“定量”测定叶片中还原糖的含量

张燕 赵玥

摘要 利用校园中的常见植物绣球作为实验材料，通过引导学生设计、实施“定量”实验，教会学生科学探究实验的实施方法，培养学生发现问题和解决问题的能力。

关键词 定量测定 绣球 还原糖 光合作用

中图分类号 Q-331

文献标志码 B

文件编号：1003-7586（2020）08-0038-02

1问题提出

学生在观察校园植物时发现，同一植物顶层叶片与底层叶片的颜色有差异。顶层叶片和底层叶片光合作用的产量是否也有差异？如何定量测定顶层与底层叶片中光合作用的产量呢？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、实施了该项探究实验。

2探究方案

2.1探究实验原理

①还原糖与3，5-二硝基水杨酸反应的原理：还原糖是指含有自由醛基或酮基的糖类。植物体内的还原糖主要是葡萄糖、果糖、麦芽糖。在加热条件下，还原糖可与DNS试剂中的3，5-二硝基水杨酸反应，生成3-氨基-5-硝基水杨酸（图1），并呈现棕红色，且颜色的深浅与还原糖溶液的浓度有关。利用这个反应不仅可以“定性”分析还原糖的存在，而且还能借助分光光度计“定量”测定还原糖的含量。由于还原糖在植物体内的分布可反映出植物光合作用产量。因此，本实验可通过定量检测叶片中还原糖的含量来反应叶片光合作用的产量。

②分光光度法原理：分光光度法的基本原理是Lambert-Beer定律，即被测物含量与吸光度成正比。由于大多数物质本身具有一定的颜色，有些物质虽然本身是无色的，但加入特定试剂后可呈现一定颜色。物质溶液浓度越大，其颜色愈深，对光的吸收越大。所以，可以通过测定溶液在某一波长下的吸光度来确定溶液的浓度，并通过计算获得物质的含量。

③可溶糖提取原理：可溶糖通常是指葡萄糖、果糖等游离单糖及蔗糖等低聚糖，易溶于水及乙醇溶液，可用蒸馏水或体积分数为80%的乙醇溶液对可溶性糖进行提取。

2.2实验仪器设备与试剂

分光光度计、试管、试管架、离心机、移液枪、烧杯、量筒、蒸馏水、记号笔、DNS试剂、葡萄糖、体积分数为80%的乙醇溶液、活性炭、恒温水浴锅。

2.3实验探究步骤

（1）分组与选材：学生分成2个小组，分别以同一株绣球植物的顶层和底层叶片为实验材料。

（2）待测样品前处理：①研磨：称取0.5g新鲜植物叶片，剪碎后于研钵中加入体积分数为80%的乙醇溶液4mL，研磨成匀浆，将匀浆移至离心管中，用1mL体积分数为80%的乙醇溶液洗涤研钵后将溶液倒入离心管。②可溶糖提取：将得到的叶片匀浆于80℃水浴加热30min，并不断搅拌均匀，冷却后5000r/min离心10min，用移液枪将上清液移至试管中，残渣加入2mL体积分数为80%的乙醇溶液重复提取一次，合并上清液于试管中。③脱色：在上清液中加入50mg活性炭，80℃水浴脱色30min，过滤，用体积分数为80%的乙醇溶液定容至10mL，备用。

（3）标准葡萄糖溶液配制及标准曲线制作：①称取预先烘干的葡萄糖100mg，溶解于蒸馏水并定容至100mL，配制成1mg/mL浓度的葡萄糖标准溶液。②取试管6支，依次编号为0-5，用移液枪按表1分别加入不同量的葡萄糖标准溶液及体积分数为80%的乙醇溶液，充分混匀后加入DNS试剂，摇匀，80C水浴加热5min。③取出试管冷却至室温，再加入蒸馏水定容至25mL，混匀后，取适量溶液于比色皿中，以0号管为空白对照，分光光度计于540 nm波长处调“0”，然后测定各试管540 nm处样品的吸光度（A540）。以A540值为纵坐标，以葡萄糖量为横坐标，绘制标准曲线。

（4）待测样品还原糖含量的测定：①分别取顶层和底层的绣球植物叶片提取液1mL于6号和7号试管中，依次加入1mL体积分数为80%的乙醇溶液、1.5mL的DNS试剂，于80℃水浴加热5min后，取出冷却至室温，加入蒸馏水定容至25mL，混匀。②取适量溶液于比色皿中，在540nm波长下，用分光光度计测定吸光度。

（5）数据处理与分析：①将6-8号试管测得的吸光度分别代入标准曲线公式，求出对应的还原糖量（X0）：叶片提取液中的还原糖含量= X0/V。式中：X0为从标准曲線中求得的还原糖量;V为待测样品溶液的体积。

②多次测量数据并求平均值。

3实验结果与分析

根据上述实验步骤，获得标准曲线y=0.8545x-0.4745（R2=0.9872），待测绣球植物顶层和底层叶片在540nm处的吸光度和还原糖的含量见表3。学生根据表3中的实验数据进行分析发现，处于绣球植物顶层叶片中的还原糖的含量比底层面叶片中的高。通过与对照组的颜色对比，可“定性”分析出叶片提取液中存在还原性糖;通过“定量”分析不同叶片的吸光度，可对同一株绣球植物顶层和底层叶片中还原糖含量进行比较，并发现顶层面叶片中还原糖含量较高。

4总结

首先，在上述探究实验中，学生从真实情境中学会发现问题，培养学生的论证技能，认识和解决问题的过程中发展了科学思维。其次，实验教学是促成学生达成生物学学科核心素养的重要支撑，学生通过亲历“定性”和“定量”实验，在量的变化中了解事物的本质。最后，教师指导学生实施实验并利用计算机处理和分析数据。学生在探究方案推进的过程中，不但获得了小组主动合作学习的经历，也学会运用数学方法来分析实验结果，并运用科学术语阐明实验结果，在实践学习的过程中提高了科学探究能力。