高中生物实验教学中的颜色反应探究

蔡小平

摘要通过中学生物课堂教学中的各种常规颜色反应进行类比归纳,阐述各种颜色反应依据的原理、注意事项、在日常生活中的应用以及设置一些相关的习题进行演练,旨在帮助学生对部分实验内容进行梳理、归纳,以提升学生的实验运用能力。

关键词高中生物 实验教学 颜色反应 探究

在高中生物实验课的教学中,有许多实验过程牵涉到特定的颜色反应,这些反应发生的颜色,可分发七色:红橙黄绿青蓝紫。学生在熟悉这些常见的实验颜色反应后,可以通过分析题目要求和实验材料来确定实验类型,解答实验现象或进行实验设计。

一、颜色反应:

(一)、红色:

1.还原糖的鉴别:

加热加热

原理:还原糖+斐林试剂→砖红色沉淀

注意:斐林试剂甲液和乙液要等量混合均匀后使用即现用现配,而且要水浴50-60℃加热。

应用:鉴别某糖是否为还原糖(常见的还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等)。生物的不同组织中含糖量的高低的测定;医学上进行糖尿病的诊断等。

2.脲酶的检验:

原理:细菌合成的脲酶可以将尿分解成氨,氨会使培养基的碱性增强,使pH值升高,从而使酚红指示剂变红。

应用:在以尿素为唯一氨源的培养基加入至酚红指示剂,培养某种细菌后,观察指示剂是否变红,可以鉴定这种细菌能否分解尿素。

3.RNA检测:

Ⅰ:原理:RNA+吡罗红→红色

Ⅱ原理:甲基绿和派咯宁与核酸发生竞争性结合,甲基绿与DNA双螺旋外测的磷酸基因结合力强,阻止派咯宁从碱基之间插入,甲基绿与DNA结合产物为绿色。派咯宁与RNA结合力强,RNA结构松散、较不稳定,派咯宁可以插入,从而使RNA染成红色。

应用:辨别DNA、RNA在细胞中的分布情况;检验DNA、RNA的存在。

4、a、还原糖葡萄糖还可以与班氏试剂反应,在沸水浴中生成砖红色沉淀。b、脂肪可被苏丹IV染液染成红色。c、在观察植物细胞的有丝分裂实验中,用醋酸洋红染染色体(或染色质)时为红色。d、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红橙光和蓝紫光。

(二)橙、黄色。

1、脂肪的鉴别:

原理:脂肪+苏丹Ⅲ→橘黄色

注意:该实验过程不需加热,但要借助显微镜观察。

应用:判别食品营养成分是否含有脂肪。

2、CO2的鉴别:

原理:CO2与澄清的石灰水生成浑浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。

注意:观察颜色的变化。

应用:检验酵母菌呼吸过程CO2的产生情况。

3、蛋白质的鉴定:

原理:浓硝酸与蛋白质作用,使其变性,并显黄色沉淀,这是蛋白质继双缩脲显色反应之后的又一显色反应。

应用:可互相鉴别蛋白质和浓硝酸;区分食品营养成分中蛋白质的含量。

4、在叶绿体色素的提取和分离试验中,滤液纸条的色素带中位于最上端的胡萝卜素是橙黄色,紧接下边是叶黄素为黄色。

(三)蓝、绿色:

1、DNA的鉴定:

原理:DNA+ 二苯胺→蓝色

注意:实验要水浴加热

应用:DNA粗提取成分的鉴别。

2、淀粉的鉴定:

原理:淀粉+碘液→蓝色

注意:碘应是单质成分,不是离子成分。

应用:检验食品营养成分是否有淀粉。

3、区别细胞的死活:

原理:正常的活细胞,细胞膜结构完整具有选择透过性,能够排除台盼蓝使之不会进入细胞内;死细胞或细胞膜不完整的细胞,细胞膜没有选择性,膜的通透性大,台盼蓝进入细胞染成蓝色。

应用:检验细胞膜的完整性;区分死细胞和活细胞。

4、DNA、RNA的辨别:

原理:DNA+甲基绿→绿色;RNA+苔黑酚染色剂与浓盐酸共热→绿色。

应用:分辨DNA和RNA;显示DNA和RNA在细胞中的分布。

5、线粒体的染色:

