绿色植物光合作用和呼吸作用的比较实验

同学们可能都知道光合作用和呼吸作用是两个截然不同的生理过程。二者是对立统一的关系。也就是说它们既是相互对立的矛盾的两个方面，又是相互依存相互统一的代谢过程。通过以下的实验，你对这个问题会有更进一步的了解。
     实验一：光合作用吸收二氧化碳，呼吸作用放出二氧化碳。这个实验是根据溴麝香草酚蓝指示剂的变色反应来验证二氧化碳的存在。它的变色范围是：酸性为黄色，中性为绿色，碱性为蓝色。溴麝香草酚蓝简称BTB。该指示剂的配方是：将0.1克BTB溶于500毫升20％的酒精中，呈橙色。
     1.实验与结果：
    （1）取4只广口瓶，编号A、B、C、D，均装满自来水，再各加入4—5滴BTB指示剂，这时溶液呈蓝色。如果不呈蓝色，可加少量稀氨水调至蓝色。这里四瓶深液均为碱性。
    （2）将玻璃管插入A瓶，用口吹气，使溶液由蓝变绿。而后放入水生植物（金鱼藻等），再盖瓶盖。B瓶装置方法开始同A瓶相同，但后来不放水生植物。装置完毕，将A、B二瓶同时都放在阳光下，观察溶液颜色的变化。结果：20—30分钟后，A瓶液由绿变蓝，B 瓶溶液颜色不变（这时请做好记录，并思考变色和不变的原因）。
    （3）C瓶装置方法完全同A瓶，D瓶装置方法完全同B瓶。装置完毕，将 C、D二瓶同时用黑纸或报纸包住，放于黑暗处，次日观察。结果：C瓶溶液由原来的绿色变成了黄色，D瓶溶液颜色未变（请再做记录、思考）。
    2.分析讨论：
     （1）用玻璃管往瓶内吹气，该气内含二氧化碳（CO2）较多。二氧化碳溶于水，生成碳酸（H2CO3），结果使液变为中性，所以呈绿色。
     （2）由于A瓶中的绿色水生植物，在阳光下进行光合作用，吸收了溶液中的二氧化碳。液中的碳酸又不断分解，产生二氧化碳。二氧化碳再被光合使用利用。这样连续进行的结果，溶液中的碳酸就越来越少，溶液就慢慢变成了碱性，所以其颜色就由绿变蓝。B瓶是作为该实验的对照，它虽然和A 瓶的处理方法完全相同，但由于瓶内无绿色植物，不可能有光合作用，溶液中的二氧化碳和碳酸都不会减少，酸碱性不变，所以其颜色也不变。从A、B二瓶溶液颜色变与不变的结果，足以证明光合作用是吸收了二氧化碳。
     （3）C瓶中的绿色水中植物，由于在黑暗处，光合作用停止，不吸收二氧化碳。而该植物的呼吸作用则照常进行，不断放出二氧化碳，因此溶液中的碳酸就逐渐增多，溶液就慢慢变成了酸性，其颜色由绿变黄。D瓶作为该实验的对照，它虽然和C 瓶的处理方法相同，但由于内无植物，不能进行呼吸作用，溶液内二氧化碳和碳酸都不会增多，酸碱度不变，所似其颜色也不变。C、D二瓶的对照实验，证明植物呼吸作用是放出了二氧化碳。
    实验二：光合作用放氧，呼吸作用吸氧。这个实验是根据两个化学反应来设计的。在水中，氯化锰（MnCl2）与氢氧化钠（NaOH）反应，生成氢氧化亚锰［Mn（OH）2］的白色胶状沉淀。如果水中有氧，则氢氧化亚锰被氧化为氢氧化锰［Mn（OH）3］的棕褐色沉淀。1.实验与结果：
     （1）取两个广口瓶，编号 A、B，均装满自来水，各放入等量的水生绿色植物（金鱼藻、眼子菜等），加盖。
     （2）将A瓶置于阳光下，B瓶置于黑暗处。
     （3）30 分钟后，开盖，取出绿色植物。然后二瓶各加入 1％的氯化锰（MnCl2）8—10滴和4％的氢氧化钠（NaOH）8—10滴，加盖，观察颜色。
     （4）结果：A瓶色深，产生红褐色至棕黑色的沉淀多。B瓶色浅，产生的红褐色至棕黑色的沉淀少。2.分析讨论：因 A瓶中的绿色植物在阳光下进行光合作用，放出了氧气，所以含氧量增加，使氢氧化亚锰氧化为氢氧化锰，故颜色深，棕褐色沉淀多。而B瓶内的绿色植物，未见阳光，不能进行光合作用，不放氧。该植物能照常进行呼吸作用，却吸收了原来在自来水中的氧，因此B瓶溶液中残留的氧极少，所以产生的氢氧化锰很少，故色浅，棕褐色沉淀很少。实验证明光合作用放出的是氧，呼吸作用吸收的是氧。实验三：光合作用需要阳光并合成有机物，呼吸作用不需阳光而分解有机物。在做这个实验的前几天，派两位同学到附近的坑塘里，采集一些鲜绿色的水绵，放进两个装满清水的烧杯里。一个放在阳光下培养，另一个放在黑暗处培养，三至五天后进行实验。
      1.实验与结果：
     （1）取二试管，编号 A、B，各加入一些酒精（约三分之一试管）。A管中放进少许阳光下培养的水绵，B 管中放进少许黑暗处培养的水绵。两管同时隔水加热，脱去叶绿素。
     （2）从A、B二管中各取出一点脱去叶绿素的水绵，分别放在两张玻璃片上，然后各滴少许碘酒，加盖片，接着在盖片一侧滴清水，再从另一侧用滤纸吸收。最后用低倍镜镜检。
     （3）结果：在显微镜上看到A管水绵叶绿体中的淀粉核呈蓝色，B管水绵叶绿体中的淀粉核不呈蓝色。2.分析讨论：淀粉有遇碘变蓝的特性。A 管中是阳光下培养的水绵，它进行光合作用，合成了有机物（淀粉），贮存在叶绿体内的淀粉核中。所以此核遇碘变成了蓝色；B 管中是在暗处培养的水绵，因其缺乏阳光，不能进行光合作用制造有机物（淀粉），而它的呼吸作用在暗处照常进行，其结果是消耗（分解）尽了原来贮存的有机物（淀粉），所以淀粉核内没有粉淀，遇碘不会发生蓝色反应。这个实验证明了绿色植物的光合作用需要在阳光下进行，最终合成有机物；呼吸作用不需要阳光，最终是分解了有机物。