Πληροφορίες

Ποια φυτά χρησιμοποιούν το πράσινο φάσμα;

Ποια φυτά χρησιμοποιούν το πράσινο φάσμα;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Τι θα γινόταν αν το μόνο φως που παρέχεται σε ένα φυτό ήταν από το πράσινο φάσμα, τα φυτά θα προσαρμόζονταν ή θα λιμοκτονούσαν;


Το πράσινο είναι λίγο πολύ το τελευταίο χρώμα που θα θέλατε για ένα φυτό. Σκεπτόμενος λογικά, ένα φυτό είναι πράσινο γιατί αντανακλά πράσινο φως, και ως εκ τούτου, τα φυτά δεν απορροφούν το πράσινο φως για τη φωτοσύνθεση.

Ας ρίξουμε μια ματιά στη φασματική απορρόφηση των διαφόρων χρωστικών στα φυτά:

Μπορείτε να δείτε ότι όλες οι χρωστικές δείχνουν πολύ πολύ κακή απορρόφηση όταν πρόκειται για πράσινο. Τα φυτά τείνουν να απορροφούν το φως κυρίως σε βιολετί, μπλε και κόκκινο χρώμα.


Για να απαντήσω στο δεύτερο ερώτημά σας: τι θα γινόταν αν το ηλιακό φάσμα άλλαζε πράσινο;

Για όλες τις ερωτήσεις «τι θα γινόταν αν», δεν μπορούμε να δώσουμε οριστική απάντηση, και όλα αυτά που λέω θα είναι καθαρά εικασίες. Ας δούμε τι μπορεί να συμβεί στην πραγματικότητα:

Δυνατότητα 1: Τα φυτά θα εξελιχθούν για να αναπτύξουν διαφορετικές χρωστικές που απορροφούν μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο πράσινο φως. Αφού ο ίδιος ο ήλιος είναι πράσινος, και ως εκ τούτου ολόκληρο το περιβάλλον θα είναι πράσινο. Τα φυτά απορροφούν όλο το φως που μπορεί να απορροφήσει ο ήλιος, και ως εκ τούτου θα φαίνονται μαύρο στο ανθρώπινο μάτι.

Δυνατότητα 2: Τα φυτά θα πεθάνουν, λόγω της ξαφνικής αλλαγής στο φάσμα του ήλιου, η οποία θα προκαλέσει να πεθάνουν και οι υπόλοιπες μορφές ζωής που εξαρτώνται από τα φυτά.


Πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά

Τα φύλλα των φυτών έχουν πράσινο χρώμα είναι ένα γεγονός που γνωρίζουν και τα παιδιά. Όμως, ξέρετε πώς ονομάζεται η πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά; Μάθετε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για την πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά και τη σημασία της κατά τη διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση.

Τα φύλλα των φυτών έχουν πράσινο χρώμα είναι ένα γεγονός που είναι γνωστό και στα παιδιά. Όμως, ξέρετε πώς ονομάζεται η πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά; Μάθετε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για την πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά και τη σημασία της κατά τη διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση.

Τι είναι κοινό μεταξύ των περισσότερων από τα φύκια, τα κυανοβακτήρια και τα φυτά; Είναι η πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά, τα κυανοβακτήρια και τα φύκια που τα κάνουν να φαίνονται πράσινα (προφανώς!). Αυτή η πράσινη χρωστική ουσία είναι ένα πολύ σημαντικό βιομόριο χωρίς το οποίο τα φυτά δεν θα μπορούν να απορροφήσουν το φως και να πραγματοποιήσουν φωτοσύνθεση. Θα εξετάσουμε μερικές πληροφορίες σχετικά με αυτήν την πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά που είναι απαραίτητη για τη φωτοσύνθεση, διαβάζοντας το ακόλουθο άρθρο της BiologyWise.

Πώς ονομάζεται η πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά;

Θα θέλατε να γράψετε για εμάς; Λοιπόν, ψάχνουμε για καλούς συγγραφείς που θέλουν να διαδώσουν τη λέξη. Επικοινωνήστε μαζί μας και θα μιλήσουμε.

Η πράσινη χρωστική ονομάζεται χλωροφύλληΤο Ο όρος προέρχεται από έναν συνδυασμό δύο ελληνικών λέξεων – chloros που σημαίνει ‘πράσινο’ και phyllon που σημαίνει ‘φύλλο’. Η χλωροφύλλη βοηθά στην απορρόφηση του φωτός από το μπλε τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ακολουθεί η απορρόφηση του φωτός από το κόκκινο τμήμα. Ωστόσο, καθώς αυτή η χρωστική ουσία δεν μπορεί να απορροφήσει το φάσμα του πράσινου χρώματος, τείνει να προσδίδει το πράσινο χρώμα στους φυτικούς ιστούς.

Η χλωροφύλλη και η θέση της

Η χλωροφύλλη βρίσκεται σε φυτικά κύτταρα που ονομάζονται χλωροπλάστες. Αυτοί οι χλωροπλάστες είναι ειδικά κύτταρα που βρίσκονται στα διαμερίσματα της θυλακοειδής μεμβράνης. Είναι σε αυτήν την περιοχή όπου η πράσινη χρωστική ουσία απορροφά το φως και λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση.

Η χλωροφύλλη και η λειτουργία της

Η κύρια λειτουργία της χλωροφύλλης στα φυτά είναι να απορροφά το ηλιακό φως. Αυτό το απορροφημένο ηλιακό φως στη συνέχεια μετατρέπεται σε μια χρησιμοποιήσιμη μορφή ενέργειας. Υπάρχουν δύο μονάδες φωτοσυστήματος που αναγνωρίζονται σήμερα στα φυτά για τη φωτοσύνθεση. Αυτά περιλαμβάνουν το Photosystem I και το Photosystem II. Στο Φωτοσύστημα Ι, η χλωροφύλλη συλλαμβάνει το φως του ήλιου και διοχετεύει τα ηλεκτρόνια που εξέρχονται στο κέντρο αντίδρασης. Εδώ, τα ηλεκτρόνια διαχωρίζονται χρησιμοποιώντας μια συγκεκριμένη οξειδοαναγωγική αντίδραση. Η χλωροφύλλη δίνει ένα ηλεκτρόνιο σε μια διαδικασία που ονομάζεται αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Στο φωτοσύστημα II, το ηλεκτρόνιο μειώνεται και οδηγεί σε οξείδωση του νερού σε Ο2 και H +. Έτσι, τα φυτά καταλήγουν να απελευθερώνουν Ο2 στην ατμόσφαιρα αφού πέρασε από μια σειρά περίπλοκων αντιδράσεων. Και τα δύο, το Photosystem I και το Photosystem II λειτουργούν παράλληλα, χωρίς τα οποία το φυτό δεν θα είναι σε θέση να παράγει μόρια ενέργειας ATP και να πραγματοποιεί άλλες βιοσυνθετικές αντιδράσεις για την επιβίωσή του.

Η χλωροφύλλη και η δομή της

Η χλωροφύλλη είναι μια χρωστική ουσία χλωρίου. Σχετίζεται με μια ένωση που ονομάζεται πορφυρίνη που περιέχει σίδηρο, σε μορφή αίμης. Υπάρχει ένα ιόν μαγνησίου τοποθετημένο στο κέντρο αυτού του δακτυλίου. Ο δακτύλιος χλωρίου έχει πολλές πλευρικές αλυσίδες που περιλαμβάνουν τη μακριά αλυσίδα φυτόλης. Αυτό οδηγεί σε διαφορετικές δομές χλωροφύλλης όπως:

Αυτές ήταν κάποιες πληροφορίες που σχετίζονται με την πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά. Αυτή η πράσινη χρωστική ουσία δεν είναι παρά χλωροφύλλη που είναι πολύ σημαντική για την απορρόφηση του ηλιακού φωτός και τη φωτοσύνθεση. Φαίνεται πράσινο καθώς η χρωστική ουσία απορροφά, αλλά αντανακλά το πράσινο και σχεδόν πράσινο φως. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά ερωτήματα που εξετάζονται ακόμη από τους επιστήμονες σχετικά με το γιατί η χλωροφύλλη είναι πράσινη και όχι μαύρη, καθώς η τελευταία έχει καλύτερη ικανότητα να απορροφά το φως. Ελπίζω, βρήκατε απαντήσεις στις ερωτήσεις σας σχετικά με την πράσινη χρωστική ουσία από τις παραπάνω πληροφορίες.

Σχετικές αναρτήσεις

Το παρακάτω άρθρο παρέχει πληροφορίες για τους διάφορους τύπους λουλουδιών, που απαντώνται στον βιότοπο του γλυκού νερού.

Η ασεξουαλική αναπαραγωγή είναι μια διαδικασία κατά την οποία οι γαμέτες δεν συντήκονται μεταξύ τους. Αυτό το άρθρο BiologyWise είναι μια προσπάθεια κατανόησης της ασεξουαλικής αναπαραγωγής στα φυτά και πώς διαφοροποιείται από τη σεξουαλική&hellip

Τόσο τα χερσαία φυτά όσο και τα υδάτινα φυτά φωτοσυνθέτουν με τη βοήθεια της φωτεινής ενέργειας για να παράγουν υδατάνθρακες. Η φωτοσύνθεση στα υδρόβια φυτά λαμβάνει χώρα με τον ίδιο τρόπο όπως και τα χερσαία φυτά&hellip


Φωτομορφογένεση

Διαφορετικά μήκη κύματος φωτός (συμπεριλαμβανομένων τμημάτων του φάσματος UV εκτός του PAR) διεγείρουν διαφορετικές ορμονικές αλλαγές στα φυτά. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως φωτομορφογένεση, που είναι ρυθμιζόμενες από το φως αλλαγές στην ανάπτυξη, τη μορφολογία, τη βιοχημεία και τη δομή και λειτουργία των κυττάρων.

Στα χερσαία φυτά, το κόκκινο φως διεγείρει τους κύκλους ανθοφορίας και το μπλε φως καταστέλλει την επιμήκυνση του στελέχους, δημιουργώντας πιο συμπαγή φυτά. Ωστόσο, τα φαινόμενα φωτομορφογένεσης των μετατοπίσεων του φάσματος στα υδρόβια φυτά είναι αρκετά διαφορετικά από τα χερσαία φυτά, όπως η επιμήκυνση του στελέχους καθορίζονται περισσότερο από την ανταλλαγή αερίων (πρόσβαση σε O2/CO2) παρά από την μπλε μετατόπιση του φωτισμού. (Σύνδεσμος προς το άρθρο) Ομοίως, οι κύκλοι ανθοφορίας για τα υδρόβια φυτά ενεργοποιούνται από την πρόσβαση στον επιφανειακό αέρα και όχι στο κόκκινο φάσμα, για πρακτικούς σκοπούς.

Η κύρια επίδραση του φάσματος στα υδρόβια φυτά είναι η ισχυρότερη μελάγχρωση για ορισμένα είδη όταν χρησιμοποιείται ισχυρότερο κόκκινο/μπλε φως. Η ύπαρξη περισσότερου κόκκινου/μπλε φάσματος προσφέρει επίσης υψηλότερη οπτική χρωματική αντίθεση και κορεσμό - γι' αυτό το συνιστώ ανεπιφύλακτα.


Συμπέρασμα

Λοιπόν, τι σημαίνει όλο αυτό για τον καλλιεργητή; Ενώ είμαστε ακόμα στα πρώτα στάδια της κατανόησης του τρόπου με τον οποίο τα φυτά χρησιμοποιούν το φως και εργαζόμαστε ακόμη για να καταλάβουμε πώς λειτουργούν και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους οι διαφορετικοί φωτοϋποδοχείς, το συμπέρασμα είναι ότι τα φυτά χρησιμοποιούν απολύτως πράσινο φως. Εάν το σύστημα φωτισμού κηπευτικών σας παρέχει ένα φάσμα που παραμελεί τους φωτοϋποδοχείς που απορροφούν φως στην περιοχή των 500-600 nm (ειδικά σε εφαρμογές φωτισμού αποκλειστικής πηγής), δεν θα βελτιστοποιήσετε το αναπτυσσόμενο περιβάλλον σας. Κάντε κλικ εδώ αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για τα φάσματα που περιλαμβάνει η Fluence Bioengineering στα φωτιστικά της.


Ποια φυτά χρησιμοποιούν το πράσινο φάσμα; - Βιολογία

Ενότητα δύο. Το Ζωντανό Κύτταρο

6.2. Πώς τα φυτά συλλαμβάνουν ενέργεια από το φως του ήλιου

Πού βρίσκεται η ενέργεια στο φως; Τι υπάρχει στο ηλιακό φως που μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα φυτό για να δημιουργήσει χημικούς δεσμούς; Η επανάσταση στη φυσική τον εικοστό αιώνα μας δίδαξε ότι το φως στην πραγματικότητα αποτελείται από μικροσκοπικά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια, τα οποία έχουν ιδιότητες τόσο των σωματιδίων όσο και των κυμάτων. Όταν το φως λάμπει στο χέρι σας, το δέρμα σας βομβαρδίζεται από ένα ρεύμα αυτών των φωτονίων που σπάζουν στην επιφάνειά του.

Το ηλιακό φως περιέχει φωτόνια πολλών ενεργειακών επιπέδων, μόνο μερικά από τα οποία «βλέπουμε». Ονομάζουμε το πλήρες φάσμα αυτών των φωτονίων ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Όπως μπορείτε να δείτε στο σχήμα 6.1, μερικά από τα φωτόνια στο ηλιακό φως έχουν μικρότερα μήκη κύματος (προς την αριστερή πλευρά του φάσματος) και μεταφέρουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας - για παράδειγμα, ακτίνες γάμμα και υπεριώδες φως (UV). Άλλα, όπως τα ραδιοκύματα μεταφέρουν πολύ λίγη ενέργεια και έχουν μεγαλύτερα μήκη κύματος (εκατοντάδες έως χιλιάδες μέτρα μήκος). Τα μάτια μας αντιλαμβάνονται τα φωτόνια που μεταφέρουν ενδιάμεσες ποσότητες ενέργειας ως ορατό φως, επειδή τα μόρια της χρωστικής του αμφιβληστροειδούς στα μάτια μας, τα οποία είναι διαφορετικά από τη χλωροφύλλη, απορροφούν μόνο αυτά τα φωτόνια ενδιάμεσου μήκους κύματος. Τα φυτά είναι ακόμη πιο επιλεκτικά, απορροφούν κυρίως το μπλε και το κόκκινο φως και αντανακλούν πίσω ό, τι έχει απομείνει από το ορατό φως. Για να καταλάβετε γιατί τα φυτά είναι πράσινα, δείτε το πράσινο δέντρο στο σχήμα 6.2. Το πλήρες φάσμα του ορατού φωτός λάμπει στα φύλλα αυτού του δέντρου και μόνο τα πράσινα μήκη κύματος του φωτός δεν απορροφώνται. Αντανακλώνται από το φύλλο, γι' αυτό και τα μάτια μας αντιλαμβάνονται τα φύλλα ως πράσινα.

Εικόνα 6.1. Φωτόνια διαφορετικής ενέργειας: το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Το φως αποτελείται από πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Μερικά από τα φωτόνια στο φως μεταφέρουν περισσότερη ενέργεια από άλλα. Το φως, μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας, θεωρείται βολικά ως κύμα. Όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος του φωτός, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια των φωτονίων του. Το ορατό φως αντιπροσωπεύει μόνο ένα μικρό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, αυτό με μήκη κύματος μεταξύ περίπου 400 και 740 νανόμετρα.

Εικόνα 6.2. Γιατί τα φυτά είναι πράσινα;

Ένα φύλλο που περιέχει χλωροφύλλη απορροφά ένα ευρύ φάσμα φωτονίων - όλα τα χρώματα στο φάσμα εκτός από τα φωτόνια περίπου 500 έως 600 νανόμετρα. Το φύλλο αντανακλά αυτά τα χρώματα. Αυτά τα ανακλώμενα μήκη κύματος απορροφώνται από τις οπτικές χρωστικές στα μάτια μας και ο εγκέφαλός μας αντιλαμβάνεται τα ανακλώμενα μήκη κύματος ως «πράσινα».

