实验3_光和K__对气孔运动的调节
实验一 钾离子对气孔开度的影响
实验一钾离子对气孔开度的影响
一原理：
气孔运动与保卫细胞积累K+有着非常密切的关系，Na+也可以替代K+促使气孔开放，但不如K+有效。
保卫细胞质膜上具有光活化H+泵ATP酶不断水解ATP，把H+分泌到细胞壁的同时，把外边的K+等离子转移进入保卫细胞，从而降低细胞水势，保卫细胞吸水促使气孔张开。
二材料、仪器设备及试剂：
1. 实验材料：新鲜蚕豆或菠菜叶片
2. 仪器设备：显微镜，温箱，镊子，剪刀，载玻片，盖玻片，培养皿
3. 试剂：0.5%KNO3溶液，0.5%NaNO3溶液，蒸馏水
三实验步骤：
1. 取3个培养皿分别作编号，分别放入15ml的0.5%KNO3溶液，0.5%NaNO3溶液，蒸馏水
2. 撕取蚕豆叶片表皮分别放入上述3个培养皿中
3. 将3个培养皿放入25摄氏度温箱中，保温30min
4. 取出培养皿置于人工光照下30min
5. 分别取出叶片表皮放在载玻片上，制作临时装片在显微镜下观察气孔开度
四实验结果：。
光合作用中的气孔调控与光合速率
学习收获和展望
01
通过学习光合作用中的气孔调 控与光合速率，我们深入了解 了植物光合作用的机制和影响 因素。
02
掌握气孔调控在光合作用中的 重要性，有助于我们更好地理 解植物生长和发育的过程，为 农业生产提供理论支持。
03
在未来，随着研究的深入，我 们有望发现更多影响气孔调控 和光合速率的内外因子，进一 步揭示光合作用的奥秘。
03
不同植物的光饱和点不同，因此需要根据植物的特性选择合适的光照强度，以 最大化光合效率。
温度对光合速率的影响
温度是影响光合速率的另一个重要因素。在适宜的温度范 围内，随着温度的升高，光合速率也会相应增加。这是因 为温度影响酶的活性，进而影响光合作用的进行。
当温度过高或过低时，光合速率会降低。这是因为高温会 导致酶失活，而低温则会使植物代谢减缓。
04
光合速率的调控因素
光照强度对光合速率的影响
01
光照强度是影响光合速率的重要因素之一。在一定范围内，随着光照强度的增 加，光合速率也会相应增加。这是因为光照强度直接决定了植物吸收光能的效 率，进而影响光合作用的进行。
02
当光照强度超过一定阈值时，光合速率不再增加，这是因为植物已经达到光饱 和点。此时，过多的光照反而会导致光抑制，对植物造成伤害。
实验步骤和操作Βιβλιοθήκη 1. 准备实验材料选取健康、生长状况一致的植物样本，进行预处理 。
2. 设置实验组与对照组
设置不同光照强度下的实验组，每组需包含至少3个 重复样本。
3. 测定初始气孔开度
使用显微镜观察并记录初始气孔开度。
实验步骤和操作
4. 光合作用测定
将植物样本放入光合仪中，设定不同的光照 强度，测定各组的光合速率。
实验3_光和K__对气孔运动的调节解析
注意：目镜测微尺刻度的大小是随显微镜放大的倍数而不同的， 必须用物镜测微尺来决定放大时目镜测微尺刻度的大小。
2. 实验器材
（1） 材料：蚕豆叶（洗净） （2） 仪器：显微镜、物镜测微尺 （3） 试剂：无水乙醇、胶棉液
3. 实验步骤
➢ 取3 个培养皿编号，分别放入15ml 0.5%KNO3、 0.5%NaNO3、蒸馏水。
