葉綠體中色素的提取和分離

1、 名肺點(diǎn)撥學(xué)科：生物教學(xué)內(nèi)容：葉綠體中色素的提取和分離【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理。2 理解實(shí)驗(yàn)的方法步驟。3學(xué)會(huì)提取色素和分離色素的操作技能。4探索葉綠體中色素的種類?！緦W(xué)習(xí)障礙】1 理解障礙(1) 如何理解葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)原理？(2) 如何理解葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的方法步驟原理？2 解題障礙(1) 分析某些實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的問題。用實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題?！緦W(xué)習(xí)策略】1 理解障礙的突破用“遷移法”理解本課實(shí)驗(yàn)原理及方法步驟原理。(1)跨學(xué)科知識(shí)的遷移。本實(shí)驗(yàn)中關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)就同時(shí)涉及到相關(guān)的有機(jī)物的性質(zhì)、有機(jī)溶劑的特點(diǎn)、物質(zhì)的溶解度

2、等化學(xué)知識(shí)以及物質(zhì)擴(kuò)散等物理學(xué)知識(shí)，借助于這些知識(shí)，可以更好地理解葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的原理。葉綠體中色素提取的原理是：由于光合色素位于葉綠體中的囊狀結(jié)構(gòu)上，要把它提取出來必須破壞葉表皮、 細(xì)胞壁和細(xì)胞膜、葉綠體的雙層膜，所以要剪碎后加二氧化硅研磨，以便使色素充分被提取。 又因?yàn)槿~綠體的色素不溶于水，但可溶于有機(jī)溶劑中， 所以還要加入丙酮使色素溶解，來提取各種色素。另外還要加碳酸鈣以保護(hù)葉綠體中的色素，原因是加碳酸鈣以調(diào)節(jié)液體的 pH，防止葉綠素被破壞。葉綠體中的色素溶解于有機(jī)溶劑如酒精或丙酮 (相似相溶)，形成色素液。分離的原理與四種色素在層析液中的溶解度有關(guān)。層析液是一種脂溶性很強(qiáng)

3、的有機(jī)溶劑，由于四種色素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同，因此每一種色素分子在層析液分子的作用下，克服色素分子之間的引力， 向?qū)游鲆褐袛U(kuò)散的速度不同，即在層析液中的溶解度不同，因而四種色素隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度就不同，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最高，擴(kuò)散速度最快，其次是葉黃素、葉綠素a,葉綠素b溶解度最低，擴(kuò)散得最慢。依據(jù)此原理使濾紙條上處于同一濾液細(xì)線上的四種色素在擴(kuò)散中分離開來。實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)的遷移。學(xué)習(xí)色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)， 關(guān)鍵在于對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。實(shí)驗(yàn)的每一步都有其內(nèi)在的道理，理解原理不僅是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，也是理解實(shí)驗(yàn)方法步驟的關(guān)鍵。將實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)遷 移到方法步驟中，便于理解。 取材時(shí)要

4、選取新鮮的顏色較深的葉片，是因?yàn)橐员闶篂V液中含較多的色素； 研磨時(shí)加入二氧化硅的目的是為了研磨得充分，更有效地破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)； 但由于二氧化硅是特別細(xì)的白色粉末， 再加上控制不好用量， 往往過量， 使濾液中含有較多的二氧化硅， 而導(dǎo)致濾液顏色變淺。 濾液中雜質(zhì)越多， 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越不明顯。 有實(shí)驗(yàn)證明， 改用白細(xì)河沙 (洗 凈干燥后用 )代替二氧化硅粉末，這樣研磨更充分，濾液中減少了雜質(zhì)的含量，顏色變得深 綠，實(shí)驗(yàn)效果明顯。加入少許碳酸鈣的目的是為了防止在研磨過程中， 葉綠素受到破壞。 因?yàn)槿~綠素分子結(jié) 構(gòu)中含有一個(gè)鎂原子， 當(dāng)細(xì)胞破裂時(shí)， 細(xì)胞液內(nèi)有機(jī)酸中的氫可取代鎂原子而成為褐色的去 鎂葉綠素，

5、碳酸鈣可中和有機(jī)酸以防止去鎂反應(yīng)的發(fā)生。 研磨要迅速、充分。這是因?yàn)橐皇且驗(yàn)楸菀讚]發(fā)；二是為了使葉綠體完全破裂， 從而能提取較多的色素；三是葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細(xì)胞中的葉綠素酶水解而破壞。 制備濾紙條時(shí)，根據(jù)小孔(邊緣)擴(kuò)散原理，物質(zhì)分子沿邊緣擴(kuò)散速度要大于里邊擴(kuò)散 的速度， 因此要將濾紙條的一端剪去兩角， 主要是為了延長(zhǎng)邊緣長(zhǎng)度， 這樣可以使色素在濾 紙條上擴(kuò)散均勻，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 畫線時(shí)， 一定要細(xì)并且直， 這樣可以防止色素帶重疊， 使色素分子均勻分布在一條直 線上， 做到擴(kuò)散起點(diǎn)一致。 重復(fù)劃 23 次， 是為了增加濾液細(xì)線上的色素分子數(shù)量， 使實(shí)驗(yàn) 效果更加明顯。 分離色素時(shí)

