CN113674603A - 一种快速测定光合作用产物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测定光合作用产物的方法，该方法用“无酒精灯水浴加热豆科植物(尤其是绿豆)的幼苗叶片进行脱色的方法”代替“酒精灯隔水加热天竺葵叶片进行脱色的方法”来测定光合作用产物——“淀粉”，验证光是光合作用的条件，极大的缩短了实验所需时间，简化了实验过程，提高了实验的安全性、环保性，在提升实验效率的同时方便操作。

Description

一种快速测定光合作用产物的方法

技术领域

本发明属于生物实验技术领域，具体涉及一种快速测定光合作用产物淀粉的方法。

背景技术

“绿叶在光下制造有机物”是鲁科版《生物学》六年级下册第3单元第4章的一个重要的探究实验。课本以天竺葵为实验材料，探究光合作用的条件——光和产物——淀粉。具体方法：先对天竺葵植株进行暗处理24h——在天竺葵的一片叶子上用黑纸片从上下两面遮盖部分叶片——将天竺葵植株放在阳光下进行光合作用——取下叶片观察——采取酒精灯隔水加热酒精的方式对叶片进行脱色——在培养皿中用清水洗掉多余的酒精——稀碘液进行染色——继续在培养皿中加入清水，洗掉多余的碘液-观察叶片的染色情况。以上步骤经反复实践，笔者发现实验存在以下不足：

①实验效果参差不齐。天竺葵种类较多，如：大花天竺葵，银边天竺葵，家天竺葵、马蹄纹天竺葵等。不同的种类的天竺葵，叶片的厚薄程度不一致，导致酒精脱色的时间长短不同，实验效果参差不齐；

②课堂效率低且具危险性。对天竺葵不同种类的叶片进行多次脱色实验，笔者发现，即使选用叶片相对较薄的马蹄纹天竺葵叶片，酒精灯隔水加热脱色时间平均用时也达到10分钟，约占课堂1/4的时间，课堂效率十分低下。不仅如此，酒精属于易燃易爆的物品，酒精灯的使用对初一毫无使用经验的的学生来讲，复杂且具有一定的危险性。

③对光照强度和光照时间要求比较高。由于天竺葵叶片比较宽大，进行光合作用时，对光照强度和光照时间有一定的要求。如果赶上阴天下雨或者光照时间不足，实验结果会非常不明显。

④天竺葵挥发的气味具有一定的刺激性。这种刺激性的气味可能导致个别学生产生过敏反应，具潜在的危险性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够快速测定光合作用产物——淀粉的方法，该方法不需要酒精灯加热，达到3分钟测定光合作用产物——淀粉的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速测定光合作用产物淀粉的方法，所述方法包括如下步骤：

先对豆科植物的幼苗进行暗处理24h——在幼苗的一片叶子上用黑纸片从上下两面遮盖部分叶片——将幼苗放在阳光下照射进行光合作用——取下叶片观察——对叶片进行脱色处理——在培养皿中用清水洗掉多余的酒精——稀碘液进行染色——继续在培养皿中加入清水，洗掉多余的碘液——观察叶片的染色情况。

所述豆科植物为绿豆、毛绿豆、赤小豆、红小豆、花豆、红芸豆，优选地，所述豆科植物为绿豆、毛绿豆、赤小豆、红小豆、花豆；更加优选地，所述豆科植物为绿豆，经过实验对比发现，在实验过程中采用的七种豆类中，在相同的条件下，绿豆幼苗的萌发期最短，酒精完全脱色所需时间最短，碘液染色时间最短，实验效果最明显。

优选地，所述绿豆幼苗选取叶宽(取叶片上与主脉垂直方向上的最宽处进行测量)为9mm-11mm旺盛的二叶期绿豆幼苗，实验验证，绿豆幼苗萌发至二叶期，叶宽9mm-11mm时，萌发所需时间最短，酒精完全脱色所需时间最短，染色所需时间最短，实验效果最明显。如果叶片过小，实验结果不是很明显，推测主要原因可能是叶片内产生淀粉的量不足；如果叶片过大，则叶片脱色的时间会变长，影响实验效率。

