“定量”测定校园植物叶绿素的含量

赵玥

摘要从学生日常生活中发现的问题出发，通过引导学生设计、实施“定量”实验，不但学会科学探究的一般方法，也能从实验结果的讨论中体会“进化与适应”的生物学观点。

关键词 定量实验 校内植物 叶绿素含量测定 生命观念

中图分类号G633.91 文献标志码B

1问题提出

学生在观察校园植物时，发现处于底层植物的叶片也能正常生长，于是提出问题：同一植物顶层叶片与底层叶片中叶绿素a和叶绿素b的含量会有差异吗？这种差异是否有利于植物更好地适应环境？如何测定叶绿素a和叶绿素b的含量呢？学生在这些问题的驱动下，开展了自主探究，查阅资料，并设计、实施了该项实验探究。

2探究方案

2.1探究实验原理

①色素提取的原理：叶绿体色素位于叶绿体的类囊体中，可通过破坏细胞获得。叶绿体4种色素均为脂溶性化合物，根据相似相溶原理，能够通过溶解于有机物来提取色素。②比较叶绿素含量的原理：先利用分光光度计分别测定叶绿素a与叶绿素b的最大吸光度，再根据Lambert-Beer定律，通过代数方法可计算出叶绿素a和叶绿素b的含量。

2.2实验仪器设备

离心机、分光光度计、家用微型电钻、塑料研磨棒、1.5mL离心管、50mL离心管、叶绿素测定仪、电子天平、移液器、打孔器、碳酸钙、石英砂、无水乙醇。

2.3实验探究步骤

（1）分組与选材：学生分成6个小组，其中3组选取同一株绣球顶层植物叶片，另3组选取底层叶片。利用叶绿素测定仪检测叶片不用部位的叶绿素含量。在叶绿素含量相似处用打孔器打孔获取叶圆片若干。

（2）色素的提取：①将5片叶圆片装入1.5 mL离心管内，加入0.02g二氧化硅、0.03g碳酸钙以及300ul无水乙醇;②用家用电钻、塑料研磨棒充分研磨;③加入700uL无水乙醇，上下颠倒混匀，7500rpm下离心30s;④取上清液至50mL离心管，用无水乙醇稀释5倍，得到用于测定的色素溶液。

（3）色素吸光度的测量：①将色素溶液分别加入3组比色皿：②将比色皿放入分光光度计内，分别测定663nm与645nm波长下叶绿素a与叶绿素b的吸光度。

（4）数据的记录与处理：①多次测量数据并求平均值;②利用Lambert-Beer定律分别计算叶绿素a与叶绿素b的含量，并求得aPo值记录在表格内（表1）。

3实验结果与分析

学生自主学习spss软件对数据进行差异度检测，得到底层叶片叶绿素a/b值的差异度为0.001047，顶层叶片叶绿素a/b值差异度为0.00001，具有显著差异。学生将数据绘制成柱形图，分析数据之间的关系，总结实验规律。

根据实验结果，学生发现：同一植物中，底层叶片叶绿素a/b的比值较顶层叶片低。此时，教师可以引导学生感悟到同一植物不同部位的叶片中，叶绿素含量的差异是植物适应环境的一种表现。

4总结与拓展

教师引导学生通过实证的结果，理解生命现象，逐步建立“进化与适应”的生命观念。由于该实验是从教材中叶绿素提取和分离的“定性”实验，拓展为色素含量测定的“定量”实验，在学生实施探究实验的过程中，教师需提示学生可以通过用打孔器对叶片打孔、取同一株植物的叶片、使用叶绿素测定仪对植物叶片进行色素测定等，尽可能控制实验的变量，减少实验的误差。

此外，教师还可以进一步引导学生思考新的问题：可以通过什么方法测定叶片中类胡萝卜素的含量？为什么同一植物，底层叶片的颜色相对较深而顶层叶片的颜色相对较浅？……