原理:健那绿是专一使线粒体着色的活细胞染料,可使活细胞中的线粒体染成蓝绿色,而细胞质接近无色。

应用:利用高倍显微镜观察细胞中线粒体的存在。

6、酒精的检测:

原理:橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应,生成灰绿色。

应用:探究酵母菌细胞呼吸的方式;酿制果酒时检验是否生成了酒精;检查司机是否酒后驾驶。

7、叶绿体色素的提取试验中用丙酮或无水乙醇提取的叶绿素滤液是绿色的;而分离试验中,滤纸条分离出的色素带中最下边是叶绿素b为黄绿色,紧上边的是叶绿素a为蓝绿色。

8、胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。

(四)紫色:

1、蛋白质的检测:

原理:蛋白质+双缩脲试剂→紫色

注意:双缩脲试剂在使用时,先加甲液后再加乙液,加的量不同(甲液1mL,乙液4滴),而且不需要加热。

应用:检验某些消化液中是否含有蛋白质;用于劣质奶粉的鉴定。

2、染色体(或染色质)的染色:

原理:染色体容易被碱性染料龙胆紫溶液染成深紫色。

应用:用高倍显微镜观察细胞的有丝分裂过程染色体的行为。

3、大肠杆菌的鉴别:

原理:大肠杆菌代谢产物有机酸+伊红美蓝→菌落呈深紫色(有金属光泽)

应用:鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌。

二、目标检测

下列关于实验的描述,正确的个数是( )

①鉴定还原性糖时,要先加入斐林试剂甲液摇匀后,再加入乙液;

②脂肪的鉴定需用显微镜才能看到被染成橘黄色或者红色的脂肪液滴;

③用双缩脲试剂鉴定蛋白质与用二苯胺鉴定DNA,呈现的颜色相同;

④“观察细胞有丝分裂”实验中,洋葱根尖细胞用吡罗红或派咯宁染色;

⑤“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中,叶绿体和线粒体都不需染色;

⑥、滤纸条上叶绿体分离的色素带的颜色从上到下依次是黄色、橙黄色、黄绿色、蓝绿色。

A.1个 B.2个C、3个 D.4个

答案:A

2、将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4天,依次取等量的萌发种子分别制成提取液I和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液,然后按下图加入等量的提取液和蒸馏水,45℃水浴保温5分钟,立即在3支试管中加入等量斐林试剂并煮沸2分钟,摇匀观察试管中的颜色。结果是…… ()

A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色

B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色

C、甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色

D.甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色

答案:D

3、为进一步确定来源不同的A、B、C、D、E五种物质(或结构)的具体类型,进行了下列实验,现象与结果如下:

注:+:有(溶解);—:无(不溶解);灰分指物质充分燃烧后剩下的部分。

②A为红色,检测A的灰分后发现其中含有Fe元素。

③将适量的E溶液加入盛有D的试管中,混合一段时间后,混合液能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀。

根据以上实验现象和结果,推断出:

A、_____B、______ C、_______D、______ E、______

答案:A、血红蛋白B、脂肪 C、染色体(质)D、纤维素(半纤维素)

E、纤维素酶(半纤维素酶)

4、根据生物组织中的有机物与某些化学试剂相互作用能产生颜色反应的原理,可以鉴定生物组织中某些有机物的存在。

(1)填写下表中的空格。

(2)鉴定DNA时,一般先将被鉴定物加入物质的量浓度为0.015 mol/L NaCI溶液的试管中,搅拌后,再加入 试剂,混合后将其置于沸水中加热5 min。待试管冷却后,若其中溶液颜色为________,而对照组试管中溶液为无色,则可确定被鉴定物为DNA。

答案:(1)填写下表中的空格。

(2)二苯胺、蓝色

总之,生物实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,它必须是经前人总结或经检验得出的科学理论。只有深入地全面地理解实验的原理、反应的现象,才能在分析解答实验题时灵活运用、举一反三。

参考文献:

1.人教版:普通高中课程标准实验教科书《生物》必修1、2

2.刘晓华:海南出版社《点亮高考•二轮复习用书•理科综合实验》

3.任志鸿:南方出版社《十年高考•生物》

4.《实验室研究与探索》2006年11期

5.《中国书刊全文教据库》1999年03期