其中，一种实施方式中，所述绿豆幼苗的培养可以采用如下方法：选用托盘一个，里面铺上一层白色的餐巾纸，用喷壶喷清水浸透，选取粒大饱满的绿豆，均匀的摆放在餐巾纸上，用浸湿的白色纱布单层覆盖于托盘之上，将绿豆置于室温25℃的环境下进行培养，将其萌发3-4d得绿豆幼苗。关于其培养方法，并不限于此，其它可以培养绿豆幼苗的方法均可。

所述暗处理的方法为：将二叶期绿豆幼苗，按照绿豆幼苗的培养方法，补足水分，连同托盘一起放在黑暗处或者黑色塑料袋内进行暗处理。

所述光合作用具体实施方法为：选取最宽处的叶宽为9mm-11mm生长旺盛的绿豆幼苗作为实验对象，将选定的每棵绿豆幼苗对生的一片叶子，用锡箔纸片把该叶片从上下两面遮盖起来，另一片不作处理；将绿豆幼苗移到阳光下照射5-7h。如果赶上阴天光线不强，可在日光灯照射下进行光合作用，实验效果与光照强度有关；如果光照强度不够强，锡箔纸遮盖叶片与未遮盖叶片的颜色对比不是很明显，但是锡箔纸未遮盖叶片上的淀粉点要明显多于遮盖叶片。在阴天光线强度不强的情况下，适当的延长染色时间，可以一定程度上增强染色效果。

所述脱色处理的具体方法为：首先在小烧杯中倒入浓度为95％的乙醇，大烧杯中倒入刚烧开的热水，然后把小烧杯放入大烧杯中，取一把镊子夹住叶片的叶柄处把叶片浸入小烧杯的酒精中进行脱色，开始计时；脱色期间用镊子夹住两片叶子的连接处，摇晃叶片加速脱色。叶片中的叶绿素逐渐溶解进酒精中，酒精变成深绿色，叶片逐渐变成黄白色。其中，实验发现，脱色时间与水温有关，用刚烧开的热水加热所需时间最短。随水温下降，脱色时间略有延长。水温最低不得低于90℃。如果水温低于90℃，脱色时间会显著变长，甚至出现脱色不完全的现象，影响观察。

所述染色的步骤为：用胶头滴管向叶片滴加碘液至没过叶片，染色20s左右((20±2)s)。可以隐约看到叶片的颜色发生了不同的变化，图片上黑色的小点为碘液中的沉淀物。

染色后再次用胶头滴管取清水，水量以没过叶片为准，漂洗叶片15s左右((15±2)s)。观察叶片颜色的变化。按照图1所示方向，左边叶片为没有锡箔纸片遮盖的叶片，右边叶片为锡箔纸片遮盖的叶片。

根据染色的情况，判断光合作用的产物。结果显示，绿豆幼苗叶片未用锡箔纸片遮盖的部分，滴加碘液后被染成深蓝绿色。由于淀粉遇碘变蓝，由此证明光合作用的产物之一是淀粉；叶片用锡箔纸片遮盖的部分，滴加碘液后不变色，说明此部分没有产生淀粉。

本发明的方法跟以天竺葵为实验材料相比，以绿豆幼苗为实验材料进行光合作用产物的探究实验有着独特的优势：

①叶片脱色快。经上百次实验的准确计时，笔者发现，绿豆幼苗叶片从放入酒精中到完全脱去叶绿素变成黄白色，最快仅需40s，平均用时70s；跟天竺葵叶片脱色最短平均用时15min相比，大大缩短了脱色的时间，提高了整个实验的实验效率和课堂效率。

②实验结果比较稳定。与天竺葵参差不齐的实验效果相比，绿豆幼苗种类单一，实验效果比较稳定。经笔者百次实验，绿豆幼苗叶片明显显示实验结果的成功率在99％以上。直观的实验结果不但便于实验分析，同时极大的促进了学生的自信心，提高了学生对生物实验的兴趣。

