光合作用的有关实验

探究光强、光质、温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响 【实验目的】 学习光强、光质、温度、二氧化碳浓度等外界条件对光合作用的影响 【实验原理】 因为影响光合作用的内部及外部因素不断变化而相起，因此植物光合作用强度经常改 变着。 影响光合作用的外界因素主要有光强、光质、温度、二氧化碳浓度。影响光合作用 的内部因素主要有叶片叶绿素的含量、叶片含水量、叶片的发育阶段等等。 一般而言，光强增加，光合作用强度增强。但由于植物的生活习性不同，在光强增加 相同的情况下，光合作用强度的增强程度并不相同，并且当光强增加到一定限度时，光合 作用不再增加了。 因光合色素对不同性质的光的吸收值是不同的，因此不同颜色的光也会影响光合作用 的强度，红光、蓝紫光光合作用强度大，其它颜色的光会使光合强度下降，绿光的光合强 度几乎为零。 因温度直接影响光合作用过程中光反应与暗反应酶的催化活性，因此也会影响光合作 用的强度。一般而言，温度在 0-35之间时，每增加 10光合强度增加一倍；但超过 40-50后，光合强度下降。 因二氧化碳是光合作用的底物之一，因此它的含直接影响光合强度，在一定的浓度范 围内，增加二氧化碳浓度，光合作用强度加强。 【实验材料和用具】 黑藻或金鱼藻、碳酸氢钠、高瓦数聚光灯、温度计、大烧杯等。 【实验步骤】 1、光强度对光合作用的影响。 取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量 的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体 2-3 厘米。 把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。 把此装置放在距光源分别为 10cm、30cm、50cm 的地方（用冰块控制各烧杯中的水温， 用温度计监测水温）。 每个距离都每隔一定的时间计数排出的气泡数。 2、光质对光合作用的影响。 取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量 的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体 2-3 厘米。 把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。 把此装置放在距光源 300cm 地方（控制各烧杯中的水温一致），分别用红色、蓝色、 黄色、绿色的透明玻璃纸把该装置包起来。 每种颜色的光质都每隔一定的时间计数排出的气泡数。 3、温度对光合作用的影响。 取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量 的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体 2-3 厘米。把此装置放在聚光灯下， 很快有气泡从切口中冒出。把此装置放在距光源 300cm 地方，用冰块和热水控制各烧杯中 的水温在室温、0 摄氏度、50 摄氏度。每种温度都每隔一定的时间计数排出的气泡数。 4、二氧化碳浓度对光合作用的影响。 取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中，使烧杯中水高于 植物体 2-3 厘米。放在黑暗处一天，使黑藻或金鱼藻体内的机物消耗掉。把此装置放在聚 光灯下，很快有气泡从切口中冒出。把此装置放在距光源 300cm 地方（控制各烧杯中的水 温一致），各烧杯中放入碳酸氢钠量分别从 0 依次增加一些，并用玻璃棒搅拌一下。每个 烧杯都每隔一定的时间计数排出的气泡数。 探究观察气孔运动及估测气孔数量 【实验目的】 学习观察气孔运动和估测气孔数量的技术和方法 【实验原理】 用透明直尺与显微镜测量气孔数量的方法： 1、微米是一毫米的一千分之一。用符号表示微米就是 。 2、可以通过将微观物体的大小与圆形视野的大小做比较而估计出微观物体的大小。 要确定视野的大小,可以在载物台上放一把透明的直尺,用低倍物镜获得尺子上分格的清晰 图像。小心移动尺子使它有刻度的一边通过视野的正中心，并数在你的视野中所看到的分 格的数目。尺子上刻度将显示得相当宽,l 是从一个刻度的中心到另一个刻度的中心的距离。 用 记录你的显微镜中低倍物镜的视野直径。 3、计算高倍物镜的视野直径是多少毫米,使用下面的等式： 高倍物镜的放大倍数/低倍物镜的放大倍数=A 低倍物镜的视野直径/A=高倍物镜的视野直径 例如,如果你的低倍物镜的放大倍数是 12X，而你的高倍物镜的放大倍数是 48X,则 A=4。