➢ 撕蚕豆叶下表皮分别放入3 个培养皿。 ➢ 将3 个培养皿放入人工光照条件下，保温1 小时。 ➢ 分别取出叶表皮放在载玻 片上，盖上盖玻片，在显微 镜下观察气孔的开度。
开度
4. 数据记录及处理
• 吸水后，作用于外壁上的 （净）压力通过微纤丝传到 内壁，成为作用于内壁、背 离气孔口方向的拉力
实验目的
1 掌握测定气孔密度和开度的方法； 2 学会分析外界因素对气孔运动的调节； 3 学会利用物镜测微尺标定目镜测微尺及测定视野
直径的方法。
（Ⅰ）气孔状态的观察
1、 实验原理
1) 印迹法 原理：以有机物质的溶胶涂在植物的表面，胶体风干后就凝成薄膜，这 层膜就印有表皮组织各细胞的边界痕迹。除用来观察气孔状况外，还 可用于观测植物表皮上的细胞、茸毛以及蜜腺、蜜盘、刺鳞片等。 优点: 非破坏性取样，方便快捷； 缺点: 边界痕迹不明显的样品印迹模糊，凹陷气孔难以取到印迹，清晰 薄膜制作有难度。
实验三 气孔状态观察及K+对气孔 开度的影响
• 长7-40μm (H2O-0.54nm; CO2-0.46nm)
• 多数植物下表皮气孔数 目多于上表皮。
肾型： 双子叶植物,
实验 2 气孔运动的观察及钾离子对气孔开度的影响
实验2 气孔运动的观察及钾离子对气孔开度的影响一、实验目的1、了解气孔的运动情况。
2、了解钾离子对气孔开度的影响。
二、实验原理气孔的开闭运动是由组成气孔器的两个保卫细胞的膨压控制的，将叶片表皮放在高渗溶液中，保卫细胞失水，气孔关闭；置换成低渗溶液后，保卫细胞吸水，气孔开启。
气孔的开闭运动可在显微镜下直接观察。
保卫细胞的渗透系统可由钾离子所调节，无论是环式或非环式光合磷酸化都可形成ATP，A TP不断供给保卫细胞膜上的H+—泵作功，使保卫细胞中的H+泵出，并从周围表皮细胞吸收钾离子，降低保卫细胞的水势，使保卫细胞吸水，气孔张开。
三、实验材料、试剂与工具材料与试剂：鸭跖草、5％甘油溶液、1%KNO3溶液、1％NaNO3溶液、等渗蔗糖水工具：有光源的显微镜1台、载玻片与盖玻片若干、尖头镊子1把、滴管、刀片、吸水纸四、实验步骤1、取一片鸭跖草叶片，用尖头镊子撕取一小片下表皮，浸入有水滴的载玻片上，盖上盖玻片后立即在显微镜下观察。
2、尽可能找到开得最大的气孔观察。
3、在盖玻片的一端用滤纸吸去水，而从另一端滴上5％甘油溶液，使甘油溶液取代水，再次观察同个气孔开启关闭的情况。
4、在盖玻片的一端用滤纸吸去甘油，而从另一端滴上水，使水取代甘油溶液，再次观察同个气孔开启关闭的情况。
观察完毕后取下载玻片。
5、取三个培养皿编号，分别放入2－3ml的1%KNO3溶液，1％NaNO3溶液和等渗蔗糖水中。
6、用尖头镊子撕取几小片鸭跖草叶片表皮分别放入上述3个培养皿中。
7、把3个培养皿放入灯光下照30分钟，分别取出叶表皮，加盖玻片，在显微镜下观察气孔的开度。
五、实验现象与结果气孔运动的观察:一开始在清水中的时候气孔是打开状态的,后来加入甘油，放置一段时间，气孔稍微关闭了,最后再次加入清水放置一段时间气孔再次打开并且开度与刚开始在清水中的差不多。
钾离子对气孔开度的影响:钾离子溶液中的气孔开度最大,其次是钠离子溶液,开度最小的是蔗糖等渗溶液。
实验三-钾离子对气孔开度的影响
【措施提醒】
根据原理和目旳，选择合适旳材料用具， 设计试验，验证气孔开放对光旳需要
