光合作用
- 植物色素层析
- 注意：在本实验中，你将使用层析纸从菠菜叶片中分离色素。不同色素在纸上移动的速度不同，可能呈现不同的颜色。通过计算色素迁移的相对距离（即分辨率因子 Rf 值），并与文献值进行比较，可以鉴定不同的色素。假设：本实验的实验假设是菠菜叶片中存在多种能够吸收不同波长太阳光的色素；零假设是菠菜叶片中仅存在一种类型的色素。
- 使用铅笔在层析纸一端距离边缘 2 厘米处画一条线。
- 然后将一根金属丝水平放置在洁净的 400 mL 烧杯顶部。
- 将层析纸带有铅笔标记的一端朝下放入烧杯底部。
- 接着将层析纸绕在金属丝上，使纸的底边刚好接触烧杯底部，并用回形针固定。
- 当层析纸固定在金属丝上后，将其从烧杯中取出，然后将一片吸干水分的菠菜叶覆盖在层析纸的标记线上。
- 沿铅笔线方向，用硬币在菠菜叶上来回滚动多次，并施加稳定的压力。移除叶片后，应能清晰看到一条绿色线条。
- 接下来，在烧杯中加入 8 mL 层析溶剂。
- 将层析纸条小心放入烧杯中，使纸的边缘接触溶剂，但绿色线条不得接触溶剂。如有需要，可调整金属丝位置。
- 在不扰动烧杯的前提下，观察溶剂沿纸条上升以及各色素分离的过程。
- 当溶剂上升至层析纸约一半高度（大约需要 10 分钟），且色素已分离成界限清晰的条带时，将纸条从烧杯中取出。
- 用铅笔标记溶剂前沿的位置，然后让纸条自然晾干。注意：溶剂挥发较快。
- 接下来，记录可见条带的数量，并描述其颜色和相对大小。
- 测量溶剂和各色素迁移的距离，并将每种色素的数据记录在表 1 中。 点击此处下载表 1
- 在通风橱内的废液容器中妥善处理层析溶剂。将层析纸条丢入普通垃圾桶，并用肥皂和水清洗烧杯。
- 真空条件下叶片圆片的浮沉
- 注意：在本实验中，你将通过观察溶液中叶片圆片的浮沉来间接检测光合作用和细胞呼吸。在光合作用过程中，产生的气泡会使叶片上浮；而在呼吸作用过程中，圆片会下沉。假设：本实验的实验假设是，在碳酸氢盐溶液中，叶片圆片的光合作用速率更高，因为碳酸氢盐提供了额外的 CO2 以促进光合作用，导致更多圆片上浮。此外，在黑暗条件下，所有圆片都将因进行细胞呼吸而下沉。零假设是：在碳酸氢盐溶液与水中，或在光照与黑暗处理之间，光合作用速率（即上浮圆片数量）无显著差异。
- 为使叶片圆片处于真空状态，首先从两个 20 mL 注射器中取出活塞，然后在每个注射器筒内放入 10 片叶片圆片。将一个注射器标记为“碳酸氢盐”，另一个标记为“水”。
- 重新插入活塞，并推动活塞，直至注射器内仅残留少量空气。注意不要损坏叶片圆片。
- 将 5 mL 碳酸氢盐溶液吸入其中一个注射器中。倒置并轻轻旋转注射器，使叶片圆片均匀悬浮于溶液中。
- 尽可能排出空气，但不得将溶液挤出或损坏叶片圆片。
- 然后将 5 mL 水溶液吸入另一个注射器中，并如前所述（步骤 3）轻轻旋转混合。
- 为制造真空，用手指堵住注射器出口，同时向后拉动活塞。保持此状态 10 秒钟，并持续旋转注射器，以维持叶片圆片的悬浮状态。
- 然后释放真空。注意：圆片应已吸收溶液进入其组织内的气室，你会看到它们下沉。如果圆片未下沉，可重复抽真空操作最多三次。
- 接下来，在塑料杯或玻璃烧杯中加入 50 mL 碳酸氢盐溶液，然后轻轻加入来自“碳酸氢盐”真空注射器中的圆片。
- 作为对照，在另一个相同的杯子中加入等量的水，然后加入来自“水”真空注射器的叶片圆片。正确标记容器。
- 将两个杯子置于光源下。
- 每 5 分钟记录一次杯中浮在液面的圆片数量，持续记录至 20 分钟，并将数据填入表 3。 点击此处下载表 3
- 接下来，将杯子从光源下移开，轻轻旋转杯子，使液面处的圆片与表面气体充分混合。
- 将杯子转移至黑暗环境中。每 5 分钟记录一次浮在液面的叶片圆片数量，持续 20 分钟。每次记录前均需轻轻旋转杯子，再放回黑暗环境。
- 实验结束后，将叶片圆片丢入垃圾桶，碳酸氢盐溶液倒入下水道。彻底清洗注射器和杯子。
- 结果
- 注意：在第一个实验中，你观察了菠菜叶片色素在层析纸上迁移的距离。不同色素吸收不同波长的光。
- 使用彩色笔在图 3 上绘制各色素条带及溶剂前沿的位置。
- 计算各色素的保留因子（Rf 值），即色素从起始线向上迁移的距离除以溶剂从起始线向上迁移的距离。
- 将计算得到的 Rf 值与表 2 中的数据进行比较，以确定各色素的身份。 点击此处下载表 2
- 将这些数据记录在表 1 中。注意：在第二个实验中，你通过观察叶片圆片的浮沉来间接测量光合作用和呼吸作用。
- 以时间为横轴（单位：分钟），以上浮圆片数量为纵轴绘制结果图。使用两条不同的曲线分别表示水对照组和碳酸氢盐处理组。
- 在图中添加一条线，标明圆片从光照条件转移至黑暗条件的时间点。
- 接下来，从碳酸氢盐处理组开始，利用图表确定 50% 叶片圆片上浮的时间点，该时间称为有效时间（ET50）。注意：你会观察到圆片可能在光照条件下达到一次 50% 上浮，在黑暗条件下再次达到一次。
- 你的水样组可能达到也可能未达到 ET50。如果达到了，请同样在图中添加该样本的曲线。
- 最后，将你的 ET50 值和图表与班级其他同学的结果进行比较。