Mengukur Laju Fotosintesis

Tanpa kehidupan fotosintesis seperti yang kita tahu tidak akan ada. Ini perlu merenung sesaat ...

Tidak akan ada biologi tanpa fotosintesis. Biomassa tanaman adalah makanan dan bahan bakar untuk semua binatang. Tanaman adalah produsen utama. Organisme ini menakjubkan mampu menangkap energi dari sinar matahari dan memperbaikinya dalam bentuk energi kimia potensial dalam senyawa organik. Senyawa organik yang dibangun dari dua bahan baku prinsip, karbon dioksida dan air (yang merupakan sumber hidrogen).Senyawa ini stabil dan dapat disimpan sampai diperlukan untuk proses kehidupan. Oleh karena itu hewan, jamur dan non-fotosintesis bakteri bergantung pada ini untuk pemeliharaan kehidupan.

Tapi bagaimana kita bisa mengukur tingkat di mana fotosintesis berlangsung? 

Jumlah yang membingungkan pikiran. Sebuah hektar (misalnya lapangan 100 m dengan 100 m) gandum dapat mengkonversi sebanyak 10.000 kg karbon dari karbon dioksida ke dalam karbon gula dalam setahun, memberikan hasil total 25.000 kg gula per tahun.

Ada total 7000 10 x ⁹ ton karbon dioksida di atmosfer dan perbaikan fotosintesis 100 x 10 ⁹ ton per tahun. Jadi 15% dari total karbon dioksida di atmosfer bergerak ke organisme fotosintesis setiap tahun.

Ada beberapa metode penting yang harus menghitung laju fotosintesis. Ini termasuk:

1) Mengukur penyerapan CO ₂

2) Mengukur produksi O ₂

3) Mengukur produksi karbohidrat

4) Mengukur peningkatan massa kering

Sebagai persamaan untuk respirasi hampir kebalikan dari satu untuk fotosintesis, Anda akan perlu memikirkan apakah fotosintesis mengukur metode sendiri atau apakah mereka mengukur keseimbangan antara fotosintesis dan respirasi.

Menggunakan 'alga amobil' - Sangat mudah dan akurat untuk mengukur laju fotosintesis dan respirasi menggunakan alga amobil dalam larutan hidrogen karbonat indikator - dikenal sebagai teknik 'bola alga'. Baca protokol penuh pada menggunakan ganggang immobilsed untuk mengukur fotosintesis .

Menggunakan sebuah IRGA - Serapan CO ₂ dapat diukur dengan cara yang IRGA (Infra-Red Analyser Gas) yang dapat membandingkan CO ₂ konsentrasi gas yang lewat ke dalam ruang yang mengelilingi sebuah daun / tanaman dan CO ₂ meninggalkan ruangan.

Menggunakan CO ₂ Monitor - Lebih sederhana, Anda bisa menempatkan tanaman dalam kantong plastik dan memantau CO ₂ konsentrasi dalam tas menggunakan CO ₂ monitor. Tentu, tanah dan akar TIDAK harus dalam tas (karena mereka bernafas). Atau, Anda bisa menempatkan beberapa Solusi Indikator Bikarbonat dalam tas dengan tanaman dan menonton perubahan warna. Ini terbaik akan dilakukan dengan bagan warna referensi untuk mencoba membuat akhir-titik kurang subyektif. Ini bisa memberikan perbandingan antara beberapa tanaman. Ada kesulitan dengan metode ini, karena saya yakin Anda dapat menghargai. Luas daun tanaman harus diukur sehingga Anda dapat mengkompensasi ukuran tanaman. Udara atmosfir hanya 400ppm CO ₂ , sehingga tidak ada banyak CO ₂ untuk memantau dan tanaman akan segera kehabisan CO ₂ untuk memperbaiki.

Oksigen dapat diukur dengan menghitung gelembung berevolusi dari pondweed, atau dengan menggunakan aparat Audus untuk mengukur jumlah gas berevolusi selama periode waktu. Untuk melakukan hal ini, tempatCabomba pondweed dalam yang terbalik jarum suntik dalam bak air yang terhubung ke tabung kapiler (Anda juga dapat menggunakan Elodea , tapi kita menemukan Cabomba lebih dapat diandalkan). Taruh gulma dalam larutan NaHCO ₃ solusi. Anda kemudian dapat menyelidiki jumlah gas yang dihasilkan pada jarak yang berbeda dari lampu. Baca protokol lengkap tentang cara untuk menyelidiki fotosintesis menggunakan pondweed .

Ada metode kasar di mana disk dipotong dari satu sisi daun (menggunakan penggerek gabus terhadap bung karet) dan ditimbang setelah pengeringan. Beberapa hari (atau bahkan minggu kemudian), disk yang dipotong dari bagian lain dari daun, dikeringkan dan ditimbang. Peningkatan massa dari disk merupakan indikasi dari massa ekstra yang telah disimpan dalam daun. Hal ini sangat sederhana untuk dilakukan dan memungkinkan Anda untuk menyelidiki tanaman yang tumbuh di alam liar. Namun, Anda mungkin bisa memikirkan beberapa ketidakakuratan metode ini.

