植物光合作用實驗的創新

在植物生理學教材中，有關于綠色植物光合作用的產物、條件、場所的實驗。這些實驗的描述中，共有三個實驗過程：

實驗1：

將盆栽天竺葵放置在黑暗處2-3天，然后正背兩面用不透光的黑色紙片遮蓋并夾住葉片的一部分，放置在陽光下照射幾個小時后，取下該葉片，將其放到盛有95％的酒精的小燒杯中，并用酒精燈水浴加熱，待葉片變成黃白色后，取出葉片，用清水沖洗干凈，放人培養皿中，滴加碘液，這時，葉片上兩面用黑紙遮蓋住的部分不變色，而葉片的其他部分變為藍色。

此次實驗用來驗證淀粉是綠色植物光合作用的產物，驗證光照是綠色植物進行光合作用的條件。

實驗2：

將玉米白化苗放置在陽光下，照射幾小時后，重復實驗1的步驟，結果葉片不變色。此次實驗用來驗證葉綠體是綠色植物光合作用的場所。

實驗3：

收集金魚藻在陽光下產生的氧氣。此次實驗用來驗證氧氣是綠色植物光合作用的產物。

所有這些實驗，確實能在高超的實驗技術、充足的實驗材料、適宜的實驗環境以及嚴格的實驗條件下獲得成功。

但是，對于一些實驗條件差、實驗技術一般、材料資金不充足的學校來說，生物學教師和學生做這個實驗，很難獲得滿意的效果。這是因為：

1 實驗效果不好。

在實驗1中，用盆栽天竺葵放置在黑暗處2～3天，正背兩面用不透光的黑色紙片遮蓋，并夾住葉片的一部分實驗，來驗證淀粉是綠色植物光合作用的產物。

在這個實驗過程中，常常由于黑紙遮蓋光線不嚴，容易造成漏光，使被遮蓋的葉片產生光合作用，結果整個葉片的顯色反應是一樣的，即都變藍色。

因此，如果出現這種情況，這個實驗就驗證不出淀粉是綠色植物光合作用的產物，也驗證不出光照是綠色植物進行光合作用的條件。

2 材料的培養、采集受到季節、條件的限制，或獲取不易。

實驗2用玉米白化苗的葉片來驗證葉綠體是綠色植物光合作用的場所的實驗，因玉米白化幼苗平常很難獲取，如想獲取，必須到專業的種子生產、科研部門購買。在大多數情況下，因為沒有玉米白化幼苗，生物學教師只能用語言描述，根本不能真正地做實驗。所以，實驗3用金魚藻來驗證氧氣是綠色植物光合作用的產物的實驗，很容易受到季節和條件的限制，有時候生物學教師也只能口頭上說說而已。

3 無對照實驗或對照實驗不明顯。

實驗1、實驗2、實驗3在做實驗的過程中，都只選擇單一的實驗材料和單個的實驗操作進行實驗，因此，無對照實驗，或對照實驗很不明顯，其結果常常不太理想，很難在學生中形成深刻的記憶。

怎么辦呢?我通過調查和實踐，覺得以下的改進實驗效果更好些。

改進實驗1：

取兩只小燒杯，在杯中倒入清水，用剪刀剪取盆栽普通型八仙花兩片葉子，分別插入兩個燒杯中，然后放在黑暗處2～3晝夜。

然后把一只燒杯(內插八仙花葉片)，放在陽光(或日光燈)下，照射3～4小時，摘下一片葉子，并系上標簽，簽上標注，以示和未照陽光葉片的區別。

將標注的葉片和未經光照的葉片放在盛有95％的酒精的小燒杯中，用酒精燈水浴加熱，待葉片變成黃白色后，取出葉片，用清水沖洗干凈，放人培養皿中，滴加碘液，帶有標簽的葉片變為藍色，而未有標簽的葉片不變色。

解釋I：綠色植物光合作用的產物中，除O₂ 外，主要是糖類，包括單糖、雙糖、和多糖。其中以蔗糖和淀粉最為普遍。

不同植物的主要光合產物不同，大多數綠色高等綠色植物光合作用的產物是淀粉(如天竺葵)，有些植物(如洋蔥、大蒜)的光合產物是葡萄糖和果糖，不產生淀粉。

八仙花葉片經過2-3晝夜的饑餓后，葉片內原來儲存的淀粉全部耗盡，帶有標簽的枝條經過幾個小時的光照，葉片就合成了淀粉，經過酒精脫色后滴加碘液，葉片就會變成藍色(即淀粉遇碘變為藍色的原理)。

所以，帶標簽的葉片內含有淀粉，而未標注的葉片內不含淀粉。清水中沒有淀粉，葉片不能從水中獲取，也不會從空氣中攝取，淀粉只能由八仙花光合作用產生。

因此，我們可以得出結論1：淀粉是八仙花光合作用的產物。

解釋II：上述實驗中，帶有標簽的八仙花葉片在光照下照射幾個小時后，即產生并積累了淀粉，而未經過光照的八仙花葉片不會產生淀粉，因此，光照是必不可少的。

所以，我們得出結論2：光照是綠色高等植物光合作用必不可少的條件。

改進實驗2：

剪取一片盆栽銀邊八仙花的片葉，按實驗1的步驟依次進行實驗，滴加碘液后，葉片的邊緣不變色，而中部變為藍色。

解釋：銀邊八仙花是普通八仙花的變種，葉片中部為綠色，邊緣為白色。綠色部分葉肉內因含有葉綠素(葉綠體的主要組成部分)，含有淀粉，即能合成淀粉，能進行光合作用。

而邊緣處因沒有葉綠素(也就沒有葉綠體)而呈白色，不含淀粉，即不能合成淀粉，不進行光合作用。因此，只能由葉綠體合成淀粉。

經過上述實驗我們得出結論3：葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。

改進實驗3：

取兩株八仙花，一株放在陽光下，另一株放在黑暗處。然后分別用大玻璃鐘罩蓋起來，底口處涂上凡士林，以防漏氣。

在裝置里分別放人兩只狀態良好的小白鼠。十幾分鐘后(情況因八仙花的大小及小白鼠的大小而有所不同)，放在陽光下的小白鼠生活良好，而放在暗處的小白鼠則出現缺氧癥狀，甚至因窒息而死亡。

解釋：放置在陽光下的八仙花能夠利用光合作用，制造并釋放氧氣，使小白鼠能呼吸到不斷由八仙花光合作，用產生的氧氣，而不至于發生缺氧反應。放置在黑暗處的八仙花因沒有光照，所以不能產生氧氣，在密閉環境下，氧氣會因小白鼠的呼吸作用而逐漸減少，最終導致小白鼠出現缺氧癥狀。

由此得出結論4：氧氣是綠色植物光合作用的產物。

還可以得出結論2：光照是綠色高等植物光合作用必不可少的條件。

通過實驗的改進，綠色植物光合作用的產物、場所和條件不但很容易得出結論，而且在實驗的操作上，會容易得多。對比實驗更加明顯，材料也好獲取，當然，效果也非常好。