Πώς μπορεί ένα φύλλο ή ένα ανθρώπινο μάτι να επιλέξει ποια φωτόνια θα απορροφήσει; Η απάντηση σε αυτό το σημαντικό ερώτημα έχει να κάνει με τη φύση των ατόμων. Θυμηθείτε ότι τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται συγκεκριμένα σε τροχιές γύρω από τον ατομικό πυρήνα, σε διαφορετικά ενεργειακά επίπεδα. Τα άτομα απορροφούν το φως ενισχύοντας τα ηλεκτρόνια σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας, χρησιμοποιώντας την ενέργεια στο φωτόνιο για να τροφοδοτήσουν την κίνηση. Η ενίσχυση του ηλεκτρονίου απαιτεί ακριβώς τη σωστή ποσότητα ενέργειας, ούτε περισσότερη ούτε λιγότερη, ακριβώς όπως όταν ανεβαίνετε μια σκάλα πρέπει να σηκώσετε το πόδι σας τόσο μακριά για να ανεβείτε ένα σκαλί. Ένα συγκεκριμένο είδος ατόμου απορροφά μόνο ορισμένα φωτόνια φωτός, αυτά με την κατάλληλη ποσότητα ενέργειας.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα μόρια που απορροφούν ενέργεια φωτός ονομάζονται χρωστικές ουσίες. Όταν μιλάμε για ορατό φως, αναφερόμαστε σε εκείνα τα μήκη κύματος που η χρωστική ουσία στα ανθρώπινα μάτια, που ονομάζεται αμφιβληστροειδής, μπορεί να απορροφήσει - περίπου από 380 νανόμετρα (ιώδες) έως 750 νανόμετρα (κόκκινο). Άλλα ζώα χρησιμοποιούν διαφορετικές χρωστικές για την όραση και έτσι «βλέπουν» ένα διαφορετικό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Για παράδειγμα, η χρωστική ουσία στα μάτια των εντόμων απορροφάται σε μικρότερα μήκη κύματος από τον αμφιβληστροειδή. Γι' αυτό οι μέλισσες μπορούν να δουν το υπεριώδες φως, το οποίο εμείς δεν μπορούμε να δούμε, αλλά είναι τυφλές στο κόκκινο φως, το οποίο μπορούμε να δούμε.

Όπως σημειώθηκε, η κύρια χρωστική ουσία στα φυτά που απορροφά το φως είναι η χλωροφύλλη. Οι δύο μορφές του, η χλωροφύλλη α και η χλωροφύλλη β, είναι παρόμοιες στη δομή, αλλά μικρές διαφορές στις χημικές «πλευρικές ομάδες» τους προκαλούν μικρές διαφορές στα φάσματα απορρόφησής τους. Το φάσμα απορρόφησης είναι ένα γράφημα που δείχνει πόσο αποτελεσματικά μια χρωστική ουσία απορροφά διαφορετικά μήκη κύματος ορατού φωτός. Για παράδειγμα, τα μόρια χλωροφύλλης θα απορροφούν φωτόνια στα άκρα του ορατού φάσματος, τις κορυφές που βλέπετε στο σχήμα 6.3. Ενώ η χλωροφύλλη απορροφά λιγότερα είδη φωτονίων από την οπτική μας χρωστική του αμφιβληστροειδούς, είναι πολύ πιο αποτελεσματική στη σύλληψή τους. Τα μόρια χλωροφύλλης συλλαμβάνουν φωτόνια με ένα μεταλλικό ιόν (μαγνήσιο) που βρίσκεται στο κέντρο ενός σύνθετου δακτυλίου άνθρακα. Τα φωτόνια διεγείρουν τα ηλεκτρόνια του ιόντος μαγνησίου, τα οποία στη συνέχεια διοχετεύονται μακριά από τα άτομα άνθρακα.

Εικόνα 6.3. Φάσματα απορρόφησης χλωροφύλλων και καροτενοειδών.

Οι κορυφές αντιπροσωπεύουν μήκη κύματος του ηλιακού φωτός που απορροφάται έντονα από τις δύο κοινές μορφές φωτοσυνθετικής χρωστικής, τη χλωροφύλλη α και τη χλωροφύλλη β, και από τις βοηθητικές καροτενοειδείς χρωστικές. Οι χλωροφύλλες απορροφούν κυρίως ιώδες-μπλε και κόκκινο φως, σε δύο στενές ζώνες του φάσματος, ενώ αντανακλούν το πράσινο φως στη μέση του φάσματος. Τα καροτενοειδή απορροφούν κυρίως το μπλε και το πράσινο φως και αντανακλούν το πορτοκαλί και το κίτρινο φως.

Ενώ η χλωροφύλλη είναι η κύρια χρωστική ουσία που εμπλέκεται στη φωτοσύνθεση, τα φυτά περιέχουν επίσης άλλες χρωστικές που ονομάζονται βοηθητικές χρωστικές ουσίες που απορροφούν το φως των μηκών κύματος που δεν συλλαμβάνονται από τη χλωροφύλλη. Τα καροτενοειδή είναι μια ομάδα βοηθητικών χρωστικών που αιχμαλωτίζουν το ιώδες έως το μπλε-πράσινο φως. Όπως μπορείτε να δείτε στο σχήμα 6.3, αυτά τα μήκη κύματος φωτός δεν απορροφώνται αποτελεσματικά από τη χλωροφύλλη.

Οι βοηθητικές χρωστικές δίνουν χρώμα στα λουλούδια, τα φρούτα και τα λαχανικά, αλλά υπάρχουν και στα φύλλα, η παρουσία τους συνήθως καλύπτεται από χλωροφύλλη. Κατά τους ζεστούς μήνες, όταν τα φυτά παράγουν ενεργά τροφή μέσω της φωτοσύνθεσης, τα κύτταρά τους γεμίζουν με χλωροπλάστες που περιέχουν χλωροφύλλη που κάνουν τα φύλλα να φαίνονται πράσινα, όπως τα φύλλα βελανιδιάς στην αριστερή πλευρά του σχήματος 6.4. Το φθινόπωρο, οι μέρες γίνονται μικρότερες και πιο δροσερές και για πολλά είδη, τα φύλλα σταματούν τις διαδικασίες παρασκευής τροφής. Τα μόρια χλωροφύλλης τους διασπώνται και δεν αντικαθίστανται. Όταν συμβεί αυτό, τα χρώματα που αντανακλώνται από τις βοηθητικές χρωστικές γίνονται ορατά. Τα φύλλα έχουν χρώμα κίτρινο, πορτοκαλί και κόκκινο, όπως τα φύλλα βελανιδιάς στα δεξιά.

Εικόνα 6.4. Τα φθινοπωρινά χρώματα παράγονται από χρωστικές ουσίες όπως τα καροτενοειδή.

Κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του καλοκαιριού, η χλωροφύλλη καλύπτει την παρουσία στα φύλλα άλλων χρωστικών που ονομάζονται καροτενοειδή. Οι ψυχρές θερμοκρασίες το φθινόπωρο αναγκάζουν τα φύλλα των φυλλοβόλων δέντρων να σταματήσουν να παράγουν χλωροφύλλη. Καθώς η χλωροφύλλη δεν υπάρχει πλέον για να αντανακλά το πράσινο φως, το πορτοκαλί και το κίτρινο φως που αντανακλάται από τα καροτενοειδή δίνει φωτεινά χρώματα στα φύλλα του φθινοπώρου.

Βασικό Μαθησιακό Αποτέλεσμα 6.2Το Τα φυτά χρησιμοποιούν χρωστικές ουσίες όπως η χλωροφύλλη για να συλλάβουν φωτόνια μπλε και κόκκινου φωτός, αντανακλώντας φωτόνια πράσινου μήκους κύματος.

Εάν είστε ο κάτοχος των πνευματικών δικαιωμάτων οποιουδήποτε υλικού που περιέχεται στον ιστότοπό μας και σκοπεύετε να το αφαιρέσετε, επικοινωνήστε με τον διαχειριστή του ιστότοπού μας για έγκριση.


Φωτοσυνθετικές χρωστικές

Χρωστικές είναι χημικές ενώσεις που αντανακλούν μόνο ορισμένα μήκη κύματος του ορατού φωτός. Αυτό τους κάνει να φαίνονται "πολύχρωμοι". Τα λουλούδια, τα κοράλλια, ακόμη και το δέρμα των ζώων περιέχουν χρωστικές ουσίες που τους δίνουν το χρώμα τους. Πιο σημαντική από την αντανάκλασή τους στο φως είναι η ικανότητα των χρωστικών να απορροφώ ορισμένα μήκη κύματος.

Επειδή αλληλεπιδρούν με το φως για να απορροφήσουν μόνο ορισμένα μήκη κύματος, οι χρωστικές είναι χρήσιμες για τα φυτά και άλλα αυτότροφοι -οργανισμούς που παράγουν τα δικά τους τρόφιμα χρησιμοποιώντας φωτοσύνθεσηΤο Στα φυτά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια, οι χρωστικές είναι το μέσο με το οποίο συλλαμβάνεται η ενέργεια του ηλιακού φωτός για τη φωτοσύνθεση. Ωστόσο, δεδομένου ότι κάθε χρωστική αντιδρά μόνο με ένα στενό εύρος του φάσματος, υπάρχει συνήθως ανάγκη να παραχθούν πολλά είδη χρωστικών, το καθένα διαφορετικού χρώματος, για να συλλάβει περισσότερη από την ενέργεια του ήλιου.

Υπάρχουν τρεις βασικές κατηγορίες χρωστικών.

Υπάρχουν διάφορα είδη χλωροφύλλης, το πιο σημαντικό είναι η χλωροφύλλη "α". Αυτό είναι το μόριο που κάνει δυνατή τη φωτοσύνθεση, περνώντας τα ενεργοποιημένα ηλεκτρόνια του σε μόρια που θα παράγουν σάκχαρα. Όλα τα φυτά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια που φωτοσυνθέτουν περιέχουν χλωροφύλλη «α». Ένα δεύτερο είδος χλωροφύλλης είναι η χλωροφύλλη «b», η οποία εμφανίζεται μόνο στα «πράσινα φύκια» και στα φυτά. Μια τρίτη μορφή χλωροφύλλης που είναι κοινή ονομάζεται (δεν αποτελεί έκπληξη) χλωροφύλλη "c" και βρίσκεται μόνο στα φωτοσυνθετικά μέλη του Chromista καθώς και στα δινομαστιγώματα. Οι διαφορές μεταξύ των χλωροφύλλης αυτών των μεγάλων ομάδων ήταν από τις πρώτες ενδείξεις ότι δεν ήταν τόσο στενά συνδεδεμένες όσο πιστεύαμε προηγουμένως.

Η εικόνα στα δεξιά δείχνει τις δύο κατηγορίες φυκομπιλινών που μπορούν να εξαχθούν από αυτά τα "φύκια". Το φιαλίδιο στα αριστερά περιέχει τη μπλε χρωστική ουσία φυκοκυανίνη, που δίνει το όνομά τους στα Κυανοβακτήρια. Το φιαλίδιο στα δεξιά περιέχει την κοκκινωπή χρωστική ουσία φυκοερυθρίνη, που δίνει στα κόκκινα φύκια το κοινό τους όνομα.

Οι φυκοβιλίνες δεν είναι χρήσιμες μόνο για τους οργανισμούς που τις χρησιμοποιούν για την απορρόφηση της φωτεινής ενέργειας, αλλά έχουν βρει χρήση και ως ερευνητικά εργαλεία. Τόσο η πυκοκυανίνη όσο και η φυκοερυθρίνη φθορισμού σε συγκεκριμένο μήκος κύματος. Δηλαδή, όταν εκτίθενται σε ισχυρό φως, απορροφούν τη φωτεινή ενέργεια, και την απελευθερώνουν εκπέμποντας φως πολύ στενού εύρους μηκών κύματος. Το φως που παράγεται από αυτόν τον φθορισμό είναι τόσο διακριτικό και αξιόπιστο, που οι φυκοβιλίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χημικές «ετικέτες». Οι χρωστικές συνδέονται χημικά με αντισώματα, τα οποία στη συνέχεια τοποθετούνται σε ένα διάλυμα κυττάρων. Όταν το διάλυμα ψεκάζεται ως ροή λεπτών σταγονιδίων πέρα ​​από ένα λέιζερ και έναν αισθητήρα υπολογιστή, ένα μηχάνημα μπορεί να αναγνωρίσει εάν τα κύτταρα στα σταγονίδια έχουν «επισημανθεί» από τα αντισώματα. Αυτό έχει βρει εκτεταμένη χρήση στην έρευνα για τον καρκίνο, για την «σήμανση» των καρκινικών κυττάρων.


Site 2: Photolab

http://biol.co/ζιζάνιο2

Αυτή η προσομοίωση σάς επιτρέπει να χειρίζεστε πολλές μεταβλητές. Έχετε ήδη παρατηρήσει πώς τα ανοιχτά χρώματα θα επηρεάσουν την ανάπτυξη ενός φυτού, σε αυτήν την προσομοίωση μπορείτε να μετρήσετε απευθείας τον ρυθμό της φωτοσύνθεσης μετρώντας τον αριθμό των φυσαλίδων οξυγόνου που απελευθερώνονται.

Προτείνετε υποθέσεις για το πώς καθένα από αυτά μεταβλητές επηρεάζουν την παραγωγή οξυγόνου από ένα φυτό. (κύκλος παρακάτω)

α) Η αύξηση της έντασης του φωτός θα [αυξήσει/μειώσει] το ρυθμό της φωτοσύνθεσης.

β) Η αύξηση των επιπέδων CO2 θα [αυξήσει/μειώσει] το ρυθμό της φωτοσύνθεσης.

ντο. Η αύξηση της θερμοκρασίας θα [αυξήσει / μειώσει] το ρυθμό της φωτοσύνθεσης.

I. Ερώτηση: Πώς η ένταση του φωτός επηρεάζει τον ρυθμό της φωτοσύνθεσης;

Διαδικασία: Το μωβ ρυθμιστικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αλλάξετε τα επίπεδα φωτός. Θα μετρήσετε τον αριθμό των φυσαλίδων σε κάθε επίπεδο. Ο χρονοδιακόπτης στο τετράγωνο κουτί μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση 30 δευτερολέπτων.


Τμήμα Βιολογίας

Εισαγωγή στην Κατάσταση

Ρίξτε μια ματιά σε αυτήν τη φωτογραφία ενός γερασμένου φύλλου βελανιδιάς που τράβηξα το περασμένο Σάββατο, 8 Οκτωβρίου 2010, κατά μήκος του Blue Ridge Parkway στη δυτική Βόρεια Καρολίνα. Σημειώστε το μοναδικό μοτίβο χρωματισμού σύμφωνα με το οποίο οι φλέβες έχουν παραμείνει αρκετά πράσινες, αλλά η λεπίδα του φύλλου έχει κιτρινίσει. Αυτό είναι ένα σύνηθες φαινόμενο καθώς τα φύλλα αλλάζουν χρώμα το φθινόπωρο, ωστόσο σπάνια σχολιάζεται και, όπως θα δούμε, οι μηχανισμοί που ευθύνονται για αυτό το μοτίβο εξακολουθούν να είναι ελάχιστα κατανοητοί.

Γιατί τα φύλλα εμφανίζονται πράσινα;

Το πράσινο χρώμα στα φύλλα προκύπτει από την παραγωγή μιας ένωσης που ονομάζεται χλωροφύλλη (chl)Το Βλέπουμε το φύλλο ως πράσινο επειδή αυτή η ένωση είναι πιο αποτελεσματική στην απορρόφηση του κόκκινου και του μπλε μήκους κύματος του φωτός και σχετικά αναποτελεσματική στην απορρόφηση των πράσινων μηκών κύματος.Αυτό σημαίνει ότι το φως που ανακλάται από το φύλλο πίσω στα μάτια μας εμπλουτίζεται στο πράσινο φάσμα, κάνοντάς το να φαίνεται πράσινο σε εμάς.

