结与体会

  在提取色素方法上,人教版教材实验直接用新鲜菠菜叶作为材料研磨,而浙科版教材实验是用菠菜叶烘干后研磨,对比之下,浙科版教材操作稍微方便。相比之下,笔者所用的酒精隔水加热提取色素,操作更是简单。在色素溶液的效果上,前两者所得色素溶液效果相差不大,而笔者的方法更为理想。然而,浙科版教材实验需要烘干的过程中,笔者的改进实验需要隔水加热,两者均用到了高温处理。高温是否会破坏了色素结构,导致色素溶液出现色差。这个问题还有待验证。

  笔者的改进方法,学生有可能对教材实验要求的一些基本知识,如,一些药品的作用和纸层析法操作的关键步骤得不到很好的强化,这可能导致做练习或考试中会引起偏差,因此,笔者的改进实验更适合在兴趣小组或选修课中开展。

  《义务教育生物学课程标准》明确提出:“生物教学要加强对实验和其他实践活动的教学,加强对学生观察能力、实验能力、思维能力和自学能力等能力的培养;要关注教学资源的开发,如,利用替代物品、药剂、仪器等,争取创造性地增加低成本的实验和其他实践活动,消除生物实验的安全隐患,促进学生的健康成长与发展。”因此,笔者认为,可以以本实验的改进为出发点,以小见大,培养学生敢于质疑、敢于创新的能力。

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