以及对K+以及对K+旳需要。并根据设计旳 试验环节进行试验，注意观察不同处理下
气孔旳开度。
要求：
画出气孔旳示意图（气孔开或闭）！ 试分析影响气孔开闭还有哪些原因？
硅胶层析板旳制作
将3－4块载玻片洗净，晾干备用。 称取1克G型层析用硅胶，置入小烧杯中，
用吸量管量取4mL CMC溶液，与硅胶迅速 搅匀（1分钟左右）。 用药勺取上述1mL液体倒在载玻片上，并涂 满整个载玻片，共可制备3－4片。 将载玻片小心交至老师处，以备下次试验 用。
试验三 钾离子对气孔开度旳影响
【试验目旳】
⑴ 验证气孔开放旳K+吸收学说。 ⑵ 观察光和不同离子对气孔开度旳影响。
狭义上常把保卫细胞之间形成旳凸透镜状旳小孔 称为气孔。保卫细胞区别于表皮细胞是构造中含 有叶绿体，只是体积较小，数目也较少，片层构 造发育不良，但能进行光合作用合成糖类物质。 有时也伴有与保卫细胞相邻旳2—4个副卫细胞。 把这些细胞涉及在内是广义旳气孔（或气孔器）。 紧接气孔下面有宽旳细胞间隙（气室）。气孔在 碳同化、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中，成为空 气和水蒸汽旳通路，其经过量是由保卫细胞旳开 闭作用来调整，在生理上具有主要旳意义。
【试验原理】
在光下，保卫细胞质膜旳H＋－ATPase被活化，利用 ATP水解所释放旳能量将H＋泵到保卫细胞外，使细胞膜外 侧带正电，内侧带负电，形成跨细胞膜旳电压；在这一电压 旳驱动下，钾离子经过膜上旳钾离子通道进入细胞，使细胞 内细胞液浓度增长，降低保卫细胞旳渗透势；从而使保卫细 胞吸水膨胀，气孔开放。
细胞生物学实验指导
新鲜菠菜。
三、 试剂：
0.35 mol/L氯化钠，0.01％吖啶橙（acridine orange）。
实验方法：
1. 选取新鲜的嫩菠菜叶，洗净擦干后去除叶梗和粗脉，称30 g于 150 ml 0.35 mol/L氯化钠溶液中，装入组织捣碎机。
2. 利用组织捣碎机低速（5000r/min）匀浆3-5 min。
3. 分别在另外8种等渗溶液中进行同样实验（步骤同上）。
实验结果：
将观察到现象列入下表，对实验结果进行比较和分析。
不同低渗溶液下的溶血现象
试管编号 是否溶血 时间 结果分析
1. 10 ml 氯化钠 + 1 ml 稀释羊血
2. 10 ml 氯化铵 + 1 ml 稀释羊血
3. 10 ml 醋酸铵 + 1 ml 稀释羊血
实验结果：
描述并记录实验结果。
实验二 叶绿体的分离与荧光观察
叶绿体是植物细胞所特有的能量转换细胞器，光合作用就是在叶绿体中进行的。由于具有这一重要功能，所以它一直是细胞生物学、遗传学和分子生物学的重要研究对象。叶绿体是植物细胞中较大的一种细胞器，利用低速离心即可分离集中进行各种研究。
实验目的：
（一）原理
气孔复合体由一对保卫细胞（有的有副卫细胞）组成，组成气孔的保卫细胞对光、温度、湿度、CO2等环境因子以及一些植物激素非常敏感。保卫细胞接收信号后，经过胞内信号转导，保卫细胞渗透势变化引起保卫细胞吸水或失水，使气孔开放或关闭，而K+是调节保卫细胞渗透势的重要物质，因此气孔的运动伴随着K+的迁移，如在光下，K+大量进入保卫细胞，渗透势下降，细胞吸水，气孔张开，反之，气孔关闭。
实验五K+对气孔开度的影响
