“叶绿体中色素的提取和分离”实验教学的探究

邵佳凌 张玉芳

(上海师范大学第四附属中学 201418)

“叶绿体中色素的提取和分离”是上海科技版高中生命科学教材第一册第四章“光合作用”实验部分的内容，通过掌握提取和分离叶绿体中的色素的基本方法，观察色素条带的分离情况，加深对叶绿体色素的认识，为之后学习光合作用打下基础。教材中选用新鲜的绿色叶片，首先利用叶绿体色素溶于有机溶剂的特性，称取、剪碎、加入各种试剂、研磨、过滤后得到滤液；然后采用纸层析法分离出4条色素带。但在教学中发现，研磨和画滤液细线等操作步骤会直接影响实验的结果，一些动手能力比较差的学生经常会来不及完成整个实验，以致观察不到色素分离的现象。此外，有少部分完成教材实验的学生在课后存在，如“其他材料的叶片中是否也同样还有相同种类的色素”等疑惑，这样的问题也无法及时解答。

为此，笔者对原教材实验“提取与分离”的操作上进行了“简化”，并选用了不同材料的叶片来探究其中色素的种类差异。

1 实验方法和探究内容的设计

1.1 提取方法的改进 由于本实验安排在5月份，可选择菠菜叶(绿色)、蚕豆叶(绿色)、枯黄的香樟叶(黄褐色)还有红枫叶(红色)来探究这些不同颜色的叶片中色素的种类以及存在的差异。

鉴于教材中提取色素的操作步骤多、耗时长，又需要同时提取4种材料的色素，出于研磨充分和节省时间的目的，在本次试验中选用高速匀浆机，通过机器粉碎的方式快速得到含有色素的滤液。

1.2 分离方法的改进 鉴于教材中提到的纸层析法中涉及划线，对学生的操作要求较高，且直接影响后面的实验结果，对色素的分离方法进行了改进：首先，在干燥圆形定性滤纸中央滴1～2滴滤液，待其干燥后，在滴滤液处用笔尖穿一小孔。在小孔中插人2 cm长的滤纸揉成的小棒。随后向培养皿底加入适量的层析液，将圆形滤纸盖在培养皿上,使滤纸棒与被测层析液充分接触，分离叶绿体中的色素(图1)。为了减少层析液挥发，可在滤纸上盖一个培养皿。

图1 叶绿体色素分离的改进方法

该分离方法耗时短，如果实验顺利，每一组都能取得预期结果，可以进行之后的实验探究。

1.3 探究实验内容设计 由6位学生组成一个小组，每个小组分别完成相关的探究实验：①不同植物的绿叶是否含有相同种类的叶绿体色素？②叶片颜色的不同是否意味着叶绿体色素存在差异？③分离得到色素在滤纸上的顺序是怎样的？

根据研究课题，小组成员进行分工，选用不同的实验材料，通过对比实验分析得出结论。

2 结果与分析

2.1 改进分离方法的观察 选用圆形滤纸来分离叶片中的色素，能看到分离明显的几条色素的同心圆环，以菠菜为例，可以观察到分离明显的4条色素条带，由外到内依次为胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。

2.2 不同材料色素分离的结果 表1是所用4种材料色素分离后的情况：①Ⅰ和Ⅱ：绿色叶片中色素的种类和含量大致相同，色素含量最多(色素带最宽)的是叶绿素a，叶绿素掩盖了其他颜色，叶片呈现为绿色；②Ⅰ和Ⅲ：可以看到Ⅲ只有两种色素，这是由于在枯叶中叶绿素被分解，因而叶片呈黄色，体现了叶绿素的不的不稳定性，所以在提取过程中要加入碳酸钙，防止叶绿素被破坏；③Ⅰ和Ⅳ：红枫与菠菜都含有4种叶绿体色素，但红枫叶还有水溶性的花青素，它不会随层析液在滤纸上扩散。又因它花青素含量最多，所以叶片呈红色。

表1 4种材料色素分离的情况

(“+”表示是；“-”表示否；“#”表示最多)