绿叶中色素的提取和分离

《绿叶中色素的提取和分离》实验教学设计
学院附中陈建志
一、教材分析
生物学是以实验为基础的科学，实验教学对提高学生的生物科学素养起着无可替代的重要作用，他是素质教育和创新教育的重要场所和前沿阵地，也是基础教育改革的基础、前提和保证。

《绿叶中色素的提取和分离》是一个探究性实验，通过本实验，可以让学生知道绿叶中色素的种类和颜色对植物叶片颜色的影响，是学习光合作用的基础。

本实验要求层次较高、操作难度较大、考查频率高的一个实验，但是按照教材的实验步骤和方法，多数学生把握不够，操作不当。

分离后的色带或不全或色浅，辨认困难，实验效果皆不理想。

笔者在实验教学中将有关操作作了调整。

1、教材中值得推敲的地方
实验选材和研磨教材推荐用菠菜为实验材料。

菠菜生长受季节的限制，有的季节很难采集。

另外菠菜叶片含水量较高，较多的水分子与丙酮分子接触，降低了丙酮对色素分子的萃取率，导致提取液中含色素分子少，进而影响实验结果。

教材中选用5克叶片．相对于仅需的几滴滤液来说，显然太多，也增加了研磨的时间和难度。

相对于5克叶片，5毫升丙酮又显太少。

丙酮极易挥发，实验中常出现叶片未研碎。

丙酮已挥发干的情况。

因为研磨不彻底，提取液中色素含量少。

研磨剂的配制学生只是按课本要求按顺序添加无水、乙醇、CaCO3、SiO2，并不能很深刻的理解添加这些物质的原理和作用。

过滤装置课本要求用放置单层尼龙布的漏斗过滤滤液，但实际操作中这个方法耗时且费力。

画线方法由于学生平时的实验操作中很少用到毛细吸管，所以采用课本要求的方法划线，很难做到滤液细线细、直、均匀的要求。

色素分离装置分离色素是将滤纸条插入到加入层析液的烧杯中，为了防止层析液挥发，还可以给烧杯加盖。

而实际操作很难做到滤纸条在烧杯中保持竖直，也不能有效减少层析液的挥发。

分离色素的方法课本是让色素在长形滤纸条上扩散分离，方法单一，不能很好地激发学生的创新思维。

2 实验改进
只要是新鲜、浓绿的叶片皆可选，但要对叶片作些处理。

将叶片用沸水处理，即将2克叶片置于沸水中煮20—40 秒(时间不宜过长。

否则会破坏色素分子的结构)后。

立即捞出置于冷水中降温，再用吸水纸吸千水分．剪碎后放人研钵。

研磨剂的配制
试验设计：
1）分别在 A、B、C 三个研钵中加入 5 克剪碎的叶片
2）A 中加少量的二氧化硅和无水乙醇，B 中加少量的二氧化硅、碳酸钙和水C 中加少量的二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇；
3）经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液（A黄绿色、B几乎无色、C 深绿色）；
4）分析实验结果得出结论：碳酸钙可以防止色素被破坏，色素可以溶于酒精但不溶于水。

通过分组对照，让学生通过具体的实验探究，更直观更容易理解提取色素过程中所添加的各种物质的作用。

过滤装置的改进将过滤用的尼龙布改为用棉花塞住漏斗口过滤，一个人就能独立完成，而且过滤速度快，操作更为简单。

画线方法的研究这一步是本实验的一个操作难点，学生很难用毛细吸管画出细、直、均匀的滤液细线。

如果用钢笔沾色素、硬币边缘压线、盖玻片或者棉线画线等，则操作起来更容易。

色素分离装置的制作，用厚纸板作个烧杯盖，上面剪开1.5—2厘米的缝隙，滤纸条只需要从层析缸上盖子的缝隙插入到层析液中，根据实验需要可以选择缝隙数量不同的盖子做出调整。

分离色素的方法的创新
1）用圆形滤纸片分离。

用圆形滤纸片分离，取平面培养皿 1 只，将一干燥的圆形定性滤纸盖在培养皿中，在圆形滤纸（直径为 l0 cm）中央滴上 2 ～ 3 滴色素提取液，静置约 1 min，在滤纸的中央点成圆形的色素斑。

然后依次滴
3～5滴层析液，每次间隔30 s左右，然后盖上培养皿盖，几分钟后，观察结果会得到近似同心圆的 4 个色素环，由内而外分别是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。

