綠葉中色素的提取和分離

綠葉中色素的提取和分離綠葉中色素的提取和分離 實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì) 學(xué)院附中學(xué)院附中 陳建志陳建志 一 教材分析 生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)提高學(xué)生的生物科 學(xué)素養(yǎng)起著無(wú)可替代的重要作用 他是素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的重要 場(chǎng)所和前沿陣地 也是基礎(chǔ)教育改革的基礎(chǔ) 前提和保證 綠葉中色素的提取和分離 是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn) 通過本實(shí)驗(yàn) 可以讓學(xué)生知道綠葉中色素的種類和顏色對(duì)植物葉片顏色的影響 是學(xué)習(xí)光合作用的基礎(chǔ) 本實(shí)驗(yàn)要求層次較高 操作難度較大 考查頻率高的一個(gè)實(shí)驗(yàn) 但 是按照教材的實(shí)驗(yàn)步驟和方法 多數(shù)學(xué)生把握不夠 操作不當(dāng) 分 離后的色帶或不全或 色淺 辨認(rèn)困難 實(shí)驗(yàn)效果皆不理想 筆者在 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中 將有關(guān)操作作了調(diào)整 1 教材中值得推敲的地方 實(shí)驗(yàn)選材和研磨實(shí)驗(yàn)選材和研磨 教材推薦用菠菜為實(shí)驗(yàn)材料 菠菜生長(zhǎng)受季節(jié)的限 制 有的季節(jié)很難采集 另外菠菜葉片含水量較高 較多的水分子 與丙酮分子接觸 降低了丙酮對(duì)色素分子的萃取率 導(dǎo)致提取液中 含色素分子少 進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 教材中選用5克葉片 相對(duì)于僅需的幾滴濾液來(lái)說(shuō) 顯然太多 也增 加了研磨的時(shí)間和難度 相對(duì)于5克葉片 5毫升丙酮又顯太少 丙 酮極易揮發(fā) 實(shí)驗(yàn)中常出現(xiàn)葉片未研碎 丙酮已揮發(fā)干的情況 因 為研磨不徹底 提取液中色素含量少 研磨劑的配制研磨劑的配制 學(xué)生只是按課本要求按順序添加無(wú)水 乙醇 CaCO3 SiO2 并不能很深刻的理解添加這些物質(zhì)的原理和作用 過濾裝置過濾裝置 課本要求用放置單層尼龍布的漏斗過濾濾液 但實(shí)際操作 中這個(gè)方法耗時(shí)且費(fèi)力 畫線方法畫線方法 由于學(xué)生平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作中很少用到毛細(xì)吸管 所以采用 課本要求的方法劃線 很難做到濾液細(xì)線細(xì) 直 均勻的要求 色素分離裝置色素分離裝置 分離色素是將濾紙條插入到加入層析液的燒杯中 為 了防止層析液揮發(fā) 還可以給燒杯加蓋 而實(shí)際操作很難做到濾紙 條在燒杯中保持豎直 也不能有效減少層析液的揮發(fā) 分離色素的方法分離色素的方法 課本是讓色素在長(zhǎng)形濾紙條上擴(kuò)散分離 方法單一 不能很好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維 2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 只要是新鮮 濃綠的葉片皆可選 但要對(duì)葉片作些處理 將葉片用 沸水處理 即將2克葉片置于沸水中煮20 40 秒 時(shí)間不宜過長(zhǎng) 否 則會(huì)破壞色素分子的結(jié)構(gòu) 后 立即 撈出置于冷水中降溫 再用吸 水紙吸千水分 剪碎后放人 研缽 研磨劑的配制研磨劑的配制 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1 分別在 A B C 三個(gè)研缽中加入 5 克剪碎的葉片 2 A 中加少量的二氧化硅和無(wú)水乙醇 B 中加少量的二氧化硅 碳 酸鈣和水 C 中加少量的二氧化硅 碳酸鈣和無(wú)水乙醇 3 經(jīng)研磨 過濾得到三種不同顏色的溶液 A 黃綠色 B 幾乎無(wú)色 C 深綠色 4 