绿叶中色素的提取和分离

绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离 实验教学设计实验教学设计 学院附中学院附中 陈建志陈建志 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 1 知识目标 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 2 技能目标 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 3 情感目标 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 1 教师准备教师准备 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 2 学生准备学生准备 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 提取色素 制备滤纸条 序 号 处理 按顺序操作 甲组乙组丙组丁组 1 称取 5g 绿色叶片 剪碎 2 SiO2 少量 3 CaCO3 少量 4 丙酮 5mL 5 95 乙醇 5mL 6 蒸馏水 5mL 7 迅速充分研磨 8 过滤研磨液 漏斗基部放一块单 层尼龙布或棉花 9 将滤液收集到小试管中 用棉塞 塞紧试管口 铅笔线 1cm 划滤液细线 分离色素 纸层析法 观察实验结果 滤液细线 层析液 3mL 装置 层析液 装置 胡萝卜素 橙黄色 叶绿素 a a 蓝绿色 叶绿素 b b 黄绿色 叶黄素 黄色 4 合作探究 制备滤纸条时为什么要剪去两角 否则会出现什么现象 画滤液细线为什么要细且直 并待干后重复几次 如何在滤纸上得到 4 个色素同心环 请绘出实验装置图 材料不同制出的色素带有区别吗 实验完成后填写下表 色素带自上而下色素带自上而下呈现的颜色呈现的颜色 层析液中的溶解度层析液中的溶解度 大小大小 含量多少含量多少 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 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 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 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 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