2）用粉笔代替滤纸分离色素。

取一支干燥的白色粉笔，
在距其大头一端 1 cm处用含有色素液的细棉线刻出一圆环，待干后重复刻 2～ 3次（最好两人合作）；把粉笔大头一端放入层析缸中，观察现象，色素将
随着层析液在粉笔上扩散形成 4 个颜色不同的圆，最上圈是橙黄色（胡萝卜素），其次是黄色（叶黄素），再次是蓝绿色（叶绿素 a），最下圈是黄绿色（叶绿素 b）；待 4条色素带明显后，取出粉笔，晾干保存。

二、教学目标
1．知识目标
（1）掌握提取叶绿体中色素的方法，掌握绿叶中色素的种类和作用；（2）通过实验结果分析，理解各药剂在实验中的作用和对实验结果的影响。

2．技能目标
（1）合理组织语言，描述实验现象，锻炼学生观察能力和语言表达能力。

（2）对实验现象相互交流和讨论，提高学生思考问题和解决问题的能力。

3．情感目标
在自主探究中，感受成功带来的快乐，提高对自我价值的认识，要学生把理论知识联系并贯彻到实际活动中去，从实践中得到巩固和提高。

三、课前准备
1.教师准备
（1）实验材料准备。

（2）推测可能出现的情况进行探究，分析原因，得出结论。

做到心中有数。

（3）实验分组。

将学生分成A、B两实验组。

每个实验组再分为甲、乙、丙、丁四个小组，每个小组7位同学。

2.学生准备
(1)预习本实验。

包括实验目的、原理，熟悉实验步骤等。

（2）复习叶绿体中色素的种类和颜色。

四、教学内容安排
1.实验目的：提取叶绿体中色素的方法及用纸层析法分离实验。

2.材料用具：叶片（绿色、新鲜）、丙酮、95%乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙、研钵、小玻璃漏斗、尼龙布（棉花）、剪刀、小试管、药勺、量筒、天平、镊子、毛细吸管（盖玻片）、滤纸条、铅笔等。

3.方法步骤：
实验分组：
注：（1）“√”表示操作或加入；“—”表示不加入。

（2）每个实验组的四个小组分别按上面四个方案进行操作。

（3）研磨要充分、迅速，研磨时用纸盖住研钵；
（4）收集滤液到试管中，一定要用棉塞塞住试管口。

实验流程：
①制备滤纸条时为什么要剪去两角，否则会出现什么现象？
②画滤液细线为什么要细且直，并待干后重复几次？
③如何在滤纸上得到4个色素同心环?请绘出实验装置图。

④材料不同制出的色素带有区别吗？
⑤实验完成后填写下表：
5.实验结果及结论：
学生活动：小组间相互交流所得实验结果，组织语言描述实验现象：
甲组滤液呈深绿色，乙组滤液呈黄绿色，丙组滤液几乎无色，丁组滤液呈深绿色。

教师活动：评价各小组的实验结果，让学生根据叶绿体中色素的颜色，分析实验结果差异的原因，并展开讨论。

最后再引导学生得出相应的结论：
（1）甲组结果说明叶绿体中的色素能溶于丙酮。

结论：叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂如丙酮中，可以用有机溶剂如丙酮，来提取叶绿体中的色素。

得出提取叶绿体中色素的方法，即该实验的原理。

（2）乙组与甲组结果的差异，由于未加入碳酸钙，叶绿素受到了破坏。

结论：加入碳酸钙的目的是防止在研磨过程中叶绿素受到破坏。

（3）丙组与甲组结果的差异，由于色素不溶于蒸馏水。

结论：不能用蒸馏水提取叶绿体中的色素。

（4）丁组与甲组结果的相同，说明色素也能够溶于乙醇中。

结论：乙醇也是有机溶剂，可以利用乙醇提取叶绿体中的色素。

纸层析法分离结果显示：滤纸条上色素带排序（从上到下）依次是橙黄、黄、蓝绿、黄绿四个条带，推理分析应分别代表“胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b”。

说明红萝卜素在层析液中的溶解度较其他几种色素溶解度最大。

五、教学反思：
以前在指导学生进行本实验时，一直是每小组分别完成各自提取实验，然后自行进行相关探究，如不加CaCO3会怎样？不加SiO2会怎么样等等，实验就比较费时，而且会浪费很多实验材料。

经过本次实验方法的调整改变后，实验进行的更加顺利了，对比效果更明显了。