从叶片到叶绿素

卢宇豪

【摘 要】本文通过光电比色法，研究了四种植物叶片中叶绿素a、b的大致含量及其比例，得出了叶绿素a略多于叶绿素b的初步结果，并由此实验引申出多个进一步研究的方向。

【关键词】叶绿素；含量；光电比色法

1.引言

在美丽的地球上，各种各样的生物共同组成了一个精彩而又复杂的自然界。而维持这个庞大生物圈运转的能量基础，就是绿色植物光合作用对太阳能的固定。在这一过程中，叶绿素扮演了至关重要的角色。在我们身边常见的植物中，主要含有两种叶绿素：叶绿素a和叶绿素b。那么，在這些植物叶片中这两种叶绿素含量及比例是多少呢？2016年12月份，我在校园中采集四种植物的叶片，通过光电比色法，得出这四种植物叶片中叶绿素a、b含量的大致比例。

2.实验过程和结果

2.1实验目的

通过测量得出实验所用植物叶片中叶绿素a、b的大致含量并计算得出叶绿素a、b含量之比，以此得出一般的植物叶片中叶绿素a、b的大致含量及比例。

2.2实验材料及设备

1.银边翠、红花继木、黄素馨、八角金盘叶片适量 2.漏斗1个 3.纱布 4.胶头滴管1支 5.研钵及杵1套 6. 小试管8支 7.分光光度计 8.剪刀1把 9.药匙1把 10.95%乙醇 11.二氧化硅 12.碳酸钙

2.3实验原理

叶绿素易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，将叶片加入95%乙醇并进行研磨，可得到叶绿素的乙醇溶液（即叶绿素提取液）。在95%乙醇溶液中，叶绿素在665nm、649nm处有最大吸收峰，可测定叶绿素溶液在665nm和649nm的光下吸光度，根据公式Ca=13.95×A665-6.88×A649；Cb=24.96×A649-7.32×A665计算得出叶绿素a、b的准确含量。

2.4实验方法

（1）称取3g黄素馨叶片，用剪刀剪碎，放入研钵中，加入5ml95%乙醇、半匙（约0.5g）二氧化硅和碳酸钙，迅速用力研磨，得到黄素馨提取液；

（2）取1支小试管、漏斗和纱布，将提取液通过纱布过滤，从漏斗倒入试管中，将试管放回试管架上，清洗漏斗、纱布、研钵并晾干；

（3）用相同方法提取分别处理其他三种叶片，得到银边翠提取液、红花继木提取液和八角金盘提取液；

（4）静置4支试管10分钟，待4支小试管中的碳酸钙粉末沉淀完全①，取1支空小试管和洁净的胶头滴管，小心吸取黄素馨提取液中的上层清液，转移到新的小试管中，并贴上标签，洗净并晾干原试管和胶头滴管，用相同方法处理其他三种提取液，得到较纯净的提取液；

（5）接通分光光度计电源，打开开关，预热20分钟；

（6）取出4只比色杯，在黑色和1只无色比色杯中倒入95%乙醇，在剩余2只比色杯中分别倒入黄素馨和银边翠提取液，将比色杯放回分光光度计内，并盖上盖子，将光波长调为665nm；

（7）调零，并测得黄素馨和银边翠提取液的光密度值，记录数据；

（8）将光波长调为649nm，重复步骤（7）；

（9）用相同方法得到红花继木和八角金盘提取液的光密度值②；

（10）关闭分光光度计，清洗实验器材，整理桌面；

（11）统计分析，数据处理。

2.5实验结果

3.实验结论与分析

3.1实验结论

从表1中我们可以看出，本次实验所研究的4种植物叶片中叶绿素a、b含量及比例是大致相同的。在这四种叶片中，叶绿素a、b含量接近，总体来说叶绿素a略多于叶绿素b，二者含量之比大约在0.8～1.7之间。

将这一结论推广，可以预测在一般植物叶片中，叶绿素a含量略多于叶绿素b，二者之比大约在1.2左右。

3.2实验误差分析

3.2.1实验误差

（1）在叶绿素的提取中，由于研磨充分性等问题，难以将叶片中全部叶绿素充分提取；

（2）实验耗时较长，实验过程中可能有部分叶绿素分解；

（3）碳酸钙粉末难以除尽，残留的碳酸钙与花青素、类胡萝卜素等色素影响吸光度。

（4）沉淀的碳酸钙吸附部分叶绿素。

3.2.2实验分析

在实验之前，我查阅了较多资料，根据资料中的数据，估计叶绿素a含量大约为叶绿素b的2～3倍。从实验结果来看，本次实验得出两种叶绿素含量之比总体偏低。除了上述实验误差因素外，还可能与本市当时气温比光合作用最适温度略偏低而光照充足的环境条件有关。这可能是因为当前条件对于光合作用较为适宜，也可能是由于气温逐渐降低，导 致叶绿素合成减少。

从单独的实验来看，银边翠与红花继木中两种叶绿素含量之比与平均值较为接近，而黄素馨与八角金盘则偏差较（上接第80页）

大。对于以上情况，猜测可能与取材位置、植株生长状况、植物生活习性、时间、环境等多种条件有关。由于时间和条件的限制，本次实验的广度与深度都有限，对于以上问题与猜想，尚待后续实验验证。

3.3实验评价、局限性及改进方法

在本实验过程中，由于实验器材的限制，许多步骤只能用较原始的方法进行，导致实验误差较大。但总的来说，本实验在有限的条件下尽可能保证了实验精度，初步达成了实验目的。

在叶绿素的提取中，本实验使用了手工研磨的方法，使得叶绿素含量低于真实值，但其比例相对准确，因此本实验主要着眼于两种叶绿素的比例而非其具体含量。

在局限性方面，本实验的调查对象主要为校园中常见的灌木类观赏植物，对于其他种类的植物，该实验结果的普遍性尚待证实。

针对上述问题，在进一步的实验中，我提出了以下几个改进方法：

（1）增加器材套数和实验组数，改进仪器质量；

（2）将叶片制成匀浆，保证叶绿素提取完全；

（3）采用离心方法除去杂质；

（4）扩大实验范围，研究更多种类的植物。

除了以上改进方案外，我还提出以下拓展实验和研究方向：

（1）除了叶绿素a、b，有些植物还含有叶绿素c、d，在这些植物中不同种叶绿素含量及比例？

（2）在光合作用中，叶绿素a、b分别扮演了怎样的作用？不同种类的叶绿素有何异同？

（3）除了叶绿素，叶片中还可能含有类胡萝卜素、花青素等色素，这些色素的含量和比例？

（4）色素含量的种间差异有何意义？

（5）叶片中色素含量及比例在不同环境和时间中的变化？

综合来看，本实验在某种意义上更多的是一次试探性的实验。该实验虽然存在许多瑕疵，从该实验可以衍生出无数改进和发展方向。当然，正如上文所言，本实验结果本身的准确性以及在更大研究范围内推广的可行性仍有待商榷，但无论如何，本实验能给我们以或多或少的启发。我相信，在不远的将来，会有更加严谨而完善的实验弥补本实验的缺憾，得 到更精确、更普遍的结论。

附 录：

注 释：

①由于纱布网眼过大，无法除去细小的碳酸钙粉末，此处通过物理沉降方法除去碳酸钙

②步骤（5）-（9）为光密度值的测量，具体过程详见分光光度计使用说明书