Massa kering sering dipantau dengan teknik 'panen seri' di mana beberapa tanaman dipanen, dikeringkan sampai berat konstan dan ditimbang - ini diulang selama masa percobaan. Jika Anda panen beberapa tanaman dan merekam berapa banyak massa yang mereka telah mengumpulkan Anda akan memiliki ukuran yang akurat dari fotosintesis kelebihan atas dan di atas respirasi yang telah terjadi. Seperti metode yang paling, Anda perlu beberapa tanaman sehingga Anda memiliki pengukuran mereplikasi dan Anda dapat menemukan rata-rata dan deviasi standar jika perlu.

Tingkat decolourisation dari DCPIP dalam Reaksi Hill adalah ukuran tingkat terang-membutuhkan tahapan fotosintesis



MENGUKUR LAJU FOTOSINTESIS DENGAN CAKRAM DAUN

Ini SAPS sumber pengajaran menyediakan cara yang menyenangkan bagi siswa untuk mendapatkan tangan-pada saat menyelidiki fotosintesis, menggunakan prosedur yang mudah diukur dan dapat diandalkan.

Siswa meninju cakram kecil dari daun, dan mengambang mereka dalam jarum suntik larutan natrium hidrogen karbonat. Setelah gas berevolusi oleh fotosintesis, cakram daun naik dan turun.

Siswa dapat membandingkan laju fotosintesis di bawah sinar matahari dan tanaman teduh dan pada intensitas cahaya yang berbeda, di antara berbagai faktor lainnya. Setelah diperkenalkan kepada protokol dasar, siswa dapat dengan mudah mengembangkan penyelidikan mereka sendiri.

Daun yang cocok meliputi kotiledon brassica dan bayam segar. Untuk membandingkan fotosintesis di bawah sinar matahari dan bayangan-diadaptasi tanaman, kami sarankan membandingkan pelargonium dan daun aspidistra. Permukaan daun harus halus (hindari tanaman dengan daun berbulu), dan tidak terlalu tebal.

Sumber daya ini meliputi pengajaran dan catatan teknis, panduan bagi siswa digambarkan ', dan lembar pertanyaan siswa. 

DAPATKAH DAUN MENSISNTESIS PATI DALAM GELAP

Protokol ini menawarkan teknik alternatif untuk mengukur produksi pati dalam tanaman, berdasarkan pada teknik 'daun disk' yang populer. Daripada menggunakan daun utuh, siswa pukulan cakram kecil dari daun, dan menggunakan ini sebagai dasar untuk uji pati.

Siswa mulai dengan mengukur produksi pati dengan cakram daun hijau dalam gelap dan terang. Selain itu, mereka akan mengukur produksi pati dalam daun hijau disimpan dalam gelap, sementara mengambang dalam larutan glukosa. Siswa dapat memperpanjang eksperimen dasar, dengan mengulangi prosedur dengan cakram yang diambil dari daerah putih daun. Siswa kemudian melakukan uji pati dengan menggunakan yodium.Hasilnya akan mendorong siswa untuk berpikir secara lebih rinci tentang peran klorofil, biji-bijian pati, dan sel tanaman.

Ada sejumlah keuntungan menggunakan cakram daun kecil daripada daun utuh untuk penyelidikan dengan tanaman. Ini termasuk

• siswa dapat menggunakan cakram beberapa sampel mereka, sehingga mendorong replikasi
• perbandingan langsung pengobatan eksperimental yang berbeda dari cakram lebih mudah dilakukan dalam skala kecil
• tingkat dinilai intervensi eksperimental dapat dirancang untuk menyediakan struktur ketat terhadap keterampilan berpikir balik penyelidikan (misalnya bandingkan glukosa / air: terang / gelap: cakram dari daun hijau / disc dari daun putih dll)

Siswa mulai dengan membandingkan produksi pati dalam cakram daun dari daun hijau, di bawah tiga kondisi yang berbeda:

• Dish A - cakram daun hijau ditempatkan pada air dalam cahaya terang selama 24 jam
• Dish B - cakram daun hijau ditempatkan di atas air dalam gelap selama 24 jam
• Dish C - cakram daun hijau ditempatkan pada larutan glukosa dalam gelap selama 24 jam 

Mengambang daun terbalik (up side stomata) harus memungkinkan masuknya karbon dioksida maksimal.

Siswa kemudian harus membuat prediksi tentang produksi pati yang mereka harapkan di bawah kondisi yang berbeda. 