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη χλωροφύλλης

Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι chl, ο καθένας συγκεκριμένος για μια διαφορετική κατηγορία οργανισμού. Για παράδειγμα, υπάρχουν έξι διαφορετικά βακτηριοχλωροφύλλες, τα οποία βρίσκονται μόνο στα βακτήρια. Καφέ φύκια έχουν chl α και chl γ, όπως και τα διατόμια, αλλά τα κόκκινα φύκια περιέχουν chl α και chl dΤο Τα πράσινα φύκια, όπως όλα τα ανώτερα φυτά, περιέχουν chl α και chl β, με το chl a να είναι η πιο άφθονη μορφή. Στην πραγματικότητα, μια σειρά αποδείξεων ότι τα ανώτερα φυτά προέρχονται εξελικτικά από πράσινα φύκια και όχι από κόκκινα ή καφέ φύκια, είναι το γεγονός ότι και οι δύο ομάδες περιέχουν τις ίδιες δύο μορφές μορίων chl. Τα μόρια της χλωροφύλλης απορροφούν διάφορα μήκη κύματος φωτός που ξεκινά τη διαδικασία μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε χημική ενέργεια, η οποία είναι η βάση για το μεγαλύτερο μέρος της ζωής στη γη.

Πόση χλωροφύλλη υπάρχει;

Κάθε χρόνο, περίπου 1,2 δισεκατομμύρια μετρικοί τόνοι χλωροφύλλης παράγονται και αποδομούνται παγκοσμίως, με το 75% αυτής της ποσότητας να εμφανίζεται στα υδάτινα οικοσυστήματα, παρόλο που οπτικά βλέπουμε τον ωκεανό μπλε και τη γη πράσινη. Αυτό συμβαίνει επειδή οι μικροί φωτοσυνθετικοί οργανισμοί στο νερό έχουν γενικά μικρότερη διάρκεια ζωής από τα φυτά της ξηράς, με αποτέλεσμα πολύ υψηλότερους ρυθμούς κύκλου εργασιών (148 φορές υψηλότεροι στην πραγματικότητα!).

Η σύνθεση και η διάσπαση της χλωροφύλλης μπορεί να δει από το Διάστημα

Αυτή η σύνθεση και αποδόμηση του chl είναι ένα από τα πιο σημαντικά βιολογικά γεγονότα στη γη, και εύκολα παρατηρήσιμα από το διάστημα. Με δορυφορικές εικόνες μπορούμε εύκολα να δούμε τη γη να πρασινίζει το καλοκαίρι και να γίνεται καφέ το χειμώνα. Σε πιο τοπική κλίμακα, μπορούμε ακόμη να ακολουθήσουμε το μπροστινό χρώμα του φύλλου πτώσης καθώς κινείται προς τα νότια, χρησιμοποιώντας εικόνες υψηλής ανάλυσης που ελήφθησαν από τη NASA και άλλες κυβερνητικές υπηρεσίες. Με βάση αυτές τις φωτογραφίες, εκτιμάται ότι τα χρώματα του φθινοπώρου τείνουν να κινούνται νότια με ρυθμούς μεταξύ 28 και 47 μιλίων την ημέρα, ανάλογα με το γεωγραφικό μήκος. Σε αυτές τις ταχύτητες, το φθινοπωρινό χρωματικό μέτωπο θα μετακινούνταν από τα σύνορα NC - VA προς τα σύνορα NC - GA, μια απόσταση περίπου 150 μιλίων απευθείας βορρά-νότου, σε περίπου 3-5 ημέρες, κάτι που συνήθως βιώνουμε κάθε χρόνο.

Γιατί πράσινες φλέβες και κίτρινες λεπίδες φύλλων;

It'sρθε η ώρα να επιστρέψουμε στο αρχικό μας ερώτημα γιατί οι φλέβες των φύλλων παραμένουν πράσινες περισσότερο από τη λεπίδα του φύλλου όταν τα φύλλα γερνούν το φθινόπωρο. Προφανώς, το chl χάνεται περισσότερο από τη λεπίδα του φύλλου παρά από τις φλέβες. Το ερώτημα που πρέπει να θέσουμε είναι πώς επιτυγχάνεται αυτό και γιατί; Κάτι πρέπει να συμβαίνει με τους σχετικούς ρυθμούς σύνθεσης και αποδόμησης στη λεπίδα του φύλλου που διαφέρουν από εκείνους στις φλέβες.

Τα φυτά που αναπτύσσονται σε αλκαλικά εδάφη μπορούν να αναπτύξουν μεσοφλεβική χλώρωση

Τα φυτά που αναπτύσσονται σε ασβεστούχα εδάφη (αυτά με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο, με υψηλό pH, δηλ. αλκαλικά εδάφη) υποφέρουν συχνά από το φαινόμενο που ονομάζουμε μεσοκολπική χλώρωση, ή IVCΤο Μεσοφλέβια σημαίνει μεταξύ των φλεβών, και χλώρωση σημαίνει έλλειψη χλωροφύλλης. Συχνά, τα φύλλα που δεν έχουν χλωροφύλλη είναι κίτρινα. Το κίτρινο προέρχεται από βοηθητικές χρωστικές στο φύλλο που ονομάζεται καροτενοειδή, που βοηθούν τα μόρια chl στη διαδικασία σύλληψης φωτός. Βοηθούν επίσης στη διάχυση της περίσσειας φωτεινής ενέργειας αν χτυπήσει πολύ φως στο φύλλο. Αυτές οι χρωστικές είναι συχνά κίτρινες, γι' αυτό και ένα φύλλο με IVC εμφανίζεται κίτρινο ανάμεσα στις φλέβες.

Λοιπόν, γιατί η καλλιέργεια σε ασβεστολιθικό έδαφος προκαλεί το φαινόμενο της IVC; Τα εδάφη που είναι αλκαλικά και έχουν υψηλό pH εμποδίζουν την απορρόφηση και το μεταβολισμό του σιδήρου (Fe). Ο σίδηρος γίνεται αδιάλυτος σε υψηλό pH και τα φυτά δυσκολεύονται να τον πάρουν από το έδαφος. Ο σίδηρος είναι ένα απαραίτητο θρεπτικό συστατικό για τα φυτά και απαιτείται για να συνθέσει το φυτό χλωριούχο. Χωρίς αυτό, το φυτό θα γίνει χλωρωτικό, κυρίως στα νέα φύλλα, αφού ο Fe δεν είναι πολύ ευκίνητος μέσα στο φυτό.

Για να κατανοήσετε το IVC Απαιτεί ένα μάθημα σχετικά με τη δομή ενός μορίου χλωροφύλλης

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη χημική δομή ενός μορίου χλωροφύλλης. Αν και μπορεί να φαίνεται πολύ περίπλοκο, στην πραγματικότητα είναι αρκετά απλά κατασκευασμένο. Το κάτω μέρος, που μοιάζει με μακριά ουρά, χρησιμοποιείται ακριβώς όπως ήταν μια ουρά&mdash για να συγκρατήσει το μόριο στη θέση του στις μεμβράνες στο εσωτερικό ενός χλωροπλάστηςΤο Ένας χλωροπλάστης είναι μια μικρή δομή περίπου στο μέγεθος ενός βακτηρίου σε ένα κύτταρο φύλλου στο οποίο περιέχεται το chl και όπου λαμβάνει χώρα η διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

Το επάνω μέρος του μορίου chl έχει έναν δακτύλιο από μονάδες που περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο, και στο εσωτερικό υπάρχουν τέσσερα άτομα αζώτου (Ν), στα οποία είναι συνδεδεμένο ένα άτομο μαγνησίου (Mg).

Τι εννοούμε με τον όρο OIL RIG;

Είναι το άτομο Mg που δωρίζει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άλλο μόριο όταν το φως χτυπά το chl. Όταν ένα φωτόνιο (ένα πακέτο φωτεινής ενέργειας με την κβαντική έννοια) χτυπά το μόριο chl, προσθέτει την ενέργειά του στο μόριο, προκαλώντας ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο Mg να μεταπηδήσει σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση. Αυτή είναι μια πολύ ασταθής κατάσταση, και εάν ένα άλλο μόριο βρίσκεται κοντά, αυτό το ηλεκτρόνιο μπορεί να αρπάξει αυτό το μόριο. Όταν ένα μόριο δέχεται ένα ηλεκτρόνιο από ένα άλλο μόριο, λέγεται ότι είναι μειωμένοςΤο Αν τα παρατήσει κάποιος, λέγεται ότι είναι οξειδώθηκεΤο Ένας τρόπος για να θυμάστε ποια είναι η χρήση της φράσης ΕΞΕΔΡΑ ΑΝΤΛΗΣΗΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ, που σημαίνει Η οξείδωση είναι απώλεια, η αναγωγή είναι κέρδος.

Σε ένα φύλλο, υπάρχει μια σειρά μορίων που μεταφέρουν ηλεκτρόνια (αυτά ονομάζονται αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής) μέχρι να συλληφθούν τελικά στο τέλος του αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων σε ένα μόριο γνωστό ως NADPHΤο Αυτό το μόριο χρησιμοποιείται τελικά για την παραγωγή σακχάρων σε ένα άλλο μέρος της διαδικασίας φωτοσύνθεσης, κάτι στο οποίο δεν θα ασχοληθούμε σε αυτό το δοκίμιο.

Από πού προέρχεται το οξυγόνο στη φωτοσύνθεση;

Εν τω μεταξύ, στο μόριό μας chl εξακολουθεί να λείπει ένα ηλεκτρόνιο, το οποίο είναι επίσης μια πολύ ασταθής κατάσταση. Ο μόνος τρόπος για να επιστρέψετε στην αρχική κατάσταση πριν απορροφήσετε αυτό το φωτόνιο είναι να αντικαταστήσετε το ηλεκτρόνιο που λείπει. Αλλά πού μπορεί το φύλλο να βρει μια έτοιμη πηγή διαθέσιμων ηλεκτρονίων; Αποδεικνύεται ότι το νερό είναι μια εξαιρετική πηγή ηλεκτρονίων, αλλά μόνο εάν μπορείτε να το χωρίσετε στα συστατικά του υδρογόνου και οξυγόνου. Και τα φύλλα έχουν αναπτύξει ένα ισχυρό μοριακό σύμπλεγμα διάσπασης νερού που μπορεί να πετύχει ακριβώς αυτό. Μόλις το ηλεκτρόνιο που λείπει αντικατασταθεί από ένα από το νερό, το chl είναι έτοιμο να δεχτεί το επόμενο φωτόνιο. Με την απομάκρυνση των δύο Η από το μόριο του νερού, απελευθερώνεται ελεύθερο οξυγόνο. Έτσι τα φυτά παρέχουν μεγάλο μέρος του οξυγόνου με το οποίο αναπνέετε εσείς και εγώ κάθε μέρα. Επομένως, μην ξεχάσετε να ευχαριστήσετε ένα φυτό για τη δουλειά που κάνουν για να κάνουν τη ζωή σας δυνατή!

Τι σχέση έχει το Iron με όλα αυτά;

Αλλά πριν από όλη αυτή την απορρόφηση φωτός και τη φωτοσύνθεση, το φύλλο έπρεπε να φτιάξει το μόριο chl από την αρχή. Σε ένα από τα τελευταία στάδια αυτής της διαδικασίας, ένα άτομο Fe εισάγεται στο επάνω τμήμα του chl για να κρατήσει μια θέση για το άτομο Mg που θα προστεθεί αργότερα. Εάν το φύλλο δεν έχει πρόσβαση σε αρκετό Fe, τότε δεν μπορεί επίσης να δημιουργήσει μόρια chl και θα φαίνεται χλωρωτικό.

Τώρα επιτέλους φτάνουμε στη χλωρίτιδα του μεσοθωρακίου και στα φύλλα του φθινοπώρου!

Με βάση όσα γνωρίζουμε για το μεταβολισμό του chl και του Fe, αυτό υποδηλώνει ότι ίσως καθώς αυτά τα φύλλα βελανιδιάς γερνούν το φθινόπωρο, ο μεταβολισμός του Fe είναι στραβά και η ικανότητα σύνθεσης νέων μορίων chl μειώνεται. Αυτό σημαίνει ότι οι διεργασίες αποικοδόμησης κυριαρχούν έναντι των συνθετικών διεργασιών: περισσότερο chl αποικοδομείται από ότι παράγεται και η ποσότητα chl στο φύλλο μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Θυμηθείτε, η ποσότητα chl σε ένα φύλλο κάθε φορά είναι συνάρτηση του πόσο γρήγορα παρασκευάζεται, σε σύγκριση με το πόσο γρήγορα καταστρέφεται, δηλ. εξαρτάται από τον ρυθμό κύκλου εργασιών. Όταν ο ρυθμός κατασκευής του είναι πολύ μειωμένος, αλλά ο ρυθμός με τον οποίο καταστρέφεται παραμένει ο ίδιος, τότε η ποσότητα στο φύλλο θα πέσει. Αυτό είναι το ίδιο σαν να καταθέσατε χρήματα στην τράπεζά σας με επιτόκιο 1 $/ημέρα, αλλά κάνατε ανάληψη 2 $/ημέρα. Τελικά, ο τραπεζικός σας λογαριασμός θα πέσει στο μηδέν!

Γιατί όμως οι διαδικασίες υποβάθμισης κυριαρχούν το φθινόπωρο, και ειδικότερα, στη λεπίδα των φύλλων;

Μια απάντηση μπορεί να έχει να κάνει με το γεγονός ότι καθώς τα φύλλα γερνούν το φθινόπωρο, αρχίζουν να αποσύρουν θρεπτικά συστατικά πίσω στους μίσχους τους (μια διαδικασία που ονομάζεται μετατόπιση) για να τα χρησιμοποιήσουν την επόμενη χρονιά που θα βγουν τα νέα φύλλα. Αυτό δημιουργεί συνθήκες έλλειψης θρεπτικών συστατικών στο φύλλο. Μελέτες έχουν δείξει ότι στα φύλλα εσπεριδοειδών, εάν η περιεκτικότητα σε Mg, Zn ή K εξαντληθεί (και αυτά τα θρεπτικά συστατικά είναι μεταξύ εκείνων που συνήθως μετατοπίζονται) αυτό προκαλεί IVC. Ίσως οι φλέβες να παραμένουν πράσινες επειδή αυτά τα θρεπτικά συστατικά ταξιδεύουν μέσα από αυτά καθώς βγαίνουν από το φύλλο, γεγονός που διατηρεί τις συγκεντρώσεις αρκετά υψηλές ώστε να αποφευχθεί η χλώρωση στα κύτταρα που περιβάλλουν αυτές τις φλέβες.

Ίσως Φύλλα Απλώς Λένε ΟΧΙ

Μια άλλη μελέτη εμπλέκει την ένωση μονοξείδιο του αζώτου (NO) στο IVC. Οι συγγραφείς αυτής της μελέτης διαπίστωσαν ότι το ΝΟ μπορεί να εμπλέκεται στη ρύθμιση της οξειδωτικής κατάστασης του φύλλου και ότι μπορεί να λειτουργήσει ως αντιοξειδωτικό. Καθώς το chl αποικοδομείται, μπορεί να γίνει επικίνδυνο για το φύλλο, γιατί αν το φως χτυπήσει το μερικώς αποικοδομημένο μόριο, μπορεί να δημιουργήσει αντιδραστικά είδη οξυγόνου (που ονομάζεται ROS), όπως υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), ή κάτι ακόμα πιο άσχημο που ονομάζεται υπεροξείδιο (οξυγόνο με επιπλέον ηλεκτρόνιο: O2-), μεταξύ άλλων, που μπορεί να βλάψει σοβαρά τις κυτταρικές μεμβράνες, με αποτέλεσμα τον θάνατο των κυττάρων των φύλλων. Στη συγκεκριμένη μελέτη, το ΝΟ μπόρεσε να δώσει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο Fe (δηλαδή να το μειώσει!). Αυτό μετέτρεψε το άτομο Fe σε μια μορφή που το φύλλο μπορούσε να πάρει και να χρησιμοποιήσει για να κάνει chl. Έτσι, θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι εάν υπάρχει περισσότερο ΟΧΙ γύρω από τις φλέβες, τότε οι φλέβες θα παραμείνουν πράσινες, ενώ η λεπίδα των φύλλων θα λευκαίνει κίτρινο.

