光合作用是植物和某些細菌中的一個重要過程,它利用太陽能將二氧化碳和水轉化為有機物質和氧氣。這個過程可以分為兩個主要階段:光能吸收和化學反應。
第一階段是光能吸收。植物細胞中存在葉綠素這種重要的色素分子,葉綠素能夠吸收來自太陽光的能量,並將其轉化為電子的高能態。當葉綠素吸收光子後,它的電子會變得非常興奮,這就是光能吸收的起點。
接下來,進入第二階段:化學反應。在這個過程中,高能態的電子將通過一系列複雜的酶和蛋白質傳遞鏈進行運輸。在這條電子傳遞鏈中,能量逐步釋放並用於推動葡萄糖合成等生化反應。同時,氧氣也會在這個過程中釋放出來,供我們呼吸。
現在,讓我們來談談DCPIP(二氯苯酚藍)在探討光合作用原理時的應用。DCPIP 是一種在生物學實驗中常用的指示劑,特別用於測量光合作用速率。它的工作原理基於其與電子傳遞鏈之間的交互作用。
在光合作用過程中,當光能吸收到葉綠素並將其電子興奮時,這些高能態的電子會進入電子傳遞鏈。如果將DCPIP引入系統中,它會與電子傳遞鏈中的電子進行交互,並接收這些電子。當DCPIP接收到電子後,它會由藍色還原狀態轉變為無色氧化狀態。
測量這個過程的速率,可以幫助我們了解光合作用的進行情況。光合作用速率通常與光照強度、溫度和植物的健康狀況等因素相關。透過對DCPIP的變化進行觀察和計量,我們可以更深入地研究光合作用的調節和效率。
總結來說,光合作用反應是一個複雜而重要的過程,它利用葉綠素吸收太陽能,將其轉化為化學能,最終產生有機物質和氧氣。而DCPIP則是一種在研究光合作用時常用的工具,通過觀察其與電子傳遞鏈的交互作用,我們可以更好地了解光合作用的機制和影響因素。
(1)手不能觸碰cuvette的透光區,以免影響實驗的精確度
(2)好的cuvette只有一部份光線被塑膠吸收
(3)一部分光線會被要檢測的液體吸收掉
(4)T=穿透率(穿透液體的光線數/燈源發射出的光線數),Abs.(吸收值)=-logT
(5)當Abs≥2時,實驗數據已不準確
(6)在機器的卡槽內可插入會發射出不同波長光源的燈卡
(7)Abs與濃度的關係(在吸收長度及光通過之長度固定時,Abs與樣品的濃度成正比的關係)
但如果要準確知道紅墨水最適合的波長時(或一開始就不知樣品適合之波長時),就要做全光譜掃描。
將樣品放入全光譜儀掃描後可得右圖:由畫面上可到紅墨水的吸收光譜:紅墨水樣品最適合的波長為530 nm,而它的吸光值是0.38 Abs ( 畫面上有些凌亂的條紋為儀器貼模不平整所造成的 )
材料
紅莧菜
紅莧菜中含有大量的葉綠體。在此實驗中,我們不用太擔心紅莧菜會發生煮湯時湯色變紅等類似情況,因為花青素儲存在紅莧菜細胞中的液泡內,不容易外滲。
0.05% DCPIP
DCPIP的氧化態呈現藍色,還原態則是無色。當光反應進行,DCPIP會被還原呈無色,使我們容易觀測光反應。
1mM DCMU
DCMU有抑制電子傳遞的效果,在光合作用中,可以抑制光反應的順利進行。
0.5M 蔗糖液
0.5M蔗糖液為葉綠體的等張溶液,如果改為加水,水為葉綠體的低張溶液,葉綠體會被脹破,不利實驗進行。
實驗步驟
分離葉綠體
稀釋葉綠體至吸光值0.4~0.6
加入100μl DCPIP混合均勻,測量於590nm的吸光值
直到照光時間達到120秒,吸光值才有顯著的下降,可能是因為590nm不在光合色素較佳的吸收波長範圍
隨著照光時間的加長,吸光值持續下降,表示氧化態藍色DCPIP有部分被光反應還原成無色的還原態,光反應效率佳。
除了照光30秒紀錄的吸光值,其餘時間紀錄的吸光值皆相同。我們推測DCMU發揮了效用,使光反應不易進行。30秒測出的數據可能是在尚未關好光譜儀上蓋時,測量吸光值所致。
照光後,吸光值有下降,但與未加DCMU的照光組相比,這組吸光值減少的量較少。我們推測DCMU仍有抑制光反應進行,只是因為濃度低而使抑制效果不顯著。