用TI解決植物色素生長問題

經(jīng)許可復(fù)制著作權(quán)人姓名 : 趙悅用TI解決植物色素生長問題光合作用被稱為“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)” 。整個(gè)自然界中，綠色植物的光合作用每年大約形成四五千億噸有機(jī)物， 這不僅為植物本身的物質(zhì)代謝提供了基礎(chǔ)，而且也間接或直接的為動(dòng)物和人類的生存提供了食物和能源。 光合作用的場所在于植物葉片的葉綠體中， 而隨著光合作用的進(jìn)行及自身植株的生長， 葉綠體又是如何的變化的呢？葉綠素又是如 何生長的呢？高等植物葉綠體中的色素包括兩大類。葉綠素包括葉綠素a（呈藍(lán)綠色）和葉綠素b（呈黃綠色），類胡蘿卜素（呈橙黃色）和葉黃素(橙黃色)。葉子的顏色取決于色素間的含量比。常識告訴我們，四季的葉子顏色是變化的，且具一定規(guī)律。（指絕大多數(shù)植物）這也就說明葉綠體中色素是生長的，而且具有一定的特點(diǎn)！然而對于科學(xué)僅僅做到這樣是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的！不過，只要利用TI-83，就可作出色素生長曲線，從而直觀，準(zhǔn)確，科學(xué)的展示出葉綠體、色素的生長！實(shí)驗(yàn)器材：TI-83，干燥分析過濾紙，帶塞大試管（3cm*20cm），研缽小玻璃漏斗，脫頭吸管，毛細(xì)吸管，剪刀，小試管，培養(yǎng)皿，脫脂棉，藥勺，量筒（20ml），電吹風(fēng)，天平，無水酒精，層析液（石油醚），二氧化硅，碳酸鈣，不同生長階段的植物葉片若干實(shí)驗(yàn)方法：1提取葉片中的色素將同生長階段的葉片放在一起，剪碎，放入研缽中；向煙波中放入少許二氧 化硅和碳酸鈣，分次加入15ml無水酒精進(jìn)行迅速充分的研磨；將研磨液倒入小玻璃漏斗中進(jìn)行過濾，漏斗基部放入一塊脫脂棉.將濾液收集到一個(gè)小試管中。制備濾紙條及畫濾紙細(xì)線去一塊預(yù)先干燥過的定性濾紙，剪成長18cm寬2cm的濾紙條，在濾紙條的一端1.5cm處減去兩角做標(biāo)記，并在據(jù)這一端1.5cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線；用毛細(xì)吸管吸取少量的濾液，沿鉛筆線均勻的畫出一條細(xì)而直的濾液細(xì)線，待濾液干后，再在原濾液上重復(fù)三次。3分離葉綠體中的色素及色素 含量的測量量取4ml層析液,用長滴管小心地將它注入大試管中。在試管軟木塞上裝上一個(gè)小鉤，將分析濾紙掛在管塞的小鉤上。小心地將濾液紙伸入大試管。幾分鐘后，取出綠葉紙條。用電吹風(fēng)將濾紙條吹干。用尺量出葉綠素的平均高度a，再量出葉黃素的平均高度b。則葉綠素的含量為100a/(a+b)%，葉黃素的含量為100b/(a+b)%。注：實(shí)際會(huì)遷移出四種色素，由于器材及鑒別顏色精度，顯綠色歸為葉綠素，顯黃色的歸為葉黃素（實(shí)際還包括類胡蘿卜素）。4數(shù)據(jù)整理及利用TI-83 求出色素成長曲線將選用的葉片按生長階段劃分，分別求出其色素含量，列出下表：編號生長日期葉綠素a的含葉黃素的含量量1574%24.5%21257.45%42.43%31945.79%54.20%42824.52%75.46%5360%99.99%1)打開TI-83，按?鍵出現(xiàn)L1L2L31：Edit...中，選1，出現(xiàn)如右表格，以L1為生長日期，L2為葉綠素 a的含量，L3為葉黃素的含量，輸入表格數(shù)據(jù)按y，再按[STATPLOTS]，出現(xiàn)如右框，按1，在L1那欄輸入x選,L2那欄輸入y,并選擇空心點(diǎn)；3) 按p，設(shè)置如下，Xmin=0,Xmax=45,Xscl=1, Ymin=0,Ymax=110，Yscl=1,按s，得到空心散點(diǎn)圖；打開?CALC，出現(xiàn)右圖，選6，按L1,L2,Y1（按、~、í、à鍵，可得Y1）；按í，即可得葉綠素生長曲線，下圖得出葉綠素的生長解析式為y=-0.00166100296761x^3+0.08118103613266x^2-3.2202225641292x+88.065700312595，同理，做出葉黃素的生長曲線（定義在y2上），右圖；胡 蘿 卜 素 的 生 長 解 析 式 為y=0.00190832430934x^3-0.09983689915456x^2+3.66170842718612x+8.686365681768在將兩曲線放入同一坐標(biāo)系的下圖，利用計(jì)算器求最小值的功能求它的最小值.按y［CALC］5，利用TI-83求焦點(diǎn)的這一功能，求出兩曲線的焦點(diǎn)：得x=16時(shí)，葉綠素與葉黃素含量大致相同實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過兩色素生長曲線，可看出，隨著光合作用的進(jìn)行及自身植株的生長，葉綠素含量逐漸降低,而葉黃素(包括類胡蘿卜素)在逐漸增多。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因?yàn)楣夂献饔玫膱鏊谟谌~綠體，而在進(jìn)行時(shí)，葉綠素a受光活化，激發(fā)出高能電子，該電子進(jìn)一步同其他物質(zhì)反應(yīng)，而其他物質(zhì)反應(yīng)又產(chǎn)生高能電子，被失去高能電子的葉綠素吸引，使光合作用能以循環(huán)方式得以進(jìn)行，這也是植物的光合作用能產(chǎn)生如此大量有機(jī)物的原因。而當(dāng)進(jìn)入植物老年階段，其自身代謝及營養(yǎng)汲取減少，光合作用也相應(yīng)減少，葉綠素含量就隨著減少。通過焦點(diǎn)可得在15、16、17這幾天附近時(shí)，葉片屬于中老年，它的葉綠素a與胡蘿卜素幾乎相同。于是，我們?nèi)〖s在這幾天的葉子，又做了色帶，結(jié)果如下：編號 生長日期 葉綠素 a的含 葉黃素的含量量6 16 47.23% 49.92%實(shí)驗(yàn)疑缺點(diǎn)：所選材料中沒有嫩芽，這樣做出的函數(shù)圖像為單調(diào)函數(shù)，而事實(shí)上，葉綠素存在一個(gè)先增長的過程?？偨Y(jié)：TI-83計(jì)算機(jī)計(jì)算功能強(qiáng)大，利用它擬和函數(shù)的功能，可得到很多生活中存在的事物規(guī)律，正如本例中的植物色素，正是利用TI才省去復(fù)雜的計(jì)算過程，使所得的結(jié)果真實(shí)可靠而又具科學(xué)。在擬和出函數(shù)后，又可利用其強(qiáng)大的函數(shù)計(jì)算功能計(jì)算某些符合特殊要