Μπορεί επίσης να συμπεριληφθεί και η διατροφή με άζωτο

Μέρος αυτού του αποτελέσματος θα μπορούσε επίσης να προκύψει από διαφορές στο pH μεταξύ των φλεβών και της λεπίδας του φύλλου. Σε μια μελέτη φυτών ηλίανθου, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα φυτά που τρέφονταν με υψηλά επίπεδα νιτρικών (NO3-) ανέπτυξαν IVC. Όταν στα φύλλα δίνεται ΝΟ3- ως μοναδική πηγή Ν, μπορούν να το μετακινήσουν στα κύτταρά τους μόνο εάν κινούνται και σε ιόν υδρογόνου (Η+). Όταν συμβεί αυτό, αφαιρεί αυτά τα ιόντα από τους χώρους έξω από τα κύτταρα, γεγονός που καθιστά αυτή την περιοχή αλκαλική. Κάτω από αυτές τις συνθήκες το φύλλο δεν μπορεί να μετακινήσει Fe στα κύτταρα του. Αυτό συμβαίνει επειδή το Fe οξειδώνεται (Fe+3, το οποίο παρεμπιπτόντως σκουριάζει) και τα φυτά μπορούν να μεταφέρουν μόνο μειωμένο Fe (Fe+2) στα κύτταρά τους. Η περιοχή γύρω από τις φλέβες των φύλλων έχει χαμηλότερο pH, και έτσι αυτά τα κύτταρα μπορούν να μεταβολίσουν το Fe πιο εύκολα, και διατηρούν το chl τους και παραμένουν πράσινα. Αλλά το pH στη λεπίδα του φύλλου είναι υψηλότερο (πιο αλκαλικό) που παρεμβαίνει στον μεταβολισμό του Fe και στη σύνθεση του chl, έτσι αυτό το τμήμα του φύλλου γίνεται χλωρωτικό.

Άρα, αυτό σημαίνει ότι τα φύλλα το φθινόπωρο υποφέρουν από IVC που προκαλείται από ΝΟ3; Ίσως, ίσως όχι. Οι ίδιοι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι τα ώριμα φύλλα δεν εμφάνισαν αυτή την απόκριση, αλλά επειδή δεν έλεγξαν τα γηρασμένα φύλλα, είναι ακόμα πιθανό ότι οι αλλαγές στον μεταβολισμό των φύλλων κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, ειδικά σε σχέση με τη διατροφή με NO3, θα μπορούσαν επίσης να είναι ένας παράγοντας προκαλώντας IVC.

Συμπέρασμα: Τίποτα δεν είναι τόσο απλό όσο φαίνεται!

Λαμβάνοντας υπόψη πόσο καιρό μου πήρε για να το εξηγήσω αυτό, μπορείτε να δείτε ότι το απλό σχέδιο των πράσινων φλεβών και των κίτρινων λεπίδων φύλλων έχει μια πολύ περίπλοκη προέλευση, κάτι που δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητό. Η ορυκτική διατροφή, το pH, η μετατόπιση, οι ρυθμοί κύκλου εργασιών, οι ορμόνες και άλλοι παράγοντες εμπλέκονται.

Κλείνοντας, θα ήθελα να τονίσω ότι, ενώ η γέννηση και η ανάπτυξη είναι πολύ διατεταγμένες διαδικασίες, το ίδιο ισχύει και για τα φαινόμενα της γήρανσης και του θανάτου. Όταν τα φύλλα αρχίζουν να πεθαίνουν το φθινόπωρο, οι περιβαλλοντικές και φυσιολογικές ενδείξεις έχουν ως αποτέλεσμα τα γονίδια να ενεργοποιούνται με εξαιρετικά ρυθμισμένο τρόπο, οι βιοχημικές αντιδράσεις να προχωρούν με μια περίπλοκη και τακτική σειρά, με αποτέλεσμα την καταστροφή του chl με τρόπο που ελαχιστοποιεί τη ζημιά στο φύλλο . Το προσαρμοστικό αποτέλεσμα είναι ότι το φύλλο μπορεί να ανακτήσει ζωτικά θρεπτικά συστατικά και άλλους χρήσιμους μεταβολίτες πριν πέσει από το δέντρο, για να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στην ανάπτυξη των φύλλων του επόμενου έτους. Και όταν τα σκέφτεσαι όλα αυτά, πρέπει να παραδεχτείς ότι ακόμη και ο θάνατος μπορεί να είναι ένα όμορφο ταξίδι αν αφιερώσεις χρόνο για να τον εκτιμήσεις σε όλες του τις πολυπλοκότητες. Τελικά, ο θάνατος είναι μέρος της ζωής, έτσι δεν είναι;


Κορυφαία 11 πειράματα για τη φωτοσύνθεση στα φυτά

Τα ακόλουθα σημεία επισημαίνουν τα κορυφαία έντεκα πειράματα σχετικά με τη φωτοσύνθεση στα φυτά. Μερικά από τα πειράματα είναι: 1. Απλή επίδειξη της φωτοσύνθεσης 2. Να μελετήσετε την ”Πρώτη φωτοχημική αντίδραση ” της Φωτογραφίας & τη συσύνθεση 3. Να μελετήσετε την “Σκοτεινή αντίδραση ” της Φωτοσύνθεσης 4. Να μελετήσετε την ουσιώδη των παραγόντων για το Φωτοσυνθετική διαδικασία και άλλα.

Απλή επίδειξη φωτοσύνθεσης:

(α) Με τη βοήθεια ποτηριού και χοάνης:

Λαμβάνεται ένα μεγάλο ποτήρι χωρητικότητας 500 ml και γεμίζεται κατά τα δύο τρίτα με απεσταγμένο νερό που περιέχει 0,1 % KHCO3 που λειτουργεί ως πηγή CO2Το Μερικά φρέσκα και υγιή υδρόβια φυτά όπως το Hydrilla λαμβάνονται σε ένα ποτήρι και τα φυτά κόβονται λοξά στις βάσεις τους κάτω από το νερό.

Τα κομμένα άκρα συνδέονται μεταξύ τους με τη βοήθεια ενός νήματος και διατηρούνται προς το λαιμό μιας ανεστραμμένης χοάνης με τέτοιο τρόπο ώστε το άκρο της χοάνης να καλύπτει σχεδόν τα φυτά Hydrilla και το στέλεχος της χοάνης να παραμένει περίπου ένα εκατοστό κάτω από την επιφάνεια του νερού .

Ολόκληρο το στήσιμο εκτίθεται τώρα σε έντονο φως και παρατηρείται από καιρό σε καιρό. Μια άλλη διάταξη προετοιμάζεται με παρόμοιο τρόπο και διατηρείται σε πολύ χαμηλή ένταση φωτός.

Παρατηρείται ότι η εξέλιξη των φυσαλίδων από τα κομμένα άκρα των φυτών λαμβάνει χώρα στο στήσιμο που εκτίθεται στο φως. Μικρή εξέλιξη των φυσαλίδων λαμβάνει χώρα στη ρύθμιση που διατηρείται σε χαμηλή ένταση φωτός.

Υπό το φως, η εξέλιξη φυσαλίδων οξυγόνου πραγματοποιείται λόγω της φωτοσύνθεσης. Αυτό αποδεικνύεται περαιτέρω από το γεγονός ότι ελάχιστη εξέλιξη φυσαλίδων λαμβάνει χώρα στη διάταξη που βρίσκεται σε χαμηλή ένταση φωτισμού.

(β) Με τη βοήθεια του φούσκα Wilmott ’s:

Η συσκευή αποτελείται από μια φιάλη χωρητικότητας 500 ml εφοδιασμένη με ελαστικό φελλό με κεντρική οπή από την οποία διέρχεται ένας γυάλινος σωλήνας. Το κάτω άκρο του σωλήνα φτάνει στο μέσο της φιάλης ενώ το πάνω άκρο του σχηματίζει έναν πίδακα μέσα σε ένα κυλινδρικό κύπελλο. Ένας βαθμονομημένος σωλήνας με στρόφιγγα στο ένα άκρο παραμένει ανεστραμμένος πάνω από τον πίδακα (Εικόνα 27).

Τώρα τα κομμένα άκρα ενός ή δύο φυτών Hydrilla εισάγονται στο κάτω άκρο του γυάλινου σωλήνα. Η φιάλη γεμίζεται με αποσταγμένο νερό και προστίθεται σε αυτήν μικρή ποσότητα όξινου ανθρακικού. Τα φυτά Hydrilla με το σωλήνα βυθίζονται μέσα στη φιάλη και ο λαστιχένιος φελλός τοποθετείται σφιχτά.

Το επάνω κυλινδρικό κύπελλο είναι γεμάτο με νερό, έτσι ώστε ο πίδακας να παραμένει πολύ κάτω από τη στάθμη του νερού. Ο βαθμονομημένος σωλήνας γεμάτος με νερό αναστρέφεται πάνω από το στόμιο του πίδακα και συσφίγγεται σωστά. Τακτοποιούνται δύο τέτοιες ρυθμίσεις και το ένα διατηρείται σε έντονο φως και το άλλο σε χαμηλό φωτισμό.

N.B. Το μέγεθος των φυσαλίδων μπορεί να ρυθμιστεί άνετα μεταβάλλοντας την λοξή επιφάνεια των κομμένων άκρων των φυτών Hydrilla.

Πείραμα # 2

Για να μελετήσετε την ”Πρωτογενή Φωτοχημική Αντίδραση” της Φωτοσύνθεσης:

(α) Για τη μελέτη της φωτόλυσης του νερού από την έκλυση οξυγόνου:

(i) Φυσική απόδειξη της έκλυσης οξυγόνου:

Δύο πειραματικές ρυθμίσεις είναι διατεταγμένες όπως στο Expt. 1(α). Τώρα ένας δοκιμαστικός σωλήνας γεμάτος με νερό αναστρέφεται πάνω από το πάνω άκρο του στελέχους της χοάνης σε κάθε περίπτωση, χρησιμοποιώντας τον αντίχειρα για να κλείσετε το στόμιο του σωλήνα ενώ αναστρέφετε.

Και τα δύο σετ τοποθετούνται σε έντονο ηλιακό φως. Καθώς λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση, εκπέμπονται φυσαλίδες οξυγόνου, οι οποίες ανεβαίνουν στο νερό μέσω του στελέχους της χοάνης στον ανεστραμμένο δοκιμαστικό σωλήνα και συγκεντρώνονται στην κορυφή του με μετατόπιση και ρίψη νερού. Όταν το αέριο συγκεντρωθεί σε σημαντική ποσότητα, ελέγχεται για οξυγόνο.

Ένας από τους γεμάτους με αέριο δοκιμαστικούς σωλήνες (ο άλλος κρατείται στην άκρη για το επόμενο πείραμα) αφαιρείται χρησιμοποιώντας τον αντίχειρα για να καλύψει το στόμα του και στη συνέχεια ο αντίχειρας αφαιρείται πάνω από ένα φλεγόμενο θραύσμα ή ένα ραβδί σπίρτου.

Το φλεγόμενο θραύσμα ή το ραβδί σπίρτου λάμπει με σθένος και ντροπαλά.

Δεδομένου ότι το φλεγόμενο θραύσμα ή το ραβδί σπίρτου λάμπει στο συλλεγμένο αέριο, αποδεικνύει προφανώς ότι το συλλεγμένο αέριο είναι οξυγόνο.

(ii) Χημική απόδειξη της έκλυσης οξυγόνου από αλκαλικό πυρογαλλικό (ποιοτική):

Ο γεμάτος με αέριο δοκιμαστικός σωλήνας από την Expt. Το 2(α) λαμβάνεται και τοποθετείται σε διάλυμα πετρελαίου που περιέχει πυρογαλλικό κάλιο.

Παρατηρείται ότι η στάθμη του νερού ανεβαίνει σταδιακά στον δοκιμαστικό σωλήνα.

Το αλκαλικό πυρογαλλικό είναι ισχυρό απορροφητικό αερίου οξυγόνου. Αυτό απορροφά το οξυγόνο στον δοκιμαστικό σωλήνα, το οποίο δημιουργεί κενό, με αποτέλεσμα το νερό να ανεβαίνει προς τα πάνω. Επομένως αποδεικνύει ότι το εξελιγμένο αέριο που συλλέγεται στον δοκιμαστικό σωλήνα κατά τη φωτοσύνθεση είναι οξυγόνο.

N.B. Εάν ο δοκιμαστικός σωλήνας είναι μισογεμάτος με αέριο, το νερό στον δοκιμαστικό σωλήνα πρέπει να απομακρυνθεί προσεκτικά από τον σωλήνα και το στόμιο του δοκιμαστικού σωλήνα να κλείσει με τον αντίχειρα τοποθετείται στη συνέχεια σε αλκαλικό πυρογαλλικό διάλυμα.

(iii) Χημική απόδειξη της εξέλιξης του οξυγόνου από διαλυτό και shytion indigo-carmine (ποιοτικό):

Ένα πολύ αραιό διάλυμα της χρωστικής indigo-carmine προ & ανακατεύεται με προηγουμένως βρασμένο και ψυγμένο απεσταγμένο νερό. Τώρα ελάχιστη ποσότητα υδροθειώδους νατρίου ή καλίου (Na2μικρό2Ο4, 2Η2Ο ή Κ2μικρό2Ο4, 2Η2Ο) προστίθεται πολύ προσεκτικά στο διάλυμα μέχρι να εξαφανιστεί το μπλε χρώμα. (Μπορεί να προστεθεί στάγδην ένα αραιό διάλυμα υδροθειώδους νατρίου από προχοΐδα και η προσθήκη του διαλύματος διακόπτεται μόλις εξαφανιστεί το χρώμα.

Αυτό θα αποφύγει την πιθανότητα υπερβολικής προσθήκης του αναγωγικού). Δύο δοκιμαστικοί σωλήνες γεμίζονται πλήρως με αυτό το μειωμένο αποχρωματισμένο διάλυμα βαφής. Μερικά φρέσκα και υγιή φυτά Hydrilla τοποθετούνται σε καθένα και κλείνονται προσεκτικά για να αποκλείεται κάθε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Το ένα λιπαντικό εκτίθεται σε έντονο φως ενώ το άλλο διατηρείται στο σκοτάδι.

Το διάλυμα του πρώτου δοκιμαστικού σωλήνα που διατηρήθηκε στο φως σύντομα γίνεται μπλε ενώ του δεύτερου που κρατήθηκε στο σκοτάδι παραμένει άχρωμο.

Η ινδικο-καρμίνη είναι αυτο-οξειδώσιμη, δηλαδή, κάθε φορά που η ανηγμένη ινδικο-καρμίνη έρχεται σε επαφή με τον αέρα ή το οξυγόνο, οξειδώνεται. Η ινδικο-καρμίνη, η οποία ανάγεται σε άχρωμη ένωση από το υδροθειώδες νάτριο, οξειδώνεται ξανά με μοριακό οξυγόνο στην αρχική της κατάσταση, έχοντας μπλε χρώμα στην περίπτωση του πρώτου δοκιμαστικού σωλήνα όπου η έκλυση Ο2 γίνεται λόγω φωτοσύνθεσης.

Στην περίπτωση του δεύτερου δοκιμαστικού σωλήνα όπου πραγματοποιείται η φωτογράφηση και η συσύνθεση, παραμένει ως έχει.

