不同环境条件下植物叶绿素a、b含量的比较(分光光度法测定)

聚甲醛
一、实验课题名称
不同环境条件下植物叶绿素a、b含量的比较(分光光度法测定)
二、文献综述
1.叶绿素a的生物合成过程
  起始物是谷氨酸,之后为5-氨基酮戊酸,两分子的ALA缩  合形成胆素原(PBG),4分子PBG相互连结形成原中卟啉IX.原卟啉IX与Mg结合形成Mg-原卟啉原IX,光下E环的环化形成,D环的还原作用和叶绿醇尾部的连接完成了整个合成过程,合成过程中的许多步骤在图中已省略
2.影响叶绿素形成的条件
1)光第二次科技革命 光是影响叶绿素形成的主要条件。从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光,而光过强,叶绿素又会受光氧化而破坏。黑暗中生长的幼苗呈黄白,遮光或埋在土中的茎叶也呈黄白。这种因缺乏某些条件而影响叶绿素形成,使叶子发黄的现象,称为黄化现象(etiolation)。
  也有例外情况,例如藻类、苔藓、蕨类和松柏科植物在黑暗中可合成叶绿素,其数量当然不如在光下形成的多;柑橘种子的子叶及莲子的胚芽在无光照的条件下也能形成叶绿素,推测这些植物中存在可代替可见光促进叶绿素合成的生物物质。
 (2)温度 叶绿素的生物合成是一系列酶促反应,受温度影响。叶绿素形成的最低温度约2,最适温度约30,最高温度约40。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白,都与低温抑制叶绿素形成有关。高温下叶绿素分解大于合成,因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄;相反,温度较低时,叶绿素解体慢,这也是低温保鲜的原因之一。
 (3)营养元素 叶绿素的形成必须有一定的营养元素。氮和镁是叶绿素的组成成分,铁、锰、铜、锌等则在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。因此,缺少这些元素时都会引起缺绿症(chlorosis),其中尤以氮的影响最大,因而叶的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标志。
  (4)氧 缺氧能引起Mg-原卟啉IX或Mg-原卟啉甲酯的积累,影响叶绿素的合成。
 (5)水 缺水不但影响叶绿素生物合成,而且还促使原有叶绿素加速分解,所以干旱时叶片呈黄褐。
通过对室外旱池处理条件下的甘薯叶片叶绿素含量变化的研究,结果表明,水分胁迫下甘薯品种叶片中叶绿素a、b及总叶绿素含量比对照均有所下降,叶绿素a/b比值比对照也有所下降,且叶绿素a/b比值占对照百分率与品种抗旱性呈极显著负相关。1张明生,谈锋 水分胁迫下甘薯叶绿素a/b比值的变化及其与抗旱性的关系[期刊论文]-种子2001(4)阈值分割
在小麦的整个生育期内(完熟期除外),小麦叶片的叶绿素含量呈现上升的趋势,这与小麦光合能力的增强密切相关.在不同生育期,遮光对小麦叶片的叶绿素a,叶绿素b和总叶绿素含量影响不同,这可能与小麦生长中心的改变有光。随着遮光程度的增加,小麦叶片的叶绿素a/b值逐渐减小,说明叶绿素b的增加幅度快于叶绿素a,植物通过增加叶绿素b的相对含量来增加对蓝光的吸收,这种能力与遮光程度呈正相关,是对遮光的适应性表现。【2】杨渺,毛凯,苟文龙等 遮荫胁迫对叶绿素含量的影响【J】.四川草原,2004(3):20—22。
三、实验目的与要求
熟悉在未经分离的体叶绿素溶液中测定叶绿素a和叶绿素b的方法及其计算。
四、实验条件(包括实验材料、药品、仪器设备等)
  1、实验仪器:分光光度计、离心机、台天平、剪刀、研钵、移液管
  2、实验试剂:丙酮、碳酸钙
  3、实验材料:火棘新老叶片
五、实验原理与方法:                                 
外界环境因子(如光照、温度、矿质元素等)的变化会影响物叶绿体素的含量。
      如果混合液中的两个组分,它们的光谱吸收峰虽有明显的差异,但吸收曲线彼此又有些重叠,在这种情况下要分别测定两个组分,可根据Lamber-Beer定律,通过代数方法,计算一种组分由于另一种组分存在时对吸光度的影响,最后分别得到两种组分的含量。
      叶绿素a和b的吸收光谱曲线,叶绿素a的最大吸收峰在 663 nm,叶绿素b在 645nm,吸收曲线彼此又有重叠。
    根据Lambert-Beer定律,最大吸收光谱峰不同的两个组分的混合液,它们的浓度C与吸光度A之间有如下的关系。
        OD663 = 82.04 Ca+9.27Cb
        OD645= 16.75 Ca+45.60Cb
  经过整理之后,得到下列公式           
北京大学图书馆
            Ca=0.0127OD663-0.00269OD645 …………(1
            Cb=0.0229A6450.00468A663 …………… (2)
经过整理之后,把Ca、Cb的浓度单位从原来的 g/L改为mg/L,则可改写为下列形式:
            Ca=12.7A663-2.69A645 ……………… (3)
            Cb=22.9A645468A663  ……………… (4)
            CT=Ca+Cb=8.02 A663+20.21A645……(5)
式中 CT为总叶绿素浓度,单位为 mg/L。
利用上面公式,即可计算出叶绿素a和b及总叶绿素的浓度。
六、实验方案或实验步骤设计:
1、实验材料的培养和处理:试验前采用不同环境条件对材料进行培养越一周后进行测量.   