实验五K+对气孔开度的影响实验五、K+ 对气孔开度的影响【实验目的】观察K+在气孔开张中的作用，加深对“气孔运动——K+积累学说”的理解。
【实验原理】“气孔运动——K+积累学说”认为气孔运动主要是例子调节保卫细胞渗透系统的缘故，在光下植物保卫细胞叶绿体通过光合磷酸化合成ATP，活化了质膜H+-ATP酶，保卫细胞主动吸收离子，引起保卫细胞渗透势下降，细胞吸水膨胀，从而使气孔张开。
【实验步骤】1. 取3个培养皿（或小烧杯）编号，分别放入0.05mol/L KNO3溶液，0.05mol/L NaNO3和蒸馏水。
2. 取蚕豆叶片或紫鸭跖草叶片，剪成大小相近的小片，分别取4—5片放入上述3个培养皿中。
3. 将3个培养皿置于人工气候箱内，温度25℃，光强4000lx，培养1h~2h。
4. 用镊子撕取叶片下表皮放在载玻片上，加盖玻片，在显微镜下观察气孔的开度，随机测量10个气孔的内径，取平均值。
【注意事项】1 夜间大部分气孔关闭，早晨光照不足以使气孔开放，此时气孔处于待开放状态，所以最好在上午7:00-8:00取材，或者可将盆栽材料在实验前暗培养48h以上，以使绝大多数气孔关闭。
2 气孔保卫细胞对钠钾离子的吸收是一个耗能过程，需要时间，有研究认为2.5-3h为宜，并且实验浸泡时间要求一致。
3 实验过程中，气孔会随处理时间的延长呈有节律的开闭，可能会影响实验效果。
4 由于水的水势较高，容易使保卫细胞吸水打开，所以以蒸馏水作为对照时如果处理时间较短可能会出现气孔开度大于钠钾离子处理的情况，因此可以用等渗溶液代替蒸馏水。
5 观察材料要生长一致，最好用同一叶片。
6 KNO3、NaNO3用摩尔浓度，而不是百分比浓度，确保两种溶液水势相同。
现代植物生理学重点课后题答案
第一章植物细胞的亚显微结构和功能一、名词解释流动镶嵌模型与单位膜模型一样，膜脂也呈双分子排列，疏水性尾部向内，亲水性头部朝外。
但是，膜蛋白并非均匀地排列在膜脂两侧，而是有的在外边与膜脂外表面相连，称为外在蛋白，有的嵌入膜脂之间甚至穿过膜的内外表面，称为内在蛋白。
由于膜脂和膜蛋白分布的不对称，致使膜的结构不对称。
膜具有流动性，故称之为流动镶嵌模型。
共质体也叫内部空间，是指相邻活细胞的细胞质借助胞间连丝联成的整体。
质外体又叫外部空间或自由空间，是指由原生质体以外的非生命部分组成的体系，主要包括胞间层、细胞壁、细胞间隙和导管等部分。
二简答题1.原核细胞和真核细胞的主要区别是什么？原核细胞低等生物（细菌、蓝藻）所特有的，无明显的细胞核，无核膜，由几条 DNA 构成拟核体，缺少细胞器，只有核糖体，细胞进行二分体分裂，细胞体积小，直径为1~10μm 。
真核细胞具有明显的细胞核，有两层核膜，有各种细胞器，细胞进行有丝分裂，细胞体积较大，直径 10 ～100μm 。
高等动、植物细胞属真核细胞。
2、流动镶嵌模型的基本要点，如何评价。
膜的流动镶嵌模型有两个基本特征：（1）膜的不对称性。
这主要表现在膜脂和膜蛋白分布的不对称性。
①膜脂在膜脂的双分子层中外半层以磷脂酰胆碱为主，而内半层则以磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺为主；同时不饱和脂肪酸主要存在于外半层。