(iv) Χημική απόδειξη της έκλυσης οξυγόνου με τη δοκιμή Winkler’s (quan­titative):

Λαμβάνονται τρεις προχοΐδες. Το ένα είναι γεμάτο με διάλυμα χλωριούχου μαγγανίου 40% και το δεύτερο με KI + KOH (διαλύονται 175 g ΚΟΗ και 37-5 g KI σε 250 ml H2Ο) διάλυμα και το τρίτο με πυκνό. HCL.

Δύο φιάλες Erlenmeyer’s (250 ml) γεμίζονται με 150 ml προηγουμένως βρασμένο και κρύο (για να απαλλαγεί από οξυγόνο) νερό. Σε κάθε φιάλη 5 μηδέν 1-35% KHCO3 είναι πιασμένο.

Μερικά φρέσκα φυτά Hydrilla ή πράσινα φύκια όπως το Spirogyra, η Chlorella ή το Scenedesmus τοποθετούνται σε μία μόνο φιάλη και τα δύο διατηρούνται σε έντονο φως. Μετά από μία ώρα 5 ml νερού από κάθε φιάλη λαμβάνονται ξεχωριστά σε δύο φιάλες των 100 ml.

Σε κάθε φιάλη προστίθενται ένα προς ένα τα ακόλουθα αντιδραστήρια:

Α. 0,5 ml χλωριούχου μαγγανίου 40%.

ΣΙ.1,0 ml διαλύματος (KI + KOH).

(Πωματίζεται γρήγορα και αναμιγνύεται προσεκτικά περιστρέφοντας τη φιάλη.)

(Το ίζημα του υδροξειδίου του μαγγανίου επαναδιαλύεται.)

Το διαλυμένο οξυγόνο απελευθερώνει τώρα ελεύθερο ιώδιο από το παρόν ΚΙ. Στη συνέχεια τιτλοδοτείται έναντι θειοθειικού νατρίου 0,01 Ν και στις δύο περιπτώσεις χρησιμοποιώντας 0,5 ml διαλύματος αμύλου 0,5 % έως ότου εξαφανιστεί το μπλε χρώμα. Η συγκέντρωση οξυγόνου και στις δύο περιπτώσεις υπολογίζεται. Κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης, ο δείκτης αμύλου πρέπει να χρησιμοποιείται όταν εμφανίζεται ένα αχυρένιο χρώμα του διαλύματος κατά την τιτλοδότηση με Na2μικρό2Ο3.

Η συγκέντρωση οξυγόνου υπολογίζεται από την ακόλουθη σχέση 1 ml 0,01 Ν θειοθειικού νατρίου (Na2μικρό2Ο2, 2Η2Ο) = 0,001 mg οξυγόνου ή 0,0558 ml οξυγόνου. Η αρχική συγκέντρωση οξυγόνου του νερού υπολογίζεται και στις δύο φιάλες.

Η τελική συγκέντρωση υπολογίζεται και πάλι σε κάθε περίπτωση. Η διαφορά μεταξύ της αρχικής και της τελικής τιμής δίνει την αύξηση της συγκέντρωσης οξυγόνου στο μέσο. Το αποτέλεσμα μπορεί να εκφραστεί ως χιλιοστόγραμμα οξυγόνου που έχει αναπτυχθεί ανά γραμμάριο βάρους του φυτού (φρέσκο ​​ή ξηρό) ή ως χιλιοστόλιτρο οξυγόνου που εξελίσσεται ανά ώρα με σταθερό όγκο του φυτού.

Κατά τη διάρκεια αυτού του πειράματος λαμβάνουν χώρα μια σειρά από χημικές αντιδράσεις απελευθερώνοντας τελικά ιώδιο που είναι στοιχειομετρικά ισοδύναμο με το οξυγόνο.

Στο τελευταίο στάδιο, το διαλυμένο οξυγόνο ελευθερώνει χλώριο το οποίο και πάλι ελευθερώνει ελεύθερο ιώδιο από το ΚΙ που υπάρχει στο μίγμα της αντίδρασης. Το απελευθερωμένο ιώδιο στη συνέχεια τιτλοδοτείται έναντι ενός τυπικού διαλύματος θειοθειϊκού νατρίου και συφικού. Αυτό είναι ένας δείκτης της περιεκτικότητας του μέσου σε οξυγόνο.

N.B. Αν η συγκέντρωση του Na2μικρό2Ο3 χρησιμοποιείται να είναι 0 . 025(N) και ένα κλάσμα 200 ml του δείγματος τιτλοδοτείται, τότε η σχέση είναι: χιλιοστόλιτρο Na2μικρό2Ο3 E ppm διαλυμένο οξυγόνο.

(β) Για τη μελέτη της φωτόλυσης του νερού με επίδειξη της αντίδρασης Hill:

Περίπου 25 γραμμάρια φύλλων σπανακιού ή μαρουλιού ομογενοποιούνται σε 50 ml παγωμένου διαλύματος σακχαρόζης 0,5 M. Στη συνέχεια φιλτράρεται μέσα από ύφασμα μουσελίνας διπλής στρώσης ή υαλοβάμβακα. Το εναιώρημα φυγοκεντρείται σε χαμηλή ταχύτητα (500 rpm) για 10 λεπτά. Το υπερκείμενο φυγοκεντρείται εκ νέου στις 4000 rpm για 10 λεπτά. Το ίζημα λαμβάνεται και επαναιωρείται σε 0,5 Μ παγωμένο διάλυμα σακχαρόζης. Στη συνέχεια διατηρείται στο σκοτάδι.

Τα ακόλουθα διαλύματα λαμβάνονται σε τρεις δοκιμαστικούς σωλήνες:

Όλοι οι δοκιμαστικοί σωλήνες ανακινούνται και το ποσοστό απορρόφησης διαβάζεται σε χρωματόμετρο στα 430 nm.

Ο σωλήνας 1 και ο σωλήνας 2 τοποθετούνται στη συνέχεια στο φως και ο σωλήνας 3 στο σκοτάδι. Το ποσοστό απορρόφησης σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα μετράται και πάλι σε διάστημα 15 λεπτών για 60 λεπτά. Πριν από κάθε μέτρηση, οι δοκιμαστικοί σωλήνες πρέπει να ανακινούνται καλά.

Η μεταβολή της ποσοστιαίας απορρόφησης σημειώνεται σε κάθε περίπτωση. Το ποσοστό απορρόφησης μειώνεται σε περίπτωση σωλήνα με αριθμό 2 λόγω μείωσης της διχλωροφαινόλης (η μειωμένη διχλωροφαινόλη είναι άχρωμη). Ενώ δεν υπάρχει αλλαγή στην περίπτωση των σωλήνων 1 και 3.

Η παραγωγή οξυγόνου χωρίς συνοδευτικό CO2 Η στερέωση από απομονωμένο χλωροπλάστες, που φωτίζεται παρουσία ουσιών όπως η διχλωροφαινόλη-ινδοφαινόλη, ο οξαλικός σίδηρος, ο σιδηροκυανιούχος κ.λπ., τα λεγόμενα οξειδωτικά Hill, είναι γνωστή ως αντίδραση Hill.

Η φωτεινή ενέργεια που απορροφάται από τη χλωροφύλλη και τις πρόσθετες χρωστικές χρησιμοποιείται για τη μετατόπιση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Το οξυγόνο απελευθερώνεται ως αέριο ενώ το υδρογόνο απορροφάται από το οξειδωτικό Hill το οποίο μειώνεται. Αυτή είναι η φωτογράφιση και η shylysis του νερού (η φωτόλυση διαφέρει από την ηλεκτρόλυση στο ότι το αέριο υδρογόνο δεν εμφανίζεται ταυτόχρονα με το αέριο οξυγόνο αλλά χρησιμοποιείται για τη μείωση ορισμένων ενώσεων που υπάρχουν στον χλωροπλάστη).

Το παρόν πείραμα δείχνει ότι η αντίδραση Hill λαμβάνει χώρα στον δοκιμαστικό σωλήνα 2 όπου πληρούνται όλες οι απαιτήσεις και οι απαιτήσεις αυτής της αντίδρασης, ενώ στην περίπτωση των αριθμών σωλήνων 1 και 3, η αντίδραση Hill δεν συμβαίνει λόγω θανάτωσης του χλωροπλάστη και απουσίας φωτός αντίστοιχα.

N.B. Για την παρασκευή 6 5 ρυθμιστικών διαλυμάτων ρΗ, 0,1 Μ όξινου φωσφορικού νατρίου και 0,1 Μ όξινου φωσφορικού μονονατρίου αναμιγνύονται σε αναλογία 4: 6.

Πείραμα # 3

Για να μελετήσετε τη “Σκοτεινή Αντίδραση” της Φωτοσύνθεσης:

(α) Στοιχεία από τη μελέτη των συντελεστών θερμοκρασίας (Q10) σε υψηλή και χαμηλή ένταση φωτός:

Δημιουργείται ένα πείραμα ακολουθώντας τη διαδικασία του Expt. 1 (α) ή 1 (β). Αν εξ. Ακολουθείται το σημείο 1 α), ένας γυάλινος πίδακας με ελαφρά λυγισμένη στο άκρο πρέπει να τοποθετηθεί στο κοντό στέλεχος της χοάνης με ελαστικό σωλήνα (πρέπει να λαμβάνεται η κατάλληλη προσοχή κατά την εξαγωγή του άκρου πίδακα από έναν γυάλινο σωλήνα, για εάν η κάμψη δεν είναι σωστή ή εάν το άνοιγμα του πίδακα είναι πολύ μικρό ή πολύ μεγάλο, το εκλυόμενο αέριο μπορεί να συσσωρευτεί εκεί και να μην βγαίνει καθόλου.

Για ευκολία, ένα σταγονόμετρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πίδακα). Μια πρέζα διττανθρακικού προστίθεται στο νερό του ποτηριού και το στήσιμο διατηρείται σε έντονο ηλιακό φως. Η θερμοκρασία του νερού (ας πούμε, X°C.) σημειώνεται με ένα θερμόμετρο.

Τώρα ο αριθμός των φυσαλίδων οξυγόνου που εξελίχθηκαν και βγαίνουν από το λεπτό jet-end μετράται ανά μονάδα χρόνου κατά προτίμηση ένα λεπτό (συνιστάται να απορρίπτετε πολύ μικρές φυσαλίδες που βγαίνουν σε tor­rents, καθώς είναι σχεδόν αδύνατο να τις μετρήσετε και καλύτερα να επιλέξετε μόνο σχετικά μεγαλύτερες φυσαλίδες περισσότερο ή λιγότερο ομοιόμορφου μεγέθους).

Λαμβάνονται πέντε τέτοιες μετρήσεις και καταγράφεται ο μέσος αριθμός φυσαλίδων ανά λεπτό στη συγκεκριμένη θερμοκρασία και ένταση φωτός. Η θερμοκρασία του νερού του ποτηριού ζέσεως μειώνεται στους 10°C κάτω από αυτή της πρώτης θερμοκρασίας, δηλαδή (X – 10)°C με τη χρήση τεμαχίων πάγου. Οι φυσαλίδες μετρώνται με παρόμοιο τρόπο σε αυτήν τη θερμοκρασία και την ένταση φωτός και καταγράφεται ο μέσος αριθμός φυσαλίδων ανά λεπτό.

Η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται τώρα στους 10°C πάνω από αυτή της πρώτης θερμοκρασίας, δηλαδή (X + 10) °C χρησιμοποιώντας ζεστό νερό ή λουτρό ζεστού νερού. Οι φυσαλίδες μετρώνται ως συνήθως σε αυτή τη θερμοκρασία και την ένταση φωτός και καταγράφεται ο μέσος αριθμός ανά λεπτό.

Το ίδιο πείραμα επαναλαμβάνεται σε χαμηλή ένταση φωτός, δηλαδή όχι κάτω από άμεσο ηλιακό φως (εάν χρησιμοποιείται τεχνητό φως, η πηγή μπορεί να αφαιρεθεί σε απόσταση για να μειωθεί η ένταση του φωτός). Οι φυσαλίδες μετρώνται σε κάθε θερμοκρασία και θερμοκρασία σε χαμηλή ένταση φωτός και ο μέσος αριθμός φυσαλίδων ανά λεπτό καταγράφεται ξεχωριστά.

Εάν ο αριθμός των φυσαλίδων ανά λεπτό σε ένταση φωτός και σε θερμοκρασία (X + 10) °C είναι a, ο αριθμός των φυσαλίδων στους X °C είναι b και ότι στους (X – 10) °C είναι c, τότε Q10 μπορεί να υπολογιστεί ως α/β και β/γ. Ο μέσος όρος αυτών των δύο δίνει το συντελεστή θερμοκρασίας της φωτοσύνθεσης σε αυτήν την ένταση φωτός. Το Q10 υπολογίζεται ομοίως σε χαμηλή ένταση φωτός.

Ο συντελεστής θερμοκρασίας ή Q10 μιας χημικής αντίδρασης ή μιας φυσιολογικής διεργασίας είναι η αναλογία του ρυθμού της αντίδρασης ή της διαδικασίας σε μια δεδομένη θερμοκρασία προς την ταχύτητα σε μια θερμοκρασία 10°C κάτω από αυτήν. Για την καθαρά φωτοχημική αντίδραση το Q10 είναι περίπου μονάδα και για τη συνηθισμένη che­mical αντίδραση το Q10 είναι τουλάχιστον δύο.

Όταν η φωτοσύνθεση προχωρά γρήγορα σε καλά φωτισμένα φύλλα που λαμβάνουν άφθονη παροχή CO2, το Q10 είναι πολύ μεγαλύτερο από δύο. Όταν η ένταση του φωτός είναι χαμηλή, η τιμή Q10 είναι πολύ μικρότερη από δύο και μερικές φορές πλησιάζει τη μονάδα, δηλ., λαμβάνονται τα χαρακτηριστικά τιμών των φωτοχημικών αντιδράσεων.

Έτσι εκτός από τουλάχιστον ένα φωτοχημικό στάδιο στη φωτοσύνθεση πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον ένα χημικό στάδιο (σκοτεινή αντίδραση).

Όταν η ένταση του φωτός είναι υψηλή, το σκοτεινό στάδιο που εξαρτάται από τη θερμοκρασία είναι περιοριστικό όταν η ένταση του φωτός είναι χαμηλή, το φωτοχημικό στάδιο περιορίζεται και η όλη διαδικασία γίνεται σχετικά ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία.

N.B. Καθώς η πλειονότητα των βιολογικών δραστηριοτήτων καταλύεται από ένζυμα, ο νόμος Q10 (νόμος Van’t Hoff’s) εφαρμόζεται σε αυτές τις βιοδιεργασίες εντός του εύρους θερμοκρασιών από 0°C έως 30°C.

Πάνω από το SO2C ο ρυθμός αντίδρασης μειώνεται χαρακτηριστικά και οι τιμές Q10 μειώνονται από δύο σε σχεδόν ένα. Επομένως, ο νόμος του Van’t Hoff’s δεν εφαρμόζεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες, δηλαδή πάνω από 30”C, καθώς η απενεργοποίηση του ενζύμου λαμβάνει χώρα πιο γρήγορα σε υψηλότερη θερμοκρασία και σιωπή.

Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, δηλαδή πάνω από 30°C, οι τιμές Q10 πρέπει να ερμηνεύονται προσεκτικά με ιδιαίτερη προσοχή στην επίδραση του χρόνου. Επειδή ο ρυθμός αντίδρασης μπορεί να διπλασιαστεί μεταξύ 20°C. έως 30°C. Για διάστημα δύο ωρών, αλλά αν συνεχιστεί για αρκετές ώρες, το ποσοστό θα μειωθεί.