2、素的提取:取新鲜叶片,剪去粗大的叶脉并剪成碎片,称取0.25放入研钵中加纯丙酮2.5ml。少许碳酸钙和石英砂,研磨成浆,再加80%丙酮2.5ml,将匀浆转入离心管,并用适量80%丙酮洗涤研钵,一并转入离心管,离心后弃沉淀,上清夜用80%丙酮定容至10ml。
太阳赤纬3、测定光密度:取上述素提取液ldo1ml,加80%丙酮4ml稀释后转入比杯中,以80%丙酮作对照,分别测定663nm645nm处的光密度值。
4、按公式(3)(4)(5)分别计算素提取液中叶绿素a 叶绿素b及叶绿素a +叶绿素b的浓度。再根据稀释倍数分别计算每克鲜重叶片中素的含量。
七、实验数据的处理
663nm处的OD值
645nm处的OD值
丙酮
新叶
老叶
丙酮
新叶
老叶
0.000
0.209
0.123
0.000
0.079
0.040
根据公式(3)(4)(5)得:
新叶:Ca=12.7×0.209-2.69×0.79=2.4417mg/L
      Cb=22.9×0.079-4.68×0.209=0.83098mg/L
    每克叶片中 ma=2.4417÷0.5÷10000=4.8834×10-4g
                mb=0.83098÷0.5÷10000=1.66196×10-4g
老叶:Ca=12.7×0.123-2.69×0.04=1.4545mg/L
      Cb=22.9×0.04-4.68×0.123=0.34036mg/L
      每克叶片中 ma=1.4545÷0.5÷10000=2.909×10-4g
                mb=0.34036÷0.5÷10000=6.8072×10-5g
八、实验结果与分析
结果:每克老叶叶绿素含量:
            叶绿素a:2.909×10-4g           
叶绿素b:6.8072×10-3g     
每克新叶叶绿素含量:
            叶绿素a:4.8834×10-4g
              叶绿素b:1.66196×10-5g
新叶叶绿素含量大于老叶
结果分析:
1、叶绿素的含量是植物生长状态的一个反映,一些环境因素,如干旱、盐渍、低温、元素缺乏都可以影响叶绿素的含量。
2、在不同环境或生长状况不同的叶片中,如新叶与老叶中叶绿素的含量不同,老叶中的叶绿素含量比新叶少可能是由于Mg元素的转移,而Mg是组成叶绿素的重要元素之一。
3、由实验结果可知,叶绿素a的含量比叶绿素b的高,且比例大约为3:1,这可能是由于有一部分叶绿素a并不仅仅参与吸收和传递光能,还有光能转换的作用,使得叶绿素a比叶绿素b含量高;老叶中的叶绿素明显比新叶中的少,则可说明叶片开始衰老后,叶绿素大部分被分解或转移,或者,叶绿素分解或转移的速度比其合成速度快。
九、实验小结
1、实验选取材料的新老叶要有代表性,区别要明显。
2、为研磨时间了避免叶绿素的光解,操作时要在弱光下进行,研磨时间应尽量短些。
2、学会采取近似的处理方法,如植物叶片中含有水分,先用纯丙酮进行提取,使素提取液中丙酮的最终浓度近似80%。
  3、由于叶绿素a,叶绿素b的吸收峰很陡,仪器波长稍有偏差,就会使结果产生很大的误差,因此最好能用波长较正确的高级型分光度计。
4、叶绿素对植物、对我们的贡献作用是不可忽视的,我们应该保护植物、爱护植物,做一名环保卫士。

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