用TI解决植物色素生长问题

经许可复制著作权人姓名 : 赵悦用TI解决植物色素生长问题光合作用被称为“地球上最重要的化学反应” 。整个自然界中，绿色植物的光合作用每年大约形成四五千亿吨有机物， 这不仅为植物本身的物质代谢提供了基础，而且也间接或直接的为动物和人类的生存提供了食物和能源。 光合作用的场所在于植物叶片的叶绿体中， 而随着光合作用的进行及自身植株的生长， 叶绿体又是如何的变化的呢？叶绿素又是如 何生长的呢？高等植物叶绿体中的色素包括两大类。叶绿素包括叶绿素a（呈蓝绿色）和叶绿素b（呈黄绿色），类胡萝卜素（呈橙黄色）和叶黄素(橙黄色)。叶子的颜色取决于色素间的含量比。常识告诉我们，四季的叶子颜色是变化的，且具一定规律。（指绝大多数植物）这也就说明叶绿体中色素是生长的，而且具有一定的特点！然而对于科学仅仅做到这样是远远不够的！不过，只要利用TI-83，就可作出色素生长曲线，从而直观，准确，科学的展示出叶绿体、色素的生长！实验器材：TI-83，干燥分析过滤纸，带塞大试管（3cm*20cm），研钵小玻璃漏斗，脱头吸管，毛细吸管，剪刀，小试管，培养皿，脱脂棉，药勺，量筒（20ml），电吹风，天平，无水酒精，层析液（石油醚），二氧化硅，碳酸钙，不同生长阶段的植物叶片若干实验方法：1提取叶片中的色素将同生长阶段的叶片放在一起，剪碎，放入研钵中；向烟波中放入少许二氧 化硅和碳酸钙，分次加入15ml无水酒精进行迅速充分的研磨；将研磨液倒入小玻璃漏斗中进行过滤，漏斗基部放入一块脱脂棉.将滤液收集到一个小试管中。制备滤纸条及画滤纸细线去一块预先干燥过的定性滤纸，剪成长18cm宽2cm的滤纸条，在滤纸条的一端1.5cm处减去两角做标记，并在据这一端1.5cm处用铅笔画一条细的横线；用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀的画出一条细而直的滤液细线，待滤液干后，再在原滤液上重复三次。3分离叶绿体中的色素及色素 含量的测量量取4ml层析液,用长滴管小心地将它注入大试管中。在试管软木塞上装上一个小钩，将分析滤纸挂在管塞的小钩上。小心地将滤液纸伸入大试管。几分钟后，取出绿叶纸条。用电吹风将滤纸条吹干。用尺量出叶绿素的平均高度a，再量出叶黄素的平均高度b。则叶绿素的含量为100a/(a+b)%，叶黄素的含量为100b/(a+b)%。注：实际会迁移出四种色素，由于器材及鉴别颜色精度，显绿色归为叶绿素，显黄色的归为叶黄素（实际还包括类胡萝卜素）。4数据整理及利用TI-83 求出色素成长曲线将选用的叶片按生长阶段划分，分别求出其色素含量，列出下表：编号生长日期叶绿素a的含叶黄素的含量量1574%24.5%21257.45%42.43%31945.79%54.20%42824.52%75.46%5360%99.99%1)打开TI-83，按?键出现L1L2L31：Edit...中，选1，出现如右表格，以L1为生长日期，L2为叶绿素 a的含量，L3为叶黄素的含量，输入表格数据按y，再按[STATPLOTS]，出现如右框，按1，在L1那栏输入x选,L2那栏输入y,并选择空心点；3) 按p，设置如下，Xmin=0,Xmax=45,Xscl=1, Ymin=0,Ymax=110，Yscl=1,按s，得到空心散点图；打开?CALC，出现右图，选6，按L1,L2,Y1（按、~、í、à键，可得Y1）；按í，即可得叶绿素生长曲线，下图得出叶绿素的生长解析式为y=-0.00166100296761x^3+0.08118103613266x^2-3.2202225641292x+88.065700312595，同理，做出叶黄素的生长曲线（定义在y2上），右图；胡 萝 卜 素 的 生 长 解 析 式 为y=0.00190832430934x^3-0.09983689915456x^2+3.66170842718612x+8.686365681768在将两曲线放入同一坐标系的下图，利用计算器求最小值的功能求它的最小值.按y［CALC］5，利用TI-83求焦点的这一功能，求出两曲线的焦点：得x=16时，叶绿素与叶黄素含量大致相同实验结论：通过两色素生长曲线，可看出，随着光合作用的进行及自身植株的生长，叶绿素含量逐渐降低,而叶黄素(包括类胡萝卜素)在逐渐增多。产生这种现象的原因为光合作用的场所在于叶绿体，而在进行时，叶绿素a受光活化，激发出高能电子，该电子进一步同其他物质反应，而其他物质反应又产生高能电子，被失去高能电子的叶绿素吸引，使光合作用能以循环方式得以进行，这也是植物的光合作用能产生如此大量有机物的原因。而当进入植物老年阶段，其自身代谢及营养汲取减少，光合作用也相应减少，叶绿素含量就随着减少。通过焦点可得在15、16、17这几天附近时，叶片属于中老年，它的叶绿素a与胡萝卜素几乎相同。于是，我们取约在这几天的叶子，又做了色带，结果如下：编号 生长日期 叶绿素 a的含 叶黄素的含量量6 16 47.23% 49.92%实验疑缺点：所选材料中没有嫩芽，这样做出的函数图像为单调函数，而事实上，叶绿素存在一个先增长的过程。总结：TI-83计算机计算功能强大，利用它拟和函数的功能，可得到很多生活中存在的事物规律，正如本例中的植物色素，正是利用TI才省去复杂的计算过程，使所得的结果真实可靠而又具科学。在拟和出函数后，又可利用其强大的函数计算功能计算某些符合特殊要