6、， 一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線沒及到層析液， 這是因?yàn)樯匾兹芙庥?層析液中，導(dǎo)致色素帶不清晰，影響實(shí)驗(yàn)效果。2解題障礙的突破(1) 用“類比分析法”或“直接判斷法”解某些實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的題。例 1某同學(xué)在做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作情況如下所述： 將 5 g 新鮮完整的菠菜葉， 放入研缽中， 加入丙酮、 石英砂、 碳酸鈣以后， 迅速研磨， 然后按要求過濾。 用毛細(xì)吸管吸取少量濾液， 沿鉛筆線處小心均勻地劃出一條濾液細(xì)線， 并連續(xù)迅速地 重復(fù)劃23次。 把劃好細(xì)線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快色素在濾紙條上的擴(kuò)散。 但結(jié)果實(shí)驗(yàn)失敗，請(qǐng)指出其錯(cuò)誤所在：(1)

7、；(2) ；(3)。解析：用“類比分析法”解。對(duì)新鮮綠葉應(yīng)除去粗的葉脈后再行稱重，以增加單位重量 葉片所含的葉綠素；此外，還需將葉盡量剪碎，提高研磨效果；劃濾液線時(shí)，須待所劃的濾 液線干燥后再重復(fù)劃線，否則會(huì)造成劃線過粗和色素濃度低的情況；濾紙條插入層析液后， 由于搖晃，使層析液接觸濾液線而將色素溶解，會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。答案： (1)未去除粗葉脈和將葉剪碎，降低了葉綠素的提取率(2)上一次濾液細(xì)線未干燥，即劃下一次線，使濾液線過粗或線上色素量較低(3)由于搖晃，層析液接觸濾液線，溶解了色素(2)用“發(fā)散思維與輻合思維結(jié)合法”解用實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題。所謂“發(fā)散思維” 主要是指從不同方面

8、對(duì)同一問題進(jìn)行思維的方法。 發(fā)散思維與創(chuàng)造力 有直接聯(lián)系， 是創(chuàng)造思維的中心， 是測(cè)定創(chuàng)造力的重要標(biāo)志之一。 創(chuàng)造活動(dòng)的確需要進(jìn)行發(fā) 散思維， 盡可能多地聯(lián)想， 提出多種假設(shè)或可能的解決辦法； 然而， 創(chuàng)造過程并不到此為止， 接著還要根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)， 從中選擇一種最合適的辦法或經(jīng)過檢驗(yàn)， 采納某一種假設(shè)， 這就是輻合思維了。人的創(chuàng)造力固然要依靠發(fā)散思維，但是在創(chuàng)造活動(dòng)中發(fā)散思維與輻合思維是緊密地聯(lián)系著的。例2某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)“探索葉綠體中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)，但缺少漏斗、試管、 濾布、直尺、鉛筆，怎樣做才能使其提取的色素又多分離的效果又好？請(qǐng)你幫助設(shè)計(jì)一個(gè)最解析：用“發(fā)散思維與輻合思維結(jié)合法

9、”解。在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，可以采用不同 的方法來做此實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行充分發(fā)散思維，從中選出當(dāng)時(shí)條件下的最佳方案。答案：方法 1在原實(shí)驗(yàn)(葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn))步驟的基礎(chǔ)上做如下改進(jìn)：(1) 第一步加入的丙酮要少些 (12 mL)。(2) 將研磨液(稍稠糊狀)取出，放在干凈載玻片上，用另一干凈載玻片在研磨液上平推一 下，越平越好。(3) 將濾紙條剪角端在 1 cm處折180,將折處在研磨液平面上沾一下(要快而平)，達(dá)到畫濾液線效果，待干燥后可重復(fù)沾 23次(這樣由于研磨液濃度大，濾紙條上的色素線含色素多，且簡(jiǎn)便易做)。方法2:用粉筆分離色素(1) 按上述方法提取葉綠體色素提取液。(2) 取

10、一支白粉筆(干燥)，把一端(0. 5 cm)豎直浸入葉綠體色素提取液中，充分吸液，然 后讓其干燥。(3) 取一培養(yǎng)皿，注入少量95%乙醇，把上述粉筆綠色一端豎立于乙醇當(dāng)中，片刻，可以看到不同色素沿粉筆分離。【同步達(dá)綱練習(xí)】1在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進(jìn)行色素分離，可看到近似同心環(huán)狀的 四個(gè)色素圈，排列在最外的一個(gè)呈A .藍(lán)綠色B .黃綠色C.黃色D .橙黃色2葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)主要證明了A 色素分布在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上B .葉綠素含量是類胡蘿卜素的四倍C. 葉綠體中色素的種類和各種色素的顏色D. 四種色素?cái)U(kuò)散速度不同3某同學(xué)做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，在下列操作

11、中若有失誤，請(qǐng)?jiān)谑д` 處劃線并更正： 將5克綠葉片剪碎放研缽中，加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加2mL石油醚，并迅速充分研磨。 在預(yù)備好的濾紙條上，距剪去兩角一厘米處用鋼筆畫橫線。 用毛細(xì)管吸取少量濾液，沿橫線處均勻地劃出一條濾液細(xì)線，緊接重復(fù)劃23次。 將層析液倒入燒杯中， 然后將濾紙條劃有細(xì)線的一端朝下，輕輕插入到層析液中， 注意層析液最好沒及濾紙條上濾液細(xì)線。更正的內(nèi)容為:若用葉色很淺的菠菜心葉做此實(shí)驗(yàn)，效果很差的原因在于 ;若用菠菜的老黃葉作實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)層析后在濾紙條上分離出來了色素帶，但是色素帶存在缺陷，缺陷是逼-痙邑圧業(yè)-旦更亙登是一!參考答案【同步達(dá)綱練習(xí)】1 解析：用“直接判斷法”來解。答案：D2 解析：用“類比分析法”來解。答案：C3 解析：用“類比分析法”來解。失誤處劃線： 將5克綠葉片剪碎放研缽中，加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加2