(β) Στοιχεία από πειράματα στο Διαλείπον Φως:

Δύο πειράματα έχουν ρυθμιστεί όπως στο Expt. 2(Α). Αρχικά και τα δύο σετ φωτίζονται με την ίδια ένταση φωτός και καταγράφεται ο ρυθμός εξέλιξης των φυσαλίδων ανά λεπτό. Στη συνέχεια, το ένα διατηρείται στο σκοτάδι για 15 λεπτά με ένα βάζο καμπάνας καλυμμένο με μαύρο χαρτί.

Μετά από 15 λεπτά το βάζο καμπάνας αφαιρείται και οι ρυθμοί εξέλιξης των φυσαλίδων και στα δύο σετ μετρώνται για 5 λεπτά. Το ίδιο set-up που ήταν στο σκοτάδι διατηρείται πάλι στο σκοτάδι για άλλα 15 λεπτά. Το βάζο καμπάνας αφαιρείται ξανά και οι ρυθμοί μετρώνται σε κάθε σετ. Το πείραμα επαναλαμβάνεται και γίνονται τέσσερις ή πέντε τέτοιες μετρήσεις.

Υπολογίζεται ο μέσος ρυθμός σε συνεχές φως και σε διακοπτόμενο φως και τα αποτελέσματα απεικονίζονται σε γραφήματα ράβδων.

Η ποσότητα φωτοσύνθεσης ανά μονάδα χρόνου (συνεχής ταχύτητα) που εμφανίζεται από τα πράσινα κύτταρα που εκτίθενται σε συνεχή φωτισμό είναι μικρότερη από την ποσότητα φωτοσύνθεσης ανά μονάδα χρόνου φωτισμού (διαλείπουσα ταχύτητα) από πράσινα κύτταρα που εκτίθενται σε εναλλασσόμενες περιόδους φωτός και σκότους.

Ο ρυθμός στο διαλείπον φως αυξάνεται καθώς οι περίοδοι φωτός συντομεύονται και μερικές φορές γίνονται σχεδόν διπλάσιοι από τον ρυθμό σε συνεχές φως.

Προφανώς μια δεδομένη ποσότητα φωτεινής ενέργειας χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση σε μεγαλύτερο βαθμό όταν παρέχεται, όχι συνεχώς, αλλά διαδοχικά σε μικρή ποσότητα σε σύντομες περιόδους φωτός. Αυτό συμβαίνει επειδή μια ουσιαστική φάση της φωτοσύνθεσης (σκοτεινή αντίδραση) συνεχίζεται ανεξάρτητα από την παρουσία φωτός.

Στο διακοπτόμενο φως, αυτή η φάση προχωρά στη συνέχεια στις σκοτεινές περιόδους καθώς και σε περιόδους φωτός και κατά συνέπεια, ο ρυθμός φωτοσύνθεσης ανά μονάδα χρόνου φωτισμού ενισχύεται. Επιπλέον, σε συνεχές φως, το φωτοσυνθετικό προϊόν μπορεί να αναστείλει την ταχύτητα ενώ στο διαλείπον φως το προϊόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη σκοτεινή φάση.

N.B. Στην περίπτωση των χερσαίων φυτών ο ρυθμός φωτοσύνθεσης μετράται με τη μέθοδο βάρους-εμβαδού.

Πείραμα # 4

Για να μελετήσετε την ουσιαστικότητα των παραγόντων για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης:

(α) Εξάρτηση από το φως της φωτοσύνθεσης:

(i) Σημειώνοντας την εξέλιξη του οξυγόνου στο φως και στο σκοτάδι:

Το πείραμα έχει ρυθμιστεί όπως στο Expt. 1 (α) ή 1 (β). Διατηρείται στο φως για κάποιο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια τοποθετείται στο σκοτάδι.

Μόνο στο φως λαμβάνει χώρα η εξέλιξη των φυσαλίδων οξυγόνου. Στο σκοτάδι δεν παρατηρείται εξέλιξη φυσαλίδας οξυγόνου.

Ως εκ τούτου, το φως είναι απαραίτητο για τη φωτοσύνθεση, καθώς χωρίς φως δεν πραγματοποιείται φωτόλυση του νερού και το οξυγόνο δεν εξελίσσεται.

(ii) Χρησιμοποιώντας την οθόνη φωτός Ganono’s:

Τα φύλλα ενός κατάλληλου φυτού σε γλάστρες γίνονται χωρίς άμυλο διατηρώντας το φυτό στο σκοτάδι για 24 έως 48 ώρες. Ένα φύλλο χωρίς άμυλο από αυτό το φυτό καλύπτεται στη συνέχεια με οθόνη φωτός Ganong’s (Εικόνα 28).

Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της φωτεινής οθόνης είναι ότι ένα μέρος του φύλλου αποκόπτεται από το φως χωρίς να παρεμποδίζεται ο αερισμός του. Ολόκληρο το φυτό με τη φωτεινή οθόνη συνδεδεμένη σε ένα από τα φύλλα του διατηρείται στη συνέχεια σε έντονο φως.

Μετά από 24 ώρες η οθόνη αφαιρείται και το φύλλο αποκόπτεται από το φυτό. Στη συνέχεια λευκαίνεται με βραστό νερό και στη συνέχεια με βραστό οινόπνευμα 95%. Μπορεί να προστεθούν μερικές σταγόνες γαλακτικού οξέος για καλύτερη λεύκανση. Μετά τον πλήρη αποχρωματισμό του, το κιτρινισμένο φύλλο πλένεται με διάλυμα ιωδίου 1 % για περίπου ένα λεπτό περίπου.

Το εκτεθειμένο τμήμα γίνεται μπλε ενώ το καλυμμένο τμήμα (όπου το φως δεν μπορούσε να διεισδύσει) παραμένει κιτρινωπό κόκκινο.

Το μπλε χρώμα υποδηλώνει το σχηματισμό αμύλου προϊόντος φωτοσύνθεσης. Το κιτρινωπό τμήμα δείχνει απουσία αμύλου. Ως εκ τούτου, το πείραμα αποδεικνύει την αναγκαιότητα του φωτός στη φωτοσύνθεση.

N.B. Αντί για φωτεινή οθόνη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα κατάλληλο φωτογραφικό αρνητικό, το οποίο πρέπει να είναι φωτεινό με σαφή διαφοροποίηση σε ασπρόμαυρες περιοχές. Μετά τη στερέωση του αρνητικού με αρκετή προσοχή σε ένα κατάλληλο φύλλο χωρίς άμυλο και την έκθεση του φύλλου με το αρνητικό σε έντονο φως για μια ή δύο ημέρες και στη συνέχεια την επεξεργασία του αποχρωματισμένου φύλλου με διάλυμα ιωδίου, θα μπορούσε να επιτευχθεί αρκετά καλή θετική εκτύπωση.

(β) CO2 εξάρτηση της φωτοσύνθεσης:

(i) Χρησιμοποιώντας CO2 δωρεάν νερό (στην περίπτωση υδρόβιων φυτών):

Ένα πείραμα έχει ρυθμιστεί όπως στο Expt. 1(α) χρησιμοποιώντας προηγουμένως βρασμένο και κρύο απεσταγμένο νερό (για να απελευθερωθεί από το διαλυμένο CO2).

Στη συνέχεια διατηρείται σε έντονο φως και γίνεται παρατήρηση σχετικά με την εξέλιξη των φυσαλίδων Ο2. Τώρα προστίθεται μια πρέζα KHCO3 στο απεσταγμένο νερό και αφήνεται να διαλυθεί πλήρως σε αυτό. Γίνεται και πάλι παρατήρηση σχετικά με την εξέλιξη των φυσαλίδων O2.

Δεν βγαίνει φυσαλίδα οξυγόνου σε απεσταγμένο νερό χωρίς CO2, αλλά ένας αριθμός φυσαλίδων οξυγόνου βγαίνει όταν προστεθεί μια πρέζα KHCO3.

Τα υδρόβια φυτά με την εγγενή προσαρμοστικότητά τους μπορούν να χρησιμοποιήσουν αποτελεσματικά το διαλυμένο CO2 στο νερό για φωτοσύνθεση επειδή δεν έχουν επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Καθώς το βρασμένο απεσταγμένο νερό στερείται διαλυμένου CO2, τα φυτά Hydrilla δεν μπορούν να κάνουν φωτοσύνθεση. Αλλά όταν αυτό το νερό εμπλουτίζεται με διαλυμένο CO2 με την προσθήκη διττανθρακικών, αυτά τα φυτά μπορούν εύκολα να φωτοσυνθέσουν και ως αποτέλεσμα να βγαίνουν φυσαλίδες Ο2.

(ii) Με πείραμα Moll ’s (σε περίπτωση χερσαίων φυτών):

Λαμβάνεται ένα μπουκάλι με φαρδύ στόμα με σχισμένο φελλό. Μια μικρή ποσότητα διαλύματος ΚΟΗ 20% χύνεται στη φιάλη και συσφίγγεται οριζόντια ή τοποθετείται σε βάση. Ένα κατάλληλο φύλλο χωρίς άμυλο από ένα υγιές φυτό σε γλάστρα εισάγεται μέσω του διαχωρισμένου φελλού με τέτοιο τρόπο ώστε το μισό φύλλο να παραμένει μέσα στο μπουκάλι και το άλλο μισό έξω από αυτό.

Πρέπει να προσέχετε ώστε το φύλλο μέσα στη φιάλη να μην έρχεται σε επαφή ‘ με διάλυμα ΚΟΗ. Όλες οι συνδέσεις γίνονται αεροστεγείς με βαζελίνη. Ολόκληρη η διάταξη τοποθετείται σε έντονο ηλιακό φως (Εικόνα 29).

Μετά από 2 έως 3 ώρες το φύλλο αποσπάται από το φυτό και αφαιρείται προσεκτικά από τη φιάλη. Στη συνέχεια το φύλλο πλένεται με νερό, λευκαίνεται τέλεια και υποβάλλεται σε επεξεργασία με διάλυμα ιωδίου 1%.

Το τμήμα του φύλλου που παραμένει έξω από τη φιάλη είναι χρωματισμένο μπλε με ιώδιο, ενώ το τμήμα που παραμένει μέσα στη φιάλη δεν παίρνει μπλε χρώμα με ιώδιο.

Το τμήμα του φύλλου που παραμένει έξω από το μπουκάλι δέχεται όλες τις συνθήκες για φωτοσύνθεση (δηλαδή CO2, φως και χλωροφύλλη) και έτσι ο σχηματισμός αμύλου λαμβάνει χώρα κανονικά, κάτι που είναι εμφανές από το μπλε χρώμα με το ιώδιο.

Το άλλο μισό του φύλλου που παραμένει στο εσωτερικό της φιάλης και όπου δεν υπάρχει διαθέσιμο CO2 λόγω απορρόφησης από τη διάλυση και τη διάλυση ΚΟΗ παραμένει κίτρινο χωρίς σχηματισμό αμύλου. Αυτό αποδεικνύει ότι η φωτοσύνθεση δεν μπορεί να λάβει χώρα σε μια ατμόσφαιρα χωρίς CO2.

(γ) Εξάρτηση από τη χλωροφύλλη της φωτοσύνθεσης:

Επιλέγεται ένα φυτό με διαφοροποιημένα φύλλα (croton, Coleus κ.λπ.). Τα ποικίλα φύλλα έχουν πράσινες χλωρόφυλλες περιοχές και μη πράσινες περιοχές διασκορπισμένες στο φύλλο. Ένα τέτοιο φυτό αφήνεται να λιμοκτονήσει στο σκοτάδι για 24 έως 48 ώρες για να εξαντληθεί το άμυλο.

Ένα περίγραμμα ενός φύλλου από αυτό το φυτό σχεδιάζεται σε ένα χαρτί και οι περιοχές που είναι πράσινες και μη πράσινες χαράσσονται σε αυτό. Τώρα το φυτό εκτίθεται στο φως για 24 έως 48 ώρες. Μετά από αυτό το διαφοροποιημένο φύλλο ελέγχεται για άμυλο με ιώδιο.

Φαίνεται ότι η παρουσία αμύλου εμφανίζεται μόνο σε χώρους πρασίνου και όχι σε μη πράσινες περιοχές.

Αυτό το πείραμα δείχνει ότι η φωτοσύνθεση μπορεί να συμβεί στα φύλλα στις πράσινες περιοχές του που περιέχουν μόνο χλωροφύλλη και χωρίς χλωροφύλλη δεν πραγματοποιείται φωτοσύνθεση.

Πείραμα # 5

Για τη μελέτη περιβαλλοντικών παραγόντων που ελέγχουν τη φωτοσύνθεση:

(i) Για τη μελέτη της επίδρασης της έντασης του φωτός:

Ένα πείραμα έχει ρυθμιστεί όπως στο Expt. 1 (α) ή 1 (β). Το στήσιμο τοποθετείται σε απόσταση δύο μέτρων από ισχυρό τεχνητό φως (200 watt) χωρίς ανακλαστήρα. Μετράται ο αριθμός των φυσαλίδων που βγαίνουν ανά λεπτό. Η απόσταση μεταξύ της εγκατάστασης και της πηγής φωτός μειώνεται κατά το ένα όγδοο και καταγράφεται ο αριθμός των φυσαλίδων ανά λεπτό.

Πρέπει να αφεθούν λίγα λεπτά για προσαρμογή σε μια συγκεκριμένη ένταση φωτός από τα φυτά. Η απόσταση μειώνεται πάλι κατά το ένα τέταρτο και το μισό αντίστοιχα της αρχικής και ο αριθμός των φυσαλίδων καταγράφεται παρόμοια σε κάθε περίπτωση. Η θερμοκρασία πρέπει να καταγράφεται προσεκτικά κάθε φορά.

Ο αριθμός των φυσαλίδων σχεδιάζεται με βάση την αντίστοιχη ένταση φωτός, λαμβάνοντας υπόψη ότι η ένταση φωτός ποικίλλει αντιστρόφως ως τετράγωνο της απόστασης. .Η ένταση φωτός στη μέγιστη απόσταση μπορεί να μετρηθεί ή να ληφθεί ως μονάδα και να υπολογιστούν οι αντίστοιχες εντάσεις των μικρότερων αποστάσεων.

Γενικά, ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης αυξάνεται εάν η ένταση του φωτός αυξηθεί έως ότου ορισμένοι άλλοι παράγοντες, π.χ. συμπύκνωση CO2, θερμοκρασία και θερμοκρασία κ.λπ., γίνουν περιοριστικοί. Εντός περιορισμένου εύρους έντασης, ο ρυθμός φωτοσύνθεσης είναι λίγο-πολύ ανάλογος με την ένταση του φωτός, εάν η συγκέντρωση CO2 της μήτρας δεν είναι περιοριστική.

Σε υψηλή ένταση φωτός, ο ρυθμός φωτοσύνθεσης αναστέλλεται (ηλιοαίσθηση λόγω φωτοοξείδωσης). Σε πολύ χαμηλή ένταση φωτός τα στομάχια κλείνουν και ως εκ τούτου ελέγχεται η είσοδος CO2 και κατά συνέπεια μειώνεται ο ρυθμός φωτοσύνθεσης.

Και πάλι ως αποτέλεσμα της πολύ υψηλής έντασης φωτός ο ρυθμός διαπνοής αυξάνεται προκαλώντας μείωση της περιεκτικότητας σε νερό των κυττάρων του φύλλου και ως εκ τούτου επιβράδυνση του φωτοσυνθετικού ρυθμού. Επιπλέον σε υψηλή ένταση φωτός λαμβάνει χώρα φωτοοξείδωση της χλωροφύλλης. Εντός περιορισμένου εύρους, η αύξηση της έντασης φωτός και μειώνει τη θερμοκρασία, η οποία επομένως δεν γίνεται περιοριστικός παράγοντας.

(ii) Για τη μελέτη της επίδρασης της ποιότητας του φωτός:

Η επίδραση της ποιότητας φωτός στον ρυθμό της φωτοσύνθεσης μπορεί να μελετηθεί με την ίδια πειραματική διάταξη, διατηρώντας την πηγή φωτός σε σταθερή απόσταση και χρησιμοποιώντας ξεχωριστά μπλε, πράσινο και κόκκινο σελοφάν χαρτί ως φίλτρο. Ο αριθμός των φυσαλίδων υπολογίζεται σε κάθε περίπτωση.