③绿豆幼苗量大便宜易得。天竺葵作为完整的植株，售价较高且单株叶片数量有限。一个班级容量为50名学生的实验，如果每人都动手操作，将是一笔不小的投入。受损后的天竺葵处理也是一个难题，如果请专人养护，费时费力。如果丢弃，会造成浪费。绿豆价格低廉，实验前2-3天泡发即可。绿豆幼苗的数量比较多，可以保证每位学生都能亲自动手实验，提高了学生的实验热情与学生的科学素养。实验结束后，对剩余绿豆幼苗的处理，也方便灵活。可以食用；可以继续移栽在土里，让学生观察植物的生长周期变化，与后面的课程内容相关联，一举多得；还可以作为肥料掩埋进土里；作为饲料喂给小动物，易操作。

④安全环保。以天竺葵为实验材料，酒精脱色必须采用酒精灯加热的方式，对初一学生而言，由于年龄比较小，实验过程难免紧张。即使教师再三强调酒精灯的准确使用方法，学生也偶尔会犯这种或者那种失误，更严重者，酒精灯会发生燃烧甚至爆炸，提高了实验的危险系数。而用绿豆幼苗做实验材料，不需要酒精灯加热，直接采用90℃以上热水隔水加热酒精。除去酒精灯的使用环节，对初一的学生而言，大大降低了实验的危险系数，使得实验更加简便，安全。从能源上来讲，也节约了酒精，减少了二氧化碳的排放，使得实验更加环保。

⑤永久保存。实验结束后，由于绿豆幼苗个体小，可以进行封膜处理，做卡片永久保存，可以直观的帮助学生回忆实验，方便学生复习巩固相关知识点。本发明的其它优点：

(1)从学生的角度讲，改进后的实验大大缩短了实验时间，简化了实验过程，实验现象明显，实验结果趋于统一。学生不但可以亲自动手操作，操作起来也更加便捷，有助于培养学生的科学思维，提高学生的实验技能与科学素养，进而提升学生的生物学核心素养；

(2)从教师角度讲，改进后的实验降低了实验难度与实验的危险系数，方便教师带领学生进行探究实验，便于对实验过程、现象和结果进行分析，完成科学探究任务的同时，便于实验与理论相结合，提高了课堂效率；

(3)从学校的角度讲，改进后的实验取消了酒精灯的使用，使得实验更加安全、环保；绿豆幼苗代替天竺葵进行实验，降低了实验成本，达到节约的目的。

综上所述，用绿豆幼苗或者其它的豆科植物的幼苗代替天竺葵做光合作用产物与条件的探究实验，是一种新型、安全、环保有效的实验。

附图说明

图1是实验过程操作图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但下述实施例中所涉及的具体实验方法如无特殊说明，均为常规方法或按照制造厂商说明书建议的条件实施。

若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。如无特殊说明，所采用的试剂及材料，均可以从市场中购买获得。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

1实验材料及用具

26*18cm搪瓷托盘、餐巾纸、纱布、喷壶、刻度尺、叶宽为9mm-11mm的二叶期绿豆幼苗、锡箔纸片、浓度为95％的乙醇、稀碘液、50ml小烧杯、250ml大烧杯、培养皿、镊子、清水。

绿豆、毛绿豆、赤小豆、红小豆、黄豆、花豆、红芸豆等多种豆科植物的种子。

实验一豆科植物种子的选择

首先采用几种豆科植物种子(绿豆、毛绿豆、赤小豆、红小豆、黄豆、花豆、红芸豆、黑豆(由于选用的种子活性不高，萌发过程中较易腐烂，不建议使用，因此没有进行后期的实验))将其萌发至二叶期的幼苗——对幼苗进行暗处理24h——在幼苗的一片叶子上用黑纸片从上下两面遮盖部分叶片——将幼苗放在阳光下照射进行光合作用——取下叶片观察——对叶片进行脱色处理——在培养皿中用清水洗掉多余的酒精——稀碘液进行染色——继续在培养皿中加入清水，洗掉多余的碘液——观察叶片的染色情况。分别就萌发时间、叶子的形态、酒精脱色时间、染色时间等进行比较，结果见表1。

