叶绿体色素的提取与分离实验的改进

叶绿体色素的提取与分离实验的改进

叶绿色色素的组成、比例和含量直接反映了植物的广域观念、光谱反应等。叶绿体色素的质、量，在分析与叶绿体色素变化相关的生理机制1实验教育过程中存在的问题1.1操作步骤多，实验时间长2相关研究目前已有的研究中对于“叶绿体色素的提取和分离”实验的改进，主要集中在以提升实验效果为主要目的的步骤改良。例如，左小龙等3实验改进措施3.1材料准备过程中去脉成分的变化教材建议使用新鲜的菠菜或青菜作为实验材料。菠菜或青菜的主叶脉明显，准备材料时需要学生去除大量叶脉，花费时间较多。韭菜为平行叶脉，无明显主叶脉，本实验将实验材料替换为韭菜，避免了去除叶脉的步骤，节约了时间，且韭菜提取到的叶绿体色素最终层析结果与菠菜、青菜没有明显差异。3.2剪碎菜叶，筛选研磨过滤器教材中需要对实验材料进行去主叶脉、剪碎、称量，但该实验是定性实验，准确称量意义不大。因此将此步骤改为“用剪刀切取稍经风干脱水处理的韭菜叶，剪碎，加入研磨过滤器中至约1/3容量（图1）”。教师预估实验中的韭菜叶用量，学生根据估算方式进行操作与最理想状态并无明显差异，缩短操作用时至约1min。3.3石英砂、碳酸钙的制备教材中研磨过滤分为2步，操作较多，耗时较长，容易出现操作问题。因此，在本实验中改为“在研磨过滤器中加入少量石英砂和碳酸钙，一次性加入3mL无水乙醇，进行迅速、充分的研磨后，用移液器吸取滤液，并收集到一个小指管中（图2）”。研磨过滤器集成了研磨和过滤2种功能，可在极短时间内（约2min）就完成研磨与过滤步骤，研磨更为便捷、快速、充分，且在研磨同时完成过滤，省时高效、效果较好3.4小波静置制备教材中过滤后的滤液未做任何处理，故常出现浑浊状态。因此，在此增加步骤“将小指管放于迷你离心机中，5000rpm，离心15s，静置备用（图3）”。离心后的滤液更澄清，观察效果更好，减少了杂质存在对划滤液细线步骤的影响，本步骤操作需要约1min。3.5滤纸条的改变将教材中的滤纸条尺寸由18cm×2cm改为8cm×1cm，滤纸条的一端剪角标记操作不变。本步骤的改变主要为适应展层瓶的容积，操作需要约1min。3.6细插管替换加样品教材中所用的毛细吸管画滤液细线的方式极容易出现印染现象。因此，将毛细吸管替换为加样板（图4）能很好的控制加样量，最大程度避免出现印染现象，并且能保证在较短时间内将滤液细线画的又细又直，也保证了最终的实验效果相对更好更清晰，实验成功率更高。本步骤操作需要约3min。3.7滤纸层析分离教材中用塞子上加小钩的大试管进行层析，需要根据试管底部层析液的量调整滤纸长度。因此，本实验改为“将2mL层析液置于展层瓶中，将加好样的滤纸条点端向下放入展层瓶中，盖好瓶盖进行分离（图5）”。改进后的操作避免了学生根据试管层析液调整滤纸的长度，进一步缩短操作时间至约2min。4实验操作时间短，成本低实验改进后，在保证整体成功率的前提下，操作时间大幅度缩短，由原本的20～25min缩短至约10min，并且实验的材料用量减少约一半，避免了实验材料的浪费。确保实验后学生有充分的时间进行实验结果的观察、分析和拓展，有效提高了实验教学的效果。在常规“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，学生根据教材中的实验步骤进行操作。由于实验步骤多，学生实验操作时间一般需要20～25min；即使提前充分预习，最快至少需要15min以上才能完成。因此根据教材常规情况下教学，时间比较紧张，留给学生进行实验现象观察、分析和拓展延伸的时间并不多。1.2研磨和滤过方式常规实验对整个实验操作要求比较高，任何操作步骤有问题，都容易导致实验效果不稳定。例如，研磨操作要求迅速充分研磨，但很多情况下学生不擅长使用研钵，导致研磨速度慢，研磨不充分，色素提取含量低；过滤操作时，学生不易把握脱脂棉的用量，或碳酸钙、石英砂的加入量过大，导致过滤速度慢、滤液含量少和滤液杂质多等问题；画滤液细线时，用毛细吸管会使得滤液出现印染现象，导致