Τα αποτελέσματα σχεδιάζονται γραφικά λαμβάνοντας την ποιότητα του φωτός ως τετμημένη και τον αριθμό των φυσαλίδων ως τεταγμένη.

Τα αποτελέσματα διαφορετικών ποιοτήτων φωτός είναι διαφορετικά στο ρυθμό της φωτοσύνθεσης. Ο ρυθμός φωτοσύνθεσης είναι μέγιστος στην κόκκινη περιοχή του ορατού φάσματος (655 nm) και δευτερεύον μέγιστος στην μπλε περιοχή (440 nm). Έτσι προκύπτουν δύο κορυφές, ενώ σχηματίζεται ένα οροπέδιο στην πράσινη περιοχή επειδή το μεγαλύτερο μέρος του φωτός αυτής της ποιότητας αντανακλάται από το φυτό.

Έτσι, το φάσμα δράσης δείχνει ότι η μέγιστη απόδοση στη φωτοσύνθεση παρουσιάζεται από τις κόκκινες και μπλε περιοχές του ορατού φάσματος (400 έως 700 nm).

β) Συντελεστής καρβονδιοξειδίου:

Ένα πείραμα έχει ρυθμιστεί όπως στο Expt. 1(α) ή 1(i) χρησιμοποιώντας 500 ml προηγουμένως βρασμένο και ψυχθέν απεσταγμένο νερό. Τώρα, έξι παρτίδες βαρών 1,25 g KHGO3 λαμβάνονται χωριστά. Το στήσιμο τοποθετείται σε έντονο φως.

Ένας βαθμονομημένος σωλήνας ή ένας σωλήνας φυγοκέντρησης γεμάτος με νερό αναστρέφεται πάνω από τον πίδακα. Στη συνέχεια προστέθηκαν 125 g KHGO3 και αφέθηκαν να διαλυθούν πλήρως. Μετά από αναμονή για 5 λεπτά, καταγράφεται ο όγκος του οξυγόνου που συλλέγεται στον βαθμονομημένο σωλήνα.

Τα υπόλοιπα πέντε βάρη διττανθρακικών και σιμβονικών προστίθενται χωριστά ένα προς ένα αφήνοντας χρόνο για να διαλυθεί πλήρως το διττανθρακικό και καταγράφεται ο όγκος του O2 που συλλέγεται μετά από κάθε προσθήκη διττανθρακικού.

Μετά την προσθήκη κάθε παρτίδας KHGO3 θα πρέπει να αφεθούν περίπου 5 λεπτά για πλήρη διάλυση και στη συνέχεια ο όγκος του O2 συλλέγεται για μια συγκεκριμένη διάρκεια. Οι συγκεντρώσεις του διαλύματος, μετά την προσθήκη της πρώτης έως της έκτης παρτίδας πακέτων KHCO3, θα είναι 0,25, 0,50, 0,75, 1,0, 1,25 και 1,50 τοις εκατό αντίστοιχα.

Τα αποτελέσματα απεικονίζονται γραφικά λαμβάνοντας συγκέντρωση διττανθρακικού ως τετμημένη και όγκο Ο2 ως τεταγμένη.

Η αύξηση της συγκέντρωσης CO2 της περιβάλλουσας ατμόσφαιρας οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού φωτοσύνθεσης έως ότου επιτευχθεί ένα σημείο όπου η περαιτέρω αύξηση της συγκέντρωσης CO2 δεν επιφέρει καμία αύξηση του ρυθμού φωτοσύνθεσης. Σε αυτό το στάδιο άλλοι παράγοντες όπως το φως ή η θερμοκρασία γίνονται περιοριστικοί.

Και πάλι η υψηλή συγκέντρωση CO2 καθυστερεί τη φωτοσύνθεση λόγω:

(i) Αυξημένη οξύτητα (HCO3 από διττανθρακικά και H+ από νερό που σχηματίζει H2CO3) των κυττάρων μεσοφύλλης,

(ii) Με ναρκωτική επίδραση στη μεταβολική λειτουργία των κυττάρων και (m) κλείσιμο των στομάτων.

N.B. Στην περίπτωση των χερσαίων φυτών, η επίδραση της συγκέντρωσης CO2 στον ρυθμό φωτοσύνθεσης (από άποψη σχηματισμού αμύλου) μπορεί να μελετηθεί καλύπτοντας το φυτικό υλικό με ένα βάζο καμπάνας εφοδιασμένο με προχοΐδα μέτρησης αερίου CO2 στην κορυφή για τον έλεγχο της εισροής CO2 μέσα στο belljar σε σχέση με το χρόνο.

Η ίδια διαδικασία και ρύθμιση που χρησιμοποιήθηκε στο Expt. Το 3(α) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτό το πείραμα’. Σε αυτό το πείραμα η θερμοκρασία του -νερού αυξάνεται κατά 5°C. Αντί για 10°C. Ο αριθμός των φυσαλίδων ανά μονάδα χρόνου καταγράφεται σε κάθε θερμοκρασία. Οι μετρήσεις πρέπει να λαμβάνονται σε τουλάχιστον πέντε διαφορετικά σετ θερμοκρασιών (το εύρος θερμοκρασίας μπορεί να διατηρηθεί μεταξύ 10°G έως 50°C.).

Τα αποτελέσματα απεικονίζονται γραφικά λαμβάνοντας τη θερμοκρασία ως τετμημένη και τον ρυθμό φωτοσύνθεσης ως τεταγμένη.

Η φωτοσύνθεση περιορίζεται σε ένα εύρος θερμοκρασιών (0°C. έως 60°C.) που αντιστοιχεί χονδρικά σε αυτό που είναι ανεκτή από τις πρωτεϊνικές ενώσεις­pounds. Αν και το φωτοχημικό μέρος της φωτοσύνθεσης είναι ανεξάρτητο από τη θερμοκρασία, το βιοχημικό μέρος, το οποίο ελέγχεται από την ενζυμική δραστηριότητα, εξαρτάται αυστηρά από τη θερμοκρασία.

Ωστόσο, φαίνεται να υπάρχει μεγάλη ποικιλία στην προσαρμοστικότητα μεταξύ των φυτών ως προς την ικανότητά τους να ανέχονται τις ακραίες θερμοκρασίες. Γενικά, η θερμοκρασία άνω των 35 ° C επιδεινώνεται.

N.B. Το 0,10 μπορεί να υπολογιστεί γνωρίζοντας τον ρυθμό της φωτοσύνθεσης σε κάθε 10°C αύξηση της θερμοκρασίας από το γράφημα. Εάν είναι απαραίτητο, το γράφημα μπορεί να προεκταθεί.

Πείραμα # 6

Μελέτη του νόμου του Blackman για τους περιοριστικούς παράγοντες (αλληλεπίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων):

Το πείραμα έχει ρυθμιστεί όπως στο Expt. 5 (i) διατηρώντας σταθερό το φως και τη ροπή και τη θερμοκρασία. Η συγκέντρωση του CO2 αυξάνεται έως ότου ο ρυθμός φωτοσύνθεσης γίνει σταθερός. Τώρα η ένταση του φωτός αυξάνεται και ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης μετριέται μέχρι να επιτευχθεί πάλι ένα επίπεδο συνθηκών. Στη συνέχεια αυξάνεται η θερμοκρασία του νερού και σημειώνεται ο ρυθμός αύξησης της φωτοσύνθεσης.

Τα αποτελέσματα απεικονίζονται γραφικά όπως φαίνεται στο γράφημα του μοντέλου (Εικόνα 30).

Ο ρυθμός φωτοσύνθεσης σε σταθερή θερμοκρασία και ένταση φωτός αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης του CO2 μέχρι ένα ορισμένο όριο όταν το φως ή η θερμοκρασία γίνονται περιοριστικά. Σε αυτό το στάδιο η αύξηση της έντασης του φωτός, διατηρώντας και πάλι σταθερούς άλλους δύο παράγοντες, αυξάνεται ο ρυθμός σε σημείο που η θερμοκρασία γίνεται περιοριστικός παράγοντας. Η αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι ένα όριο επιταχύνει το ρυθμό της φωτοσύνθεσης.

Υπό ένα δεδομένο σύνολο συνθηκών, ο ρυθμός μιας διεργασίας μπορεί, επομένως, να ελέγχεται σε μεγάλο βαθμό από έναν ή δύο από τους περιοριστικούς παράγοντες και όχι από όλους τους βασικούς παράγοντες. Αυτή η αρχή ονομάζεται νόμος του περιοριστικού παράγοντα του Blackman από τότε που την πρότεινε για πρώτη φορά. Αυτό φαίνεται από το παραπάνω πείραμα.

Πείραμα # 7

Για να μελετήσετε τις μεθόδους μέτρησης του ρυθμού της φωτοσύνθεσης:

α) Ποσοστό φωτοσύνθεσης σε υδρόβια φυτά:

Ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης μπορεί να μετρηθεί μετρώντας τον αριθμό των φυσαλίδων ανά μονάδα χρόνου (Βλ. Έκτ. 1.a ή 1.6) ή μετρώντας τον όγκο του Ο2 εξελίχθηκε ανά μονάδα χρόνου (Βλέπε Παράγραφο 5.β).

N.B. Ο ρυθμός μπορεί επίσης να μετρηθεί με τη διαδικασία τιτλοδότησης Winkler’s η οποία δίνει τα mg ή ml O2 εξελίχθηκε (δηλαδή παραμένει σε διαλυμένη κατάσταση) με σταθερή ποσότητα φυτικού υλικού ανά ώρα.

(β) Ρυθμός φωτοσύνθεσης σε χερσαία φυτά με τη βοήθεια του φωτοσυνθόμετρου Ganong’s:

Το φωτοσυνθόμετρο Ganong’s είναι μια τυπική συσκευή με την οποία μια εκτίμηση της ποσότητας CO2 απορροφάται σε μια δεδομένη στιγμή κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης από τα πράσινα φυτά μπορεί να γίνει. Με ακριβή χειρισμό, η ποσότητα του Ο2 που εξελίχθηκε κατά τη φωτοσύνθεση μπορεί επίσης να μετρηθεί με αυτή τη συσκευή και μια ιδέα για το φωτοσυνθετικό πηλίκο O2CO2 μπορεί να είναι Stopcock/ληφθεί.

Η συσκευή αποτελείται ουσιαστικά από τρία μέρη:

(α) Μια γυάλινη λάμπα τοποθετημένη σε ξύλινη βάση,

(β) Ένας βαθμονομημένος σωλήνας με στρόφιγγα, και

(γ) Ένας συνδετικός σύνδεσμος εφοδιασμένος με στρόφιγγα που συνδέει τον βαθμονομημένο σωλήνα με τη γυάλινη λάμπα. Ο όγκος ολόκληρου του σετ όταν τοποθετηθεί είναι 103 ml (Εικόνα 31).

Περίπου 3 ml (μετρημένα με μετατόπιση & απομάκρυνση νερού) του πειραματικού ma & shyterial (οποιοδήποτε κατάλληλο φρέσκο ​​πράσινο φύλλο) τοποθετούνται στο γυάλινο βολβό. Ο όγκος της συσκευής γίνεται τώρα 100 ml. Ο βαθμονομημένος σωλήνας είναι τώρα ανεστραμμένος, ο φραγμός και η στρόφιγγα του είναι κλειστός και γεμίζουν με νερό μέχρι την επιθυμητή ένδειξη. Ο βαθμονομημένος σωλήνας τοποθετείται στη συνέχεια με τον συνδετικό σύνδεσμο.

Τώρα η στρόφιγγα του συνδετικού συνδέσμου (c) είναι κλειστή και το άλλο κοίλο άκρο του γεμίζει με νερό. Στη συνέχεια αναστρέφεται σε κατάλληλο κύλινδρο μέτρησης που περιέχει νερό κλείνοντας το κοίλο άκρο με την παλάμη. Το σετ είναι πλέον σφιγμένο διατηρώντας το επίπεδο του νερού στον κύλινδρο μέτρησης μέχρι την οπή του συνδέσμου σύνδεσης (h).

Τώρα το πάνω μέρος του βαθμονομημένου σωλήνα είναι συνδεδεμένο με ένα CO2 γεννήτρια ή συσκευή Kipp ’s. Τόσο τα κλείστρα του διαβαθμισμένου σωλήνα όσο και ο σύνδεσμος σύνδεσης είναι ανοιχτά και CO2 γίνεται δεκτός σε αυτό. Το νερό στον βαθμονομημένο σωλήνα ρέει σταδιακά προς τα κάτω και ο σωλήνας γεμίζει με CO2Το πώμα του πτυσσόμενου σωλήνα κλείνει όταν το επίπεδο του νερού στον βαθμονομημένο σωλήνα πέσει στο επίπεδο του νερού έξω.

Ο σωλήνας περιέχει τώρα την επιθυμητή ποσότητα CO2 ολόκληρο το σετ τοποθετείται τώρα στο επάνω μέρος του γυάλινου λαμπτήρα (a), έτσι ώστε η οπή του συνδετικού κρίκου να συμπίπτει με αυτή του γυάλινου λαμπτήρα. Αυτό διασφαλίζει ότι η πίεση στο εσωτερικό του λαμπτήρα και το κοίλο άκρο του συνδέσμου σύνδεσης βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση.

Στη συνέχεια, ο συνδετικός κρίκος στρίβεται ελαφρά για να διακοπεί η σύνδεση με την ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια, όλες οι συνδέσεις γίνονται αεροστεγείς. Τώρα η στρόφιγγα του συνδέσμου σύνδεσης ανοίγει για να επιτρέψει το CO2 για διάχυση μέσα στον λαμπτήρα - ολόκληρη η συσκευή διατηρείται σε έντονο ηλιακό φως για περίπου τρεις ώρες. Αφού σημειωθεί η ώρα, η στρόφιγγα του συνδετικού συνδέσμου δοσομετρείται και ο βαθμονομημένος σωλήνας αφαιρείται από τη λάμπα.

Στη συνέχεια τοποθετείται σε μια λεκάνη νερού και ο συνδετικός κρίκος αφαιρείται κάτω από το νερό. Ο βαθμολογημένος σωλήνας στερεώνεται με το μηδενικό σημάδι ακριβώς στην επιφάνεια του νερού και το κλείστρο του διαβαθμισμένου σωλήνα ανοίγει απαλά για να επιτρέψει την ανύψωση του νερού στο εσωτερικό του σωλήνα μέχρι το σημείο μηδέν.

Τώρα ένας δοκιμαστικός σωλήνας είναι πλήρως γεμάτος με διάλυμα ΚΟΗ 30% και προσαρμόζεται στην κορυφή του βαθμονομημένου σωλήνα με τη βοήθεια ελαστικού σωλήνα που είναι εφοδιασμένος με στρόφιγγα. Ο σωλήνας αφαιρείται από το νερό, ανοίγει η στρόφιγγα και το διάλυμα ΚΟΗ αφήνεται να ρέει στον βαθμονομημένο σωλήνα.

Ανακινείται καλά, το διάλυμα ΚΟΗ στραγγίζεται πίσω στον δοκιμαστικό σωλήνα και η στρόφιγγα κλείνει. Το άκρο του βαθμονομημένου σωλήνα τοποθετείται στη συνέχεια κάτω από το νερό με το μηδέν του στο επίπεδο της επιφάνειας και ο δοκιμαστικός σωλήνας αποσυνδέεται κλείνοντας τη στρόφιγγα του βαθμονομημένου σωλήνα.

Το νερό τώρα ορμάει μέχρι ένα σημάδι που αντιστοιχεί στον όγκο του CO2 απορροφάται από ΚΟΗ που ισούται με τον όγκο του CO2 αφήνεται αχρησιμοποίητο από το συνθετικό πειραματικό υλικό φωτονίων μετά τον επιθυμητό χρόνο.