表1不同豆科植物的选择

从表1可以看出，只有黄豆不能完全脱色，染色后实验现象不明显；红芸豆虽然不完全脱色，但染色后实验现象比较明显，也可以选用。绿豆、毛绿豆、赤小豆、红小豆、花豆最终都能完全脱色，染色后实验现象比较明显；原则上来讲，均可以作为测定光合作用的产物的植物；

另外从萌发时间、脱色时间和染色时间上来看，其中，在七种豆类中，在相同的条件下，绿豆幼苗的萌发期最短，酒精完全脱色所需时间最短，碘液染色时间最短，实验效果最明显，因此属于最佳选择。所以，在实际的实验中，我们一般选择绿豆作为实验对象。

实验二不同叶片宽度的绿豆幼苗选择

分别选择不同宽度的绿豆幼苗进行实验，实验步骤参照实验一。分别就萌发所需时间、酒精脱色所需平均时间、染色所需平均时间以及染色结果进行比较，结果见表2。

表2不同叶片宽度的绿豆幼苗实验对比

经过对比可以发现，从表2可以看出，在相同的条件下，绿豆幼苗萌发至二叶期，叶宽9～11mm时，萌发所需时间最短，酒精完全脱色所需时间最短，染色所需时间最短，实验效果最明显。所以，我们选择叶宽为9～11mm的二叶期绿豆幼苗为实验对象。

以下实施例采用绿豆幼苗萌发至两片嫩叶期，叶宽9mm-11mm时进行，对实验过程进行详细的描述。

实施例1

(1)培养绿豆种子萌发。准备26*18cm搪瓷托盘一个，里面铺上一层白色的餐巾纸，用喷壶喷清水浸透，起到为绿豆种子萌发提供充足水分以及防至绿豆种子落入水中缺氧影响萌发的作用。选取粒大饱满的绿豆100粒，均匀的摆放在餐巾纸上，用浸湿的白色纱布单层覆盖于托盘之上，起到保持湿润和透气的作用。将绿豆置于室温25℃的环境下进行培养，每天可定时适量向托盘内喷水，保持餐巾纸浸透，白色纱布湿润。1d左右绿豆开始萌发，3-4d后，得到大量叶宽为9mm-11mm长旺盛的二叶期绿豆幼苗。

(2)暗处理。将二叶期绿豆幼苗按照步骤(1)中的方法，补足水分，连同托盘一起放在黑暗处或者黑色塑料袋内，暗处理24h，目的是转运并消耗幼苗内原有的有机物，使实验结果更加准确。

(3)光合作用。用刻度尺测量叶片最宽处的距离，选取10棵叶宽为9mm-11mm生长旺盛的绿豆幼苗作为实验对象。将选定的每棵绿豆幼苗对生的一片叶子，用锡箔纸片把该叶片从上下两面遮盖起来，注意遮盖要全面，避免阳光照射影响实验结果，另一片不作处理。将绿豆幼苗移到阳光下照射5-7h(图1A)。此步骤的目的是为了以光为变量，形成对照实验，以探究光是光合作用的条件。

(4)观察。摘下实验用的一棵绿豆幼苗的叶片，去掉遮盖的锡箔纸片，仔细观察。可以观察到两片叶子没有明显区别(图1B)。

(5)准备脱色装置。在50mL小烧杯中倒入20mL浓度为95％的乙醇，在250mL大烧杯中倒入100mL刚刚烧开的热水，用镊子夹住小烧杯边缘，一手辅助把小烧杯放入大烧杯中，可用一把镊子插在大烧杯里辅助固定小烧杯，此步骤需要十分小心，注意安全防止烫伤。

