仪器与技术:研究光合作用速率
- 调查确定了光照强度、二氧化碳浓度和温度对其的影响光合速率可以进行使用吗水生植物,例如伊乐藻属植物或Cabomba(类型的眼子菜)
- 这些限制因素对光合作用速率的影响可以通过以下方法来研究:
- 光强度-改变距离(d)的植物光源(光强正比于1/d2)
- 二氧化碳浓度-加入不同数量的碳酸氢钠(NaHCO3.)溶解到植物周围的水中,就会溶解产生CO2
- 温度(植物周围溶液的温度)-将装有浸泡植物的煮沸管放入不同温度的水浴中
- 在调查过程中改变其中一个因素(如下所述),确保其他两个保持不变
- 例如,当研究光强对光合作用速率的影响时,应该在灯和装有池塘草的沸腾管之间放置一个玻璃罐,以吸收灯的热量——这可以防止植物周围的溶液温度变化
装置
- 蒸馏水
- 试管
- 烧杯
- 灯
- 水生植物,藻类或海藻珠
- 统治者
- 碳酸氢钠溶液
- 温度计
- 试管塞
- 注射器
方法
- 确保水是好加气使用前气泡穿过它
- 这将确保在调查过程中植物释放出氧气泡沫而且不溶于水
- 确保工厂已经过有很好的照明在使用前
- 这将确保植物含有光合作用所需的所有酶,并且任何速率的变化都是由于自变量造成的
- 设置仪器在一个黑暗的房间
- 确保池塘草被淹没碳酸氢钠溶液(1%)-这确保了池塘草有一个可控的二氧化碳的供应(光合作用中的反应物)
- 剪掉池塘草的茎干净利落地就在放入沸腾的管子之前
- 测量气体注射器中收集的气体体积设定时间段(如。5分钟)
- 改变自变量(即。根据你正在研究的限制因素,改变光照强度、二氧化碳浓度或温度),然后重复第5步
- 将结果记录在表格中,并绘制出每分钟产生的氧气体积与灯的距离(如果调查光强)、二氧化碳浓度或温度的关系图
光强对水生植物的影响是通过产生的氧气量来衡量的
结果-光照强度
- 离灯越近,光强越高(强度∝1/d2)
- 因此,产生的氧气体积应该随着光强的增加而增加
- 在某一点上,即使光线移得更近,产生的氧气体积也会停止变化
- 这是指光不再是限制因素,温度或二氧化碳浓度限制光合作用的速度
- 这些变量的影响可以分别通过提高水的温度(通过使用水浴)或增加碳酸氢钠的浓度来测量
- 结果应该显示在光强与光合作用速率的图表上
- 光合速率=产氧量÷时间
限制
- 藻类经常被用于光合作用和呼吸速率的实验,但很难保持藻类数量的一致性,而且很难直接在水中处理
- 固定化海藻珠是含有藻类的已知表面积和体积的果冻珠,因此更容易确保标准数量
- 固定化海藻珠易于生长,成本低廉,也易于存活数周,并可在不同的实验中重复使用
- 方法是相同的藻类珠,尽管它是重要的,以确保足够的光覆盖所有珠
考试技巧
了解3个限制因素,以及在实验室环境中如何改变每一个因素:
光强-光源离植物的距离(光强∝1/d2)
温度-改变试管所在水浴的温度
二氧化碳- NaHCO的量3.池塘草溶解在水里
还要记住,未被测试的变量(控制变量)必须保持不变。
必需实用:影响脱氢酶活性的速率
- 的依赖光反应光合作用发生在类囊体膜中,并涉及高能电子的释放从叶绿素一个分子
- 这些电子被电子受体NADP接收在催化反应中脱氢酶
- 然而,如果氧化还原指示剂(如DCPIP或亚甲蓝)存在,即指标以电子代替NADP
- 这将导致指示器改变颜色
- DCPIP:氧化(蓝色的)→接受电子→还原(无色)
- 亚甲蓝:氧化(蓝色的)→接受电子→还原(无色)
- 还原溶液的颜色可能呈现绿色,因为叶绿素会产生a绿色的颜色
- 的率在氧化还原指示器改变颜色从其氧化(蓝色)状态到它减少(无色)状态可用来衡量脱氢酶活性的速率因此,光合作用依赖光阶段的速率
- 当光的强度较高或波长较理想时,电子的光激活速率较快,因此指示剂的还原速率较快
在依赖光的反应中,光激活叶绿素分子的电子。氧化还原指示器接受来自光系统的激发电子,变得还原,因此改变颜色。
装置
- 叶子
- 绝缘介质
- 研杵和灰浆
- 灯
- 试管
- 秒表
- 铝箔
方法-测量光作为一个限制因素
- 树叶被压碎在一种叫做绝缘介质
- 这产生了浓缩的叶子提取物,其中含有完整和有功能的叶绿体的悬浮液
- 媒介必须有水势相同由于叶片细胞,所以叶绿体不会萎缩或破裂,并含有缓冲以保持pH值恒定
- 媒体也应该如此冰冷的(避免破坏叶绿体及维持膜结构)
- 实验应设置在暗室中,以便控制光源和强度
- 房间的温度应该适合光合作用,并始终保持,二氧化碳浓度也应该保持
- 小管子是设置用的不同的强度,或不同颜色(波长)光照在他们身上
- 如果使用不同强度的光,它们必须具有相同的波长(相同颜色的光)——通过改变灯和试管之间的距离来改变光强度
- 如果使用不同波长的光,它们必须具有相同的光强——在所有实验中,灯的距离应该相同
- DCPIP的亚甲蓝在每个试管中添加指示剂,以及少量的叶子提取物
- 还应设置一个不暴露在光线下的控制(用铝箔包裹),以确保光线对颜色的影响
- 的时间氧化还原指示灯亮无色(或绿色,因为叶绿素也可以使溶液着色)被记录下来
- 这是一种度量光合速率
结果
- 在离光的每一段距离上,都应画出吸光度随时间变化的曲线图
- 随着光强的减弱,光合作用的速率也随之降低
- 这是因为较低的光强会减慢叶绿素色素的光离化速率,因此依赖于光的反应的总体速率会变慢
- 这意味着叶绿素释放的电子更少,因此DCPIP接受的电子更少。这意味着从蓝色到无色需要更长的时间
- 当DCPIP呈蓝色时,吸光度较高。因此,吸光度下降的速率可以用来确定脱氢酶的活性
- 图上陡峭的梯度显示出较高的下降速率,表明脱氢酶是高度活跃的。
限制
- 这个实验不是直接测量脱氢酶活性的速率(通过测量底物使用或产品制造的速率),而是通过测量光系统的电子转移速率来预测脱氢酶活性的速率
- DCPIP的浓度取决于样品中叶绿体的数量,因此也取决于依赖于光的电子传递链的数量
- 因此,控制用于生产叶绿体样品的叶片数量以及花多少时间来粉碎叶片以释放叶绿体是很重要的
- 在实验前后用色度计测量每个样品的特定波长吸收也是一个好主意,这样就可以得到更准确的氧化DCPIP浓度的变化
- 结果也应重复并计算平均值
- 无色化所需的时间对每个观察的人来说都是主观的,因此应该指派一个人来决定何时是无色化
考试技巧
在化学中,缩写“OILRIG”是用来记住某物是否被氧化或还原。氧化是电子的损失,还原是电子的获得。因此氧化态是指它不接受电子而还原态接受电子。