Ο δοκιμαστικός σωλήνας είναι τώρα γεμάτος με αλκαλικό πυρογαλλικό διάλυμα και η διαδικασία επαναλαμβάνεται για να μετρηθεί ο όγκος του Ο2 εξελίχθηκε. Η διαφορά μεταξύ της πραγματικής ποσότητας CO2 υπάρχει στην αρχή του πειράματος και η ποσότητα του αχρησιμοποίητου CO2 δίνει την πραγματική ποσότητα CO2 χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση. Το φωτοσυνθετικό πηλίκο (Ο2/CO2) μπορεί να υπολογιστεί από τα αποτελέσματα.

Ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης εκφράζεται σε ml CO2 απορροφάται ή Ο2 εξελίχθηκε ανά γραμμάριο βάρους του υλικού του πειράματος ανά ώρα.

N.B. Το πείραμα είναι κάπως λανθασμένο για τους ακόλουθους λόγους:

(i) Ο όγκος του CO2 που αφήνεται μέσα στο λαμπτήρα καθώς και στο κοίλο άκρο του συνδετικού κρίκου παραμελείται,

(ii) Η μέτρηση του όγκου του Ο2 που εξελίχθηκε στη φωτοσύνθεση δεν είναι ακριβής επειδή αυτό αγνοεί τον όγκο του Ο2υπάρχει ήδη στην ατμόσφαιρα μέσα στη συσκευή (ο αέρας περιέχει περίπου 16% Ο2), και

(iii) CO2 είναι ελαφρώς διαλυτό στο νερό.

(γ) Ρυθμός φωτοσύνθεσης σε χερσαία φυτά με μέτρηση της αύξησης του ξηρού βάρους ή της καθαρής αφομοίωσης:

Αρκετές φιάλες ζύγισης ξηραίνονται σε φούρνο στους 100°C, ψύχονται σε ξηραντήρα και ζυγίζονται με ακρίβεια. Αυτά φυλάσσονται σε ξηραντήρα μέχρι να είναι έτοιμα για χρήση. Τα μπουκάλια φέρουν σειριακή σήμανση. Δύο κατάλληλα φυτά σε γλάστρες διατηρούνται σε σκοτεινό δωμάτιο για μια ημέρα πριν ξεκινήσει το πείραμα.

Το επόμενο πρωί σε μια βολική ώρα, ένα φυτό σε γλάστρα μεταφέρεται σε μια ηλιόλουστη θέση και κόβονται 50 δίσκοι από τα φύλλα με ένα τρυπάνι φελλού διαμέτρου 1 cm.

Κατά τη διάρκεια της κοπής των δίσκων, το φύλλο μπορεί να στηρίζεται σε φελλό ή ελαστικό πώμα. Λαμβάνεται αντιπροσωπευτική δειγματοληψία όλων των φύλλων του φυτού εκτός από τα πολύ νεαρά και γηρασμένα φύλλα. Τα δείγματα λαμβάνονται σε φιάλες ζύγισης και προσδιορίζονται φρέσκα και ξηρά βάρη.

Το φυτό από το οποίο έχουν συλλεχθεί οι δίσκοι επιτρέπεται να μείνει ξανά σε ηλιόλουστο μέρος για τουλάχιστον τέσσερις ώρες. Καταγράφεται η διάρκεια του πειράματος, η θερμοκρασία και η ένταση φωτός. Το φυτό ποτίζεται επαρκώς κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων.

Μετά από τέσσερις ώρες οι δίσκοι κόβονται ομοίως, λαμβάνονται σε μπουκάλια ζύγισης, προσδιορίζονται τα νωπά και τα ξηρά βάρη. Το πείραμα επαναλαμβάνεται σε μεσοδιάστημα τεσσάρων ωρών όσο το επιτρέπει ο χρόνος. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται και σε περίπτωση φυτών που διατηρούνται στο σκοτάδι.

Η αύξηση του ξηρού βάρους ανά τέσσερις ώρες κατά 50 δίσκους υπολογίζεται σε κάθε περίπτωση και το αποτέλεσμα εκφράζεται ως mg αύξησης ξηρού βάρους ανά τετραγωνικό cm του φύλλου ανά ώρα.

N.B. Η ποσότητα του CO που καταναλώνεται ανά ώρα ανά τετραγωνικό cm μπορεί να υπολογιστεί, υποθέτοντας όλο το φωτοσυνθετικό ως γλυκόζη, ως εξής.

Και πάλι ο αριθμός των λίτρων αέρα που απαιτούνται για την παροχή του CO2 Η απορρόφηση ανά τετραγωνικό cm ανά ώρα μπορεί επίσης να υπολογιστεί ως εξής. Εάν η ποσότητα του CO2 καταναλώνεται/ώρα/τετρ. cm φύλλου λαμβάνεται ως X, όγκος CO2 στον αέρα ως 0,03 τοις εκατό και βάρος 1 ml CO2 ως 1,977 mg σε τυπικές συνθήκες τότε η ποσότητα του αέρα είναι

Πείραμα # 8

Προσδιορισμός Πραγματικής και Φαινομενικής Φωτοσύνθεσης:

Δύο πειραματικές ρυθμίσεις είναι διατεταγμένες όπως στο Expt. 2.α (iv). Εδώ χρησιμοποιείται νερό της βρύσης (το οποίο μπορεί να έχει προηγουμένως οξυγονωθεί με φωτοσύνθεση). Τα πειραματικά υλικά θα πρέπει να είναι συγκρίσιμου αριθμού και βάρους σε κάθε περίπτωση.

Το αρχικό Ο2 Η περιεκτικότητα σε νερό σε κάθε εγκατάσταση προσδιορίζεται ακολουθώντας τη διαδικασία που δίνεται στο αναφερόμενο πείραμα. Η μία διάταξη διατηρείται σε έντονο φως για φωτοσύνθεση και η άλλη σε σκοτάδι μόνο για αναπνοή. Μετά από δύο ώρες το O2 προσδιορίζεται και πάλι η περιεκτικότητα σε νερό και των δύο εγκαταστάσεων.

Η διαφορά μεταξύ του τελικού και του αρχικού περιεχομένου του Ο2 σε περίπτωση που το set-up διατηρείται στο φως δίνει την περίσσεια του Ο2 απελευθερώνεται από τη φωτοσύνθεση. Αυτή η ποσότητα υποδηλώνει φαινομενική φωτοσύνθεση.

Και πάλι η διαφορά μεταξύ του αρχικού και του τελικού περιεχομένου του O2 σε περίπτωση που η ρύθμιση διατηρείται στο σκοτάδι δίνει την ποσότητα του Ο2 καταναλώνεται κατά την αναπνοή. Όταν αυτή η ποσότητα του Ο2 προστίθεται στο ποσό του Ο2 απελευθερώνεται από τη φωτοσύνθεση δίνει την πραγματική φωτοσύνθεση.

Όταν μετριέται το καθαρό αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης και δεν γίνεται διόρθωση για την αναπνοή, ονομάζεται φαινομενική πολυκολυτάση. Όταν, από την άλλη πλευρά, γίνονται διορθώσεις για την αναπνοή, η φωτογραφία & η συσύνθεση που υπολογίζεται έτσι ονομάζεται πραγματική φωτοσύνθεση ή πραγματική φωτοσύνθεση.

Έτσι, για να ληφθεί ένα μέτρο πραγματικής φωτοσύνθεσης, είναι επιθυμητό να γίνουν διορθώσεις για την αναπνοή. Μερικά από τα Ο2 που εκπέμπεται στη φωτοσύνθεση χρησιμοποιείται στην αναπνοή και μέρος του CO2 που εκλύεται με την αναπνοή λαμβάνεται με τη φωτοσύνθεση.

Επομένως, είναι απαραίτητο να μετρηθεί η αναπνοή ενός πανομοιότυπου δείγματος στο σκοτάδι. Είναι εύκολα αντιληπτό ότι η φαινομενική φωτοσύνθεση είναι μικρότερη από την πραγματική φωτοσύνθεση κατά την ποσότητα Ο2 χρησιμοποιείται στην αναπνοή.

Το σφάλμα αναπνοής είναι μεταβλητό και είναι πάντα παρόν, και έτσι περιπλέκει τις προσπάθειες μέτρησης της αληθινής φωτοσύνθεσης, καθώς ο παράγοντας που επηρεάζει τη φωτοσύνθεση είναι πιθανό να επηρεάζει και την αναπνοή.

Πείραμα # 9

Για να δείξετε ότι η είσοδος CO λαμβάνει χώρα μέσω των στοματικών πόρων:

Ένα κατάλληλο φυτό σε γλάστρα επιλέγεται έτσι ώστε τα φύλλα του να είναι ραχιαία και οι επάνω επιφάνειες να είναι πυκνές κυκλικές. Το φυτό διατηρείται στο σκοτάδι για δύο ημέρες για να εξαντληθούν τα φύλλα τους από το άμυλο. Τώρα μερικά φύλλα αλείφονται με βαζελίνη μόνο στις κάτω επιφάνειες και άλλα φύλλα αλείφονται μόνο στις πάνω.

Η βαζελίνη πρέπει να εφαρμόζεται ως λεπτή μεμβράνη, έτσι ώστε οι στοματικοί πόροι να κλείνουν. Στη συνέχεια το φυτό διατηρείται στο φως για αρκετές ώρες. Μετά από εκείνη την περίοδο τα φύλλα κόβονται και ελέγχονται για άμυλο με ιώδιο.

Παρατηρείται ότι τα φύλλα με βαζελίνη που εφαρμόζεται μόνο στην κάτω επιφάνεια δεν δείχνουν την παρουσία αμύλου ενώ τα φύλλα στα οποία εφαρμόστηκε βαζελίνη στην επάνω επιφάνεια δείχνουν την παρουσία αμύλου από ιώδιο.

Σε περίπτωση αλειμμένων φύλλων με βαζελίνη στην κάτω επιφάνεια δεν μπορεί να γίνει σύνθεση αμύλου γιατί CO2 δεν μπόρεσε να εισέλθει στο φύλλο για χρήση στη φωτοσύνθεση λόγω του κλεισίματος των στοματικών πόρων από τη βαζελίνη.

Αυτά τα φύλλα στα οποία έχει εφαρμοστεί βαζελίνη στην επάνω επιφάνεια έχουν τα στομάχια τους ανοιχτά στην κάτω επιφάνεια μέσω της οποίας CO2 θα μπορούσε να εισέλθει και να επιτρέψει τη φωτοσύνθεση να λάβει χώρα με αποτέλεσμα τη σύνθεση αμύλου. Έτσι το πείραμα δείχνει ότι το CO2 εισέρχεται στα φύλλα μέσω των στοματικών πόρων της κάτω επιφάνειας σε περίπτωση ραχιονοκοιλιακών φύλλων.

Πείραμα # 10

Για να δείξει την αναγκαιότητα του φωτός για τη σύνθεση της χλωροφύλλης στα φύλλα:

Μερικοί σπόροι μπιζελιού ή γραμμαρίου αφήνονται να βλαστήσουν τόσο στο σκοτάδι όσο και στο φως.

Μετά από 10 ημέρες τα σπορόφυτα που έχουν αναπτυχθεί δείχνουν κίτρινα ή λευκά φύλλα και μίσχοι. Άλλοι σπόροι που καλλιεργούνται στο φως εμφανίζουν κανονικά σπορόφυτα με πράσινα φύλλα και μίσχους. Όταν τα φυτά με αιτιολογία εκτίθενται στο φως, αυτά γίνονται πράσινα.

Το πείραμα δείχνει ότι το φως είναι απαραίτητο για τη σύνθεση χλωρίου και ντροπαλής. Σε μια αντίδραση που προκαλείται από το φως, η πρωτοχλωροφύλλη ανάγεται για να σχηματίσει χλωροφύλλη. Η φωτοαναγωγή του πρωτοχλωροφυλλιδίου σε χλωροφυλλίδιο α, ακολουθούμενη από εστεροποίηση φυτόλης για να σχηματιστεί η χλωροφύλλη α, θεωρείται πλέον ότι είναι η κύρια οδός.

Πείραμα # 11

Για να δείξουμε ότι η σύνθεση αμύλου σε αιθιολιωμένα (ή αλμπίνο) φύλλα είναι ανεξάρτητη από το φως, με την προϋπόθεση ότι υπάρχουν σάκχαρα:

Δύο συγκρίσιμα δείγματα φύλλων συλλέγονται από σπορόφυτα ρυζιού ή σιταριού που έχουν αναπτυχθεί σε σκοτεινό δωμάτιο. Κάθε δείγμα τοποθετείται σε ποτήρι ζέσεως χωρητικότητας 100 έως 150 ml και τοποθετείται κάποιο βάρος στα φύλλα για να μην επιπλέουν.

Το ένα δείγμα καλύπτεται με καθαρό νερό και το άλλο με διάλυμα σακχαρόζης 0,1 M για δύο ημέρες στο σκοτεινό δωμάτιο. Τα δείγματα αφαιρούνται από το ποτήρι ζέσεως η περίσσεια του υγρού αφαιρείται με στυπώματα, τοποθετούνται σε βρεγμένο διηθητικό χαρτί σε τρυβλία και αφήνονται στην άκρη σε σκοτεινό δωμάτιο για μια περίοδο 24 ωρών. Στο τέλος της πειραματικής περιόδου τα φύλλα και από τις δύο ομάδες ελέγχονται για άμυλο με ιώδιο.

Δεν λαμβάνεται άμυλο στην περίπτωση των φύλλων που διατηρούνται σε νερό, ενώ η σύνθεση αμύλου λαμβάνει χώρα στην περίπτωση των φύλλων που διατηρούνται σε διάλυμα σακχαρόζης.

Το πείραμα δείχνει ότι η σύνθεση αμύλου στα αιθιολιωμένα φύλλα είναι ανεξάρτητη από το φως εάν τα σάκχαρα παρέχονται στα αιθιολιωμένα φύλλα.


Κόκκινο φως

Το κόκκινο φως είναι ο δεύτερος κύριος παράγοντας φωτοσύνθεσης, αλλά παρόμοια με το μπλε παράγει μοναδικά αποτελέσματα στη φυσιολογία των φυτών. Το κόκκινο φως υπάρχει περισσότερο όταν ο ήλιος είναι χαμηλά στον ουρανό, που είναι χειμώνας, πρωί και βράδυ. Μπορείτε να φανταστείτε ότι ένα φυτό θα ξέρει τι ώρα της ημέρας είναι με την παρουσία του κόκκινου φωτός και θα είχατε δίκιο. Τα φυτοχρώματα είναι φυτοχημικά που παρατηρούν προσεκτικά το κόκκινο και το μακρινό κόκκινο φως, συγκεκριμένα την ισορροπία μεταξύ τους, και καθορίζουν πολλές αποφάσεις με βάση αυτή την ισορροπία, όπως η επιμήκυνση των στελεχών για να νικήσει το λάλημα μέσω άλλων φυτών, τον καθορισμό εποχιακής ή ημερήσιας περιόδου ανθοφορίας, την εκκόλαψη και τη συμβολή στην φυτικό κιρκάδιο ρυθμό. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα φυτοχρώματα και τη χρήση τους, ανατρέξτε στο άρθρο μας «Χειρισμός φυτοχρώματος.

Το κόκκινο φως είναι ιδιαίτερο στο ότι μπορεί να προσφέρει υψηλή ανάπτυξη σε ένα φυτό, αλλά χωρίς την περιοριστική επίδραση του μπλε που κρύβει τον χλωροπλάτη για να τον προστατεύει από τον μεσημεριανό ήλιο. Επομένως, το κόκκινο είναι πολύ αποτελεσματικό στην παραγωγή ταχέως αναπτυσσόμενων ψηλών και δυνατών φυτών και πράγματι παράγει μερικούς από τους πιο εντυπωσιακούς ρυθμούς ανάπτυξης ύψους και πλάτους στελέχους στα φυτά.


Δες το βίντεο: Tanacetum balsamita (Νοέμβριος 2022).