Hasil berikut akan diharapkan dari uji pati: 

• Dish A (cakram daun hijau, di atas air, dalam cahaya) - cakram memberikan warna biru-hitam saat diuji untuk pati. Mereka berperilaku seperti yang diharapkan untuk seluruh daun, dengan memproduksi pati dalam terang.
• Dish B (cakram daun hijau, di atas air, dalam gelap) - cakram memberikan warna kecoklatan saat diuji untuk pati. Ini menunjukkan mereka juga berperilaku seperti yang diharapkan untuk seluruh daun dan tidak membuat pati dalam gelap.
• Dish C (cakram daun hijau, dengan glukosa, dalam gelap) - cakram menunjukkan biru-hitam di tepi cakram dan kurang gelap (atau bahkan kecoklatan) menuju pusat. Hasil ini mungkin akan mengejutkan siswa. Hal ini menunjukkan bahwa cakram menyerap glukosa, mentranslokasi itu dari sel ke sel dan mengubah glukosa dengan pati. Pati terbentuk tercepat di tepi disc, membenarkan glukosa yang diserap melalui tepi dipotong, bukan melalui stomata atau permukaan daun.

Siswa kemudian dapat mengulangi protokol ini, menggunakan cakram yang diambil dari bagian putih dari beraneka ragam Pelargonium . Sekali lagi, mereka harus memprediksi hasilnya.

Siswa akan menemukan bahwa cakram daun putih, mengapung di atas air dan meninggalkan dalam terang, tidak akan membuat pati. Demikian pula, cakram daun putih mengapung di larutan glukosa dalam gelap juga akan tidak membuat pati.

Kami menerima bahwa sel pelargonium putih tidak dapat memproduksi tepung karena mereka tidak memiliki klorofil, tetapi mengejutkan beberapa bahwa cakram putih tidak dapat membuat pati bahkan ketika glukosa telah ditambahkan. Jelas ini sel darah putih kurang butir pati serta kloroplas berfungsi.

Hasil ini mungkin pelajaran bagi siswa (dan guru!) Untuk menjadi skeptis, sebagai percobaan muncul sebagai palsu bukti klasik, diberikan dalam mungkin setiap buku teks GCSE, pati tidak terbentuk ketika klorofil tidak ada. Sel-sel tertentu tidak akan mampu membuat pati bahkan jika klorofil ada di sana. Hal ini juga membantu menekankan tahapan yang berbeda dalam proses sintesis pati.

Jika anda melihat diagram buku teks khas dari 'sel tumbuhan umum', Anda akan menemukan butir pati serta kloroplas. Tak satu pun dari ini sangat penting untuk semua sel tumbuhan, dan plastida lainnya dapat hadir.Plastida adalah membran-terikat organel sel tanaman, dengan asal-usul prokariotik kemungkinan. Mereka memiliki DNA mereka sendiri dan berkembang biak sebagai pro-kecil plastida pada tahap awal dalam meristem tanaman, kemudian membedakan sebagai sel matang. Etioplasts adalah plastida berwarna dengan kapasitas untuk menjadi kloroplas dalam terang (pada tumbuhan tingkat tinggi sebagian besar, sintesis klorofil adalah cahaya-dimediasi). Kloroplas semuanya mengandung butir pati beberapa stroma mereka, serta tilakoid di grana tersebut. Amyloplasts merupakan karakteristik dari akar, batang jaringan penyimpanan (seperti umbi batang) dan kotiledon tetapi absen dari daun. Umumnya amyloplasts tidak mampu menjadi hijau dalam terang, meskipun orang-orang dari umbi kentang (batang) adalah pengecualian. Chromoplasts adalah plastida khusus yang menyimpan zat berwarna, terutama minyak (karoten ß misalnya wortel dan kelopak bunga kuning).

Pelargonium zonale memiliki beberapa bentuk mutan berhiaskan variegations keturunan sel karakteristik. Ini adalah 'geranium' kelas dan mudah diperbanyak sebagai stek. Daerah putih memiliki plastida eksklusif putih - mutan untuk kapasitas mereka untuk membuat baik klorofil dan (ternyata) pati. Asal usul daerah-daerah yang tidak memiliki kloroplas hijau fungsional dalam jaringan primordial. Karena organisasi meristem, bercak putih pada daun mungkin pusat atau perifer. Pelargoniums beraneka ragam seperti umumnya menghasilkan cabang mutan yang 'kembali' - ini adalah baik semua putih atau hijau semua. Kedua jenis akan terus sebagai stek 'benar' untuk bentuk baru mereka, tapi hanya hijau akan bertahan hidup, sebagai stek benar-benar putih tidak memiliki alat 'makan' sendiri.

Berguna referensi: Kirk JTO & Tilmey-Bassett RAE (1967) The plastida: kimia, struktur, pertumbuhan dan warisan mereka Freeman & Co, London dan San Francisco

Stephen Tomkins, Homerton College, Cambridge