(6)酒精脱色。取一把镊子夹住叶片的叶柄处把叶片浸入小烧杯的酒精中进行脱色(图1c)，开始计时。脱色期间可用镊子夹住两片叶子的连接处，摇晃叶片加速脱色。几秒种后，叶片中的叶绿素逐渐溶解进酒精中，酒精变成深绿色，叶片逐渐变成黄白色。

(7)观察。大约70s后取出黄白色的叶片(图1D)放在培养皿中，用胶头滴管取清水滴在叶片上，水量以没过叶片为准，漂洗时间大约20s，然后用镊子整理叶片，平铺在培养皿中(图1E)。按照图示方向，左边叶片为未用锡箔纸片遮盖的叶片，右边叶片为锡箔纸片遮盖的叶片，两片叶子没有明显区别。

(8)染色。用胶头滴管向叶片滴加碘液至没过叶片，染色20s(图1F)。可以隐约看到叶片的颜色发生了不同的变化，图片上黑色的小点为碘液中的沉淀物。

(9)观察。再次用胶头滴管取清水，水量以没过叶片为准，漂洗叶片15s。观察叶片颜色的变化。按照图示方向，左边叶片为没有锡箔纸片遮盖的叶片，右边叶片为锡箔纸片遮盖的叶片(图1G)。

结果显示，绿豆幼苗叶片未用锡箔纸片遮盖的部分，滴加碘液后被染成深蓝绿色。由于淀粉遇碘变蓝，由此证明光合作用的产物之一是淀粉；叶片用锡箔纸片遮盖的部分，滴加碘液后不变色，说明此部分没有产生淀粉。主要原因是叶片被遮盖没有进行光合作用，由此证明光是光和作用的必要条件，实验能够顺利的进行，并且，在酒精脱色的过程中，不需要酒精灯加热，极大的缩短了实验所需时间，简化了实验过程，提高了实验的安全性、环保性，在提升实验效率的同时方便学生课堂操作。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种快速测定光合作用产物的方法，所述产物为淀粉，其特征在于，所述方法包括如下步骤：先对豆科植物的幼苗进行暗处理24h——在幼苗的一片叶子上用黑纸片从上下两面遮盖部分叶片——将幼苗放在阳光下照射进行光合作用——取下叶片观察——对叶片进行脱色处理——在培养皿中用清水洗掉多余的酒精——稀碘液进行染色——继续在培养皿中加入清水，洗掉多余的碘液——观察叶片的染色情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述豆科植物为绿豆、毛绿豆、赤小豆、红小豆、花豆。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述豆科植物为绿豆，所述幼苗为绿豆幼苗。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述绿豆幼苗选取叶宽为9mm-11mm旺盛的二叶期绿豆幼苗。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述绿豆幼苗的培养方法为：选用托盘一个，里面铺上一层白色的餐巾纸，用喷壶喷清水浸透，选取粒大饱满的绿豆，均匀的摆放在餐巾纸上，用浸湿的白色纱布单层覆盖于托盘之上，将绿豆置于室温25℃的环境下进行培养，将其萌发3-4d得绿豆幼苗。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述暗处理的方法为：将绿豆幼苗，按照绿豆幼苗的培养方法，补足水分，连同托盘一起放在黑暗处或者黑色塑料袋内进行暗处理。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光合作用具体实施方法为：选取最宽处的叶宽为9mm-11mm生长旺盛的绿豆幼苗作为实验对象，将选定的每棵绿豆幼苗对生的一片叶子，用锡箔纸片把该叶片从上下两面遮盖起来，另一片不作处理；将绿豆幼苗移到阳光或日光灯下照射5-7h。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脱色处理的具体方法为：首先在小烧杯中倒入浓度为95％的乙醇，大烧杯中倒入刚烧开的热水，然后把小烧杯放入大烧杯中，取一把镊子夹住叶片的叶柄处把叶片浸入小烧杯的酒精中进行脱色，开始计时直至叶片中的叶绿素逐渐溶解进酒精中，酒精变成深绿色，叶片逐渐变成黄白色。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，染色所需时间为(20±2)s。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，脱色处理过程中，水温不低于90℃。

Images