若低倍物镜的视野直径是 l.6mm,则高倍物境的视野直径是 1.6mm/4,或 0.4mm。 【实验材料和用具】 显微镜、透明直尺（最小刻度为 1mm）、载玻片、盖玻片、镊子、解剖针、清水、滴 管等；吸水纸、50%甘油、不同种的植物叶片等。 【实验步骤】 一、观察气孔的运动 实验前把植物放在光线充足及比较湿润的地方，以便使用时气孔更好地张开。撕下叶 子的下表皮，放在载玻片上的清水中，展平后盖上盖玻片。然后在显微镜下观察正常状态 的气孔。 找到清晰的开放着的气孔物像后，在盖玻片的一侧滴加 2-3 滴 50%的甘油，同时在盖 玻片的另一侧用吸水纸吸，同时在显微镜下观察。此时可以观察保卫细胞开始发生质壁分 离现象，气孔也随之关闭了。 10-15 分种后，由于甘油可透过保卫细胞的原生质层而进入液泡，从而导致保卫细胞 发生质壁分离复原现象，这时会发现气孔又随之张开了。 在盖玻片的一侧滴加 2-3 滴清水，同时在盖玻片的另一侧用吸水纸吸，同时在显微镜 下观察。此时可以观察到由于保卫细胞大量吸水而导致气孔张得更大了。 二、估测叶片气孔的数量 1、请用自己组的设计方案，或者用参考的设计方案来研究： （1）同种植物单位面积叶片上、下表皮气孔数量有何差异？ （2）不同植物单位面积叶片上的气孔数量差异如何？ 2、一些提示： 临时装片的制作方法要点：滴清水、撕叶片表皮（只要透明部分）、展平、盖盖玻片 （注意防气泡）、观察（注意显微镜的正确使用）。 3、实验步骤 （1）拿起叶片,使下表面朝上,以一定角度撕取一部分下表皮。撕下的应是伸到叶片 绿色部分以外的、窄而无色的边缘部分。 （2）把表皮放在载玻片上,用解剖刀切成小块,滴加一滴清水,盖上盖玻片,勿使表皮 干燥。 （3）在低倍境下找到一些气孔。换到高倍镜下观察。 （4）在高倍镜下,数出下表皮 5 个不同区域中的气孔数目。计算每 叶表皮上的平均 气孔数目(方法见前面的实验原理部分)。 （5）用同样的方法对同一叶片的上表皮上的气扎进行计数,尽可能现察多种类型的叶。 比较每类叶的上、下表皮上的每 的气孔教目。 4、测量记录： 你所用的显微镜，其低倍物镜的视野直径 及视野面积 视野直径 视野面积 气孔数目个 你所用的显微镜，其高倍物镜的视野直径 及视野面积 视野直径 视野面积 气孔数目个 植物种类 上表皮 下表皮 下表皮 5、讨论： （1）叶片上表皮不同区域每平方毫米的气孔数目有何不同？叶片下表皮不同区域的 气孔数目有何不同？叶片上表皮与下表皮相比，气孔数目有何不同？在你得出结论前，必 须做出什么假设？ （2）不同的植物叶片上表皮或下表皮气孔数目及分布有何差异？ 模拟细胞膜对气体分子通透的演示实验 演示实验目的 在需氧生物的新陈代谢过程中，O 2和 CO2不断通过细胞膜进出生物细胞，不管是动物 还是植物，这个过程每时每刻都在发生着。O 2和 CO2通过细胞膜扩散的动力是什么？能否 用直观的方法模拟这一过程？基于此，本演示实验的设计是通过代选择透过性膜，来模拟 。 实验设计原理 NH4OH（氨水）是一种挥发性碱性溶液，酚酞溶液是一种酸碱指示剂，两者相遇可产 生显色反应。当两种溶液之间放置一代选择透过性膜时，挥发性气体分子在膜两侧就存在 浓度差。氨（NH 3）经膜扩散到酚酞溶液中，产生樱桃红色的显色反应，籍此来模拟细胞对 气体分子的通透性。 演示实验装置 说明：代选择透过性膜可用蛋壳内膜或洋葱内表皮、自制火棉胶薄膜；氨水浓度为 50%（将氨水原液与水按 1：1 比例稀释）。 演示效果 案例 2：绿色植物光合作用需要 CO2的演示实验 演示实验目的 生命科学（高中第一册）有光合作用一节教学内容，在 中都提到了光合作用的原料之一 是 CO2，但教材并没有实验来直接证明这一点。基于此，设计本演示实验，使学生对这一 过程形成直观的感性认识。 实验设计原理 在有 CO2存在时，其溶液颜色呈黄色，无 CO2存在时，溶液呈蓝色。根据上述 原理，通过在 BTB 溶液内呼入 CO2的气体，并放入绿色水生植物进行光合作用，随着绿色 水生植物在光合作用过程中不断利用溶液中的 CO2，BTB 溶液由蓝色黄色蓝色的颜色变 化，来证明绿色植物在光合作用中吸收的是 CO2气体。 演示实验装置设计 BTB 溶液：用自来水配置 0.5% BTB 溶液，BTB 溶液成蓝色，此时其 pH7； CO2：将人体呼出的气体经玻管通入到 0.5% BTB 溶液中，直至 BTB 溶液成黄色，此 时其 pH7； 绿色水生植物：金鱼藻、黑藻或其他绿色小植物等； 光照：将以下各种处理的试管放入试管架中，置于教室见光的窗台上；若遇阴天可 将试管架置于讲台上用台灯照射代替自然光； 处理：1、2、3 为不同条件的对照；4 与 5 是实验组。 1：BTB 溶液；2：BTB + CO