倪 娟 汪岱华 朱晓蓓

(上海市西南位育中学 200233)

1 设计背景

“叶绿体中色素的提取和分离”是上海科技版高中《生命科学》第四章“光合作用”中的实验内容，旨在使学生初步学会提取和分离叶绿体中色素的基本方法和技术，并通过对分离得到的色素条带的观察，加深对叶绿体各种色素的认识。

教材以新鲜的菠菜叶为实验材料，分提取和分离两个步骤完成实验：首先利用有机溶剂(常用无水乙醇)提取叶绿体色素，涉及称取、剪碎、添加各种试剂、研磨、过滤等一系列操作，耗时较长；随后采用纸层析的方法分离色素，其中涉及的划线、阴干操作也较为复杂。按照教材的实验流程，经常会有部分学生完成不了实验，无法及时观察到层析结果；部分学有余力的学生在完成教材实验后，还想作进一步探究，如“不同物种的绿叶是否与菠菜含有相同种类的色素”、“既然无水乙醇和混合层析液(石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1)都是有机溶剂，能否使用无刺激性气味的无水乙醇完成层析操作”等。

为帮助实验完成较慢的学生既学会实验方法，又观察到实验结果，笔者组建了两人小组合作实验，并且在进行传统“提取”操作的同时引入了一种简便方法。为更好地激发学生主动探究的热情，鼓励学有余力的学生在完成教材实验后进行自主探究，教师在实验前收集探究课题并做好实验准备，如对不同材料和不同层析液的探究等。

2 教学过程

2.1 两种提取方法同时进行 针对提取操作耗时多的实际情况，在学生实验的两人小组中建议分工合作：甲学生按照教材操作；与此同时，乙学生采用教师提供的简便方法。然后对两人结果进行分析比较。

简便方法如下：在制备好的滤纸条上方平铺两层实验所用绿色叶片(图1a)，在原来画滤液细线的位置用水平放置的解剖针用力往下压(图1b)，在外界压力下使得叶绿体破损，让叶绿体中的色素吸附在滤纸条上，这样就相当于得到了画有滤液细线的滤纸条，可马上进行纸层析分离色素。

当甲学生的提取操作完成时，乙学生的层析结果通常已经显现，随后又可以利用甲学生提取的色素溶液进行纸层析。如果实验顺利，甲学生的层析结果也能呈现；如果甲学生的纸层析实验未能在有限的课时内完成，利用乙学生的层析结果也能对实验进行分析讨论。

a b

2.2 学生探究实验的教学设计 学生可以在教材实验完成后自主选择探究课题：①不同物种的绿叶是否与菠菜含有相同种类的叶绿体色素？②混合层析液的刺激性气味对身体有一定的毒性，换用无毒的无水乙醇作为层析液是否也能将叶绿体色素得到理想的分离？

针对探究课题，经过连续几年把实验安排在不同季节进行，绿叶植物的选择面得到扩大：春季的荠菜、韭菜，夏季的生菜、绿米苋，秋季的青菜、菠菜，冬季的茼蒿、塔菜，共计有8种材料。

学生自主选择实验材料，并对所选的实验材料分别进行混合层析液和无水乙醇的纸层析，对比实验结果。

3 结果与分析

3.1 两种提取方法的比较 分别利用常规方法和简便方法提取菠菜中叶绿体色素后进行的纸层析结果，都可观察到分离明显的4条色素条带，从上到下依次为橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b。

3.2 实验材料的选择和比较 表1 列出了8种材料叶绿体色素展示的条带情况，有7种材料的色素种类及分离顺序相同，即与教材实验相同。仅有韭菜的结果非常特殊，提取的色素在相同长度的滤纸条上没有得到分离。

表1 8种植物叶绿体色素展示条带比较

(“+”表示是，“-”表示否)

3.3 不同层析液层析效果的比较 表2 列出了8种植物在不同层析液中得到的分离条带。在混合层析液中，只有韭菜的叶绿体色素未能成功分离；而在无水乙醇中，所有8种材料的叶绿体色素都未得到分离。

表2 不同层析液的分离效果

4 结论与反思

“叶绿体色素提取简便方法”的引入相当于把“提取”和“分离”这两个原先有着先后顺序的操作转变成了两个平行的可同时进行的操作，对于一部分不能完成教材实验的学生起到了一定的弥补作用。但是简便方法不能完全替代传统方法，传统的“有机溶剂提取法”在生产中是常用的物质提取方法，学生有必要了解和掌握。

学生关于实验材料选择的探究结果显示，不同物种的绿叶含有与菠菜相同种类的叶绿体色素。学生因而认识到叶绿体色素的种类在自然界具有普遍性；同时由于选用的8种材料来自不同的季节，每个季节都有进行本实验的理想材料，从而使得本实验的开展不再受到季节的限制。

学生关于层析液选择的探究结果显示，虽然无水乙醇与混合层析液同属于有机溶剂，但是叶绿体中的4种色素随混合层析液在滤纸条上的扩散速度差异较大，故分离效果理想；而它们随无水乙醇的扩散速度较为相近，故分离效果不佳。至于哪一种有机溶剂才是低毒且符合实验要求的层析液，可进一步探索。