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論 碳酸鈣可以防止色素被破壞 色素可以 溶于酒精但不溶于水 通過分組對(duì)照 讓學(xué)生通過具體的實(shí)驗(yàn)探究 更直觀更容易理解提 取色素過程中所添加的各種物質(zhì)的作用 過濾裝置的改進(jìn)過濾裝置的改進(jìn) 將過濾用的尼龍布改為用棉花塞住漏斗口過濾 一 個(gè)人就能獨(dú)立完成 而且過濾速度快 操作更為簡(jiǎn)單 畫線方法的研究畫線方法的研究 這一步是本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)操作難點(diǎn) 學(xué)生很難用毛細(xì) 吸管畫出細(xì) 直 均勻的濾液細(xì)線 如果用鋼筆沾色素 硬幣邊緣 壓線 蓋玻片或者棉線畫線等 則操作起來(lái)更容易 色素分離裝置的制作色素分離裝置的制作 用厚紙板作個(gè)燒杯蓋 上面剪開 1 5 2 厘米 的縫隙 濾紙條只需要從層析缸上蓋子的縫隙插入到層析液中 根 據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可以選擇縫隙數(shù)量不同的蓋子做出調(diào)整 分離色素的方法的創(chuàng)新分離色素的方法的創(chuàng)新 1 用圓形濾紙片分離 用圓形濾紙片分離 取平面培養(yǎng)皿 1 只 將一干燥的圓形定性濾紙蓋在培養(yǎng)皿中 在圓形濾紙 直徑為 l0 cm 中央滴上 2 3 滴色素提取液 靜置約 1 min 在濾紙的中 央點(diǎn)成圓形的色素斑 然后依次滴 3 5 滴層析液 每次間隔 30 s 左右 然后蓋上培養(yǎng)皿蓋 幾分鐘 后 觀察結(jié)果會(huì)得到近似同心圓的 4 個(gè)色素環(huán) 由內(nèi)而外分別是黃 綠色 藍(lán)綠色 黃色和橙黃色 2 用粉筆代替濾紙分離色素 取一支干燥的白色粉筆 在距其大頭一端 1 cm 處用含有色素液的細(xì)棉線刻出一圓環(huán) 待干 后重復(fù)刻 2 3 次 最好兩人合作 把粉筆大頭一端放入層析缸 中 觀察現(xiàn)象 色素將 隨著層析液在粉筆上擴(kuò)散形成 4 個(gè)顏色不同的圓 最上圈是橙黃色 胡蘿卜素 其次是黃色 葉黃素 再次是藍(lán)綠色 葉綠素 a 最下圈是黃綠色 葉綠素 b 待 4 條色素帶明顯后 取出 粉筆 晾干保存 二 教學(xué)目標(biāo) 1 1 知識(shí)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo) 1 掌握提取葉綠體中色素的方法 掌握綠葉中色素的種類和作用 2 通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 理解各藥劑在實(shí)驗(yàn)中的作用和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 的影響 2 2 技能目標(biāo) 技能目標(biāo) 1 合理組織語(yǔ)言 描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 鍛煉學(xué)生觀察能力和語(yǔ)言表達(dá) 能力 2 對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相互交流和討論 提高學(xué)生思考問題和解決問題的 能力 3 3 情感目標(biāo) 情感目標(biāo) 在自主探究中 感受成功帶來(lái)的快樂 提高對(duì)自我價(jià)值的認(rèn)識(shí) 要學(xué)生把理論知識(shí)聯(lián)系并貫徹到實(shí)際活動(dòng)中去 從實(shí)踐中得到鞏 固和提高 三 課前準(zhǔn)備 1 1 教師準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備 1 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備 2 推測(cè)可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行探究 分析原因 得出結(jié)論 做 到心中有數(shù) 3 實(shí)驗(yàn)分組 將學(xué)生分成 A B 兩實(shí)驗(yàn)組 每個(gè)實(shí)驗(yàn)組再分 為甲 乙 丙 丁四個(gè)小組 每個(gè)小組 7 位同學(xué) 2 2 學(xué)生準(zhǔn)備學(xué)生準(zhǔn)備 1 預(yù)習(xí)本實(shí)驗(yàn) 包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?