叶绿素、光和二氧化碳是光合作用必要条件的一组快速实验

叶绿素、光和二氧化碳是光合作用必要条件的一组快速实验

大多数高等绿色植物光合作用的主要产物为碳水化合物和氧气。依据绿色植物光合作用放出氧气的现象，设计下述实验来证明叶绿素、光和CO2是光合作用必要条件，具有比常规实验简便、快速和经济的优点。 1 实验方法与步骤

1.1 将适当浇水、盆栽的健壮金心大叶黄杨；或从校园内种植的金心大叶黄杨植株上取下健壮枝条，插于盛有清水的广口瓶中，置于室内，备用。

1.2 选摘枝条上部较大、光合功能强，且绿色和黄色部分比例适用的较嫩叶1～2片，用剪刀沿叶边缘将锯齿剪去，把绿色和黄色的部分分别剪下。而后，视具体情况尽可能剪栽下较大而形状、面积相同的绿色叶片小块3片和黄色叶片小块1片。

1.3 将叶片小块均放入盛有温凉开水的注射器内，插入活塞，稍向前推，排出部分水。和左手手心，大姆指和中指、无名指、小指握持注射器，用食指末节堵住其前端原接针头处的孔口，右手用力向后拉活塞，造成减压，使叶片小块叶肉细胞间隙的空气被逐出，水则进入。放开食指，重复进行以上操作多次，至叶片小块逐渐显暗绿色、呈水渍状、充满水分，比重增大而下沉即可。将叶片小块移入一盛有温凉开水的培养皿中。借助镊子和手在各叶块上从叶腹面向叶背面分别刺穿一枚大头针，使叶块连附在针上。

1.4 取4只小玻璃药瓶，用解剖针在各瓶盖中心扎通一孔。而后依次编号为①、②、③、④，贴上小纸标签。在①、②、③中各倒入用温凉开水配制的1%碳酸氢钠溶液，在④中倒入温凉开水，使4个小瓶中的液面等高，均约达近瓶颈处。 1.5 在①、②、④中各置入一带有大头针的绿色叶片小块，而在③中置入一带有大头针的黄色叶片小块。由于大头针的重量，使得叶片小块在实验中始终都沉浸在液体里而不上浮。注意：在欲用日光或300～500W台灯为光源时，要使叶腹面朝上；而欲用高亮度投影器为光源时，要使叶腹面朝下。盖好瓶盖。实验装置，以①为例，如图所示。 1.6 晴天，将①、③、④置于温暖、明亮的日光照晒的窗台或临窗桌上；阴天，如用300～500W台灯行人工光照，要注意置放于适当的距离，并使各瓶与光源等距离；并且都应注意调整小瓶的方位，使叶腹面朝向光源。如用高亮度投影器以300W镝灯行人工光照，开启后，可将各瓶外部擦拭干净，放置于工作台上照光，并调节反光镜使反射光线亦投向小瓶。将②置于课桌的抽屉内，使处于黑暗中。

1.7 约5～20min后，观察对比①、②、③、④，看何者的叶块表面及其周缘有许多小气泡出现、放出？何者没有？

2 实验结果与分析

2.1 金心大叶黄杨等的离体叶片绿色小块，当逐出细胞间隙的空气后，在含有碳酸氢钠的水溶液中和光照下能进行光合作用，产生、放出O2气泡。因而可以根据O2气泡的产生、放出与否和放出速度知其光合作用进行的情况。金心大叶黄杨的叶片除含有叶绿素的绿色部分外，还具有不含叶绿素的黄色部分，因此是验证叶绿素、光和CO2是光合作用必要条件实验的良好材料。

2.2 实验记录与结果如下表。

2.2.1 光合作用需要叶绿素 ①与③均盛有用温凉开水配制的1%碳酸氢钠溶液，皆受光照，①中叶块为绿色、含有叶绿素，有O2气泡产生、放出。而③中叶块为黄色，不含叶绿素，无O2气泡产生、放出。说明光合作用需要叶绿素。 2.2.2 光合作用需要光 ①与②均盛有用温凉开水配制的1%碳酸氢钠溶液，叶块皆为绿色。①在光照下，叶块有O2气泡产生、放出。②在黑暗中，叶块没有O2气泡产生、放出。说明光合作用需要光。

2.2.3 光合作用需要CO2 ①与④均处于光照下，其中叶块皆为绿色，①中盛有温凉开水配制的1％NaHCO3溶液，会产生以下化学变化：

NaHCO3+H2O=Na++H2CO3+OH- H2CO3

H++HCO3-

HCO3-是CO2的贮存形式，它可用于光合作用。①有O2气泡产生、放出。④中盛有温凉开水，其中几乎不含CO2，叶块没有O2气泡产生、放出。说明光合作用需要CO2。这是因为CO2是光合作用的原料之一。 实验证明了叶绿素、光和CO2是光合作用的必要条件。

本实验以使用新煮沸后冷却到约35℃的温凉开水和用它新配制的1％NaHCO3溶液为佳。这是因为：①这样的温凉开水中几乎不含CO2；②经测试，金心大叶黄杨的绿色叶块，放在1％NaHCO3溶液中和光照充足的条件下，当小瓶中溶液温度为28～35℃时，光合放氧的现象显而易见，产生、放出的O2气泡较多、较快，实验所需的时间较短。