原理 熟悉實(shí)驗(yàn)步驟等 2 復(fù)習(xí)葉綠體中色素的種類和顏色 四 教學(xué)內(nèi)容安排 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?提取葉綠體中色素的方法及用紙層析法分離實(shí)驗(yàn) 2 材料用具 葉片 綠色 新鮮 丙酮 95 乙醇 層析液 二氧化硅 碳酸鈣 研缽 小玻璃漏斗 尼龍布 棉花 剪刀 小試管 藥勺 量筒 天平 鑷子 毛細(xì)吸管 蓋玻片 濾紙條 鉛筆等 3 方法步驟 實(shí)驗(yàn)分組 注 1 表示操作或加入 表示不加入 2 每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的四個(gè)小組分別按上面四個(gè)方案進(jìn)行操作 3 研磨要充分 迅速 研磨時(shí)用紙蓋住研缽 4 收集濾液到試管中 一定要用棉塞塞住試管口 實(shí)驗(yàn)流程 提取色素 制備濾紙條 序 號(hào) 處理 按順序操作 甲組乙組丙組丁組 1 稱取 5g 綠色葉片 剪碎 2 SiO2 少量 3 CaCO3 少量 4 丙酮 5mL 5 95 乙醇 5mL 6 蒸餾水 5mL 7 迅速充分研磨 8 過濾研磨液 漏斗基部放一塊單 層尼龍布或棉花 9 將濾液收集到小試管中 用棉塞 塞緊試管口 鉛筆線 1cm 劃濾液細(xì)線 分離色素 紙層析法 觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果 濾液細(xì)線 層析液 3mL 裝置 層析液 裝置 胡蘿卜素 橙黃色 葉綠素 a a 藍(lán)綠色 葉綠素 b b 黃綠色 葉黃素 黃色 4 合作探究 制備濾紙條時(shí)為什么要剪去兩角 否則會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象 畫濾液細(xì)線為什么要細(xì)且直 并待干后重復(fù)幾次 如何在濾紙上得到 4 個(gè)色素同心環(huán) 請(qǐng)繪出實(shí)驗(yàn)裝置圖 材料不同制出的色素帶有區(qū)別嗎 實(shí)驗(yàn)完成后填寫下表 色素帶自上而下色素帶自上而下呈現(xiàn)的顏色呈現(xiàn)的顏色 層析液中的溶解度層析液中的溶解度 大小大小 含量多少含量多少 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論 學(xué)生活動(dòng) 小組間相互交流所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果 組織語(yǔ)言描述實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 甲組濾液呈深綠色 乙組濾液呈黃綠色 丙組濾液幾乎無(wú)色 丁組濾液呈深綠色 教師活動(dòng) 評(píng)價(jià)各小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 讓學(xué)生根據(jù)葉綠體中色素 的顏色 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異的原因 并展開討論 最后再引導(dǎo)學(xué)生 得出相應(yīng)的結(jié)論 1 甲組結(jié)果說(shuō)明葉綠體中的色素能溶于丙酮 結(jié)論 結(jié)論 葉綠體中的色素能溶解于有機(jī)溶劑如丙酮中 可以用有 機(jī)溶劑如丙酮 來(lái)提取葉綠體中的色素 得出提取葉綠體中色素的 方法 即該實(shí)驗(yàn)的原理 2 乙組與甲組結(jié)果的差異 由于未加入碳酸鈣 葉綠素受到 了破壞 結(jié)論 結(jié)論 加入碳酸鈣的目的是防止在研磨過程中葉綠素受到破壞 3 丙組與甲組結(jié)果的差異 由于色素不溶于蒸餾水 結(jié)論 結(jié)論 不能用蒸餾水提取葉綠體中的色素 4 丁組與甲組結(jié)果的相同 說(shuō)明色素也能夠溶于乙醇中 結(jié)論 結(jié)論 乙醇也是有機(jī)溶劑 可以利用乙醇提取葉綠體中的色素 紙層析法分離結(jié)果顯示 濾紙條上色素帶排序 從上到下 依 次是橙黃 黃 藍(lán)綠 黃綠四個(gè)條帶 推理分析應(yīng)分別代表 胡蘿 卜素 葉黃