②膜蛋白膜脂内外两半层所含的内在蛋白与膜两侧的外在蛋白其种类及数量不同，膜蛋白分布不对称性是膜功能具有方向性的物质基础。
③膜糖糖蛋白与糖脂只存在于膜的外半层，而且糖基暴露于膜外，呈现出分布上的绝对不对称性。
（2）膜的流动性①膜蛋白可以在膜脂中自由侧向移动。
②膜脂膜内磷脂的凝固点较低，通常呈液态，因此具有流动性，且比蛋白质移动速度大得多。
膜脂流动性大小决定于脂肪酸不饱和程度，不饱和程度愈高，流动性愈强。
3、细胞壁的主要生理功能（1）稳定细胞形态和保护作用（2）控制细胞生长扩大（3）参与胞内外信息的传递（4）防御功能（5）识别功能（6）参与物质运输4、“细胞壁是细胞中非生命组成部分”是否正确？为什么？不是。
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3) 气孔密度的测定
原理：气孔密度（单位面积上气孔的数目）可用显微镜视野面 积（S=πr2，r可用40倍镜下物镜测微尺量取）内观测到的气 孔数求得。 注意：目镜测微尺刻度的大小是随显微镜放大的倍数而不同的， 必须用物镜测微尺来决定放大时目镜测微尺刻度的大小。
2. 实验器材
（1） 材料：蚕豆叶（洗净） （2） 仪器：显微镜、物镜测微尺 （3） 试剂：无水乙醇、胶棉液
（3） 试剂：0.5%KNO3、0.5NaNO3、蒸馏水
3. 实验步骤
取3 个培养皿编号，分别放入15ml 0.5%KNO3、 0.5%NaNO3、蒸馏水。 撕蚕豆叶下表皮分别放入3 个培养皿。 将3 个培养皿放入人工光照条件下，保温1 小时。 分别取出叶表皮放在载玻 片上，盖上盖玻片，在显微 镜下观察气孔的开度。
实验三 气孔状态观察及K+对气孔 开度的影响
• 长7-40μm (H2O-0.54nm; CO2-0.46nm)
• 多数植物下表皮气孔数 目多于上表皮。
肾型： 双子叶植物,
哑铃型：单子叶植物
• 保卫细胞运动的结构基础
1 (肾型）外壁薄，内壁厚 2 壁中存在径向排列孔口为中心，限 制了保卫细胞沿短轴方向直径的 扩大
5. 分析与讨论 6. 思考题 固定、印迹法两种方法测定结果是否一样？ 哪一种方法观察到的气孔数较多？为什么？
（Ⅱ） K+对气孔开度的影响
1. 实验原理
保卫细胞的渗透系统受K+调节，Na+一定程度上 可代替K+ ，但不如K+有效。
2. 实验材料、仪器和试剂
（1） 材料：蚕豆叶
（2） 仪器：显微镜、温箱、培养皿等
3. 实验步骤
定性： 1）固定法：取蚕豆叶下表皮，迅速放入无水乙 醇，固定2-3min，取出镜检。 2）印迹法：蚕豆叶下表皮涂一层胶棉液，用镊 子取下，在稍有湿润的载玻片上此膜就能粘贴牢 固，即可镜检 。 定量： 3）气孔密度测定： A 标定目镜测微尺，并利用物镜测微尺计算 视野的直径 B 镜检，随机取3 个视野，观察气孔数；并算 出单位面积气孔数= a/s = a/πr2
目镜测微尺的标定
目镜测微尺
物镜测微尺
目镜测微尺17格
注：物镜每格 为10µ m
17格目尺对 6格物尺
物镜测微尺6格
目尺每格＝
6×10/17µ m 测气孔大小
4. 数据记录及处理
方 法 固定法 1 2 3 印迹法 1 2 3
视野内气孔数目
视野半径r＝
单位面积上气孔数目
单位面积上气孔数目平均值
• 吸水后，作用于外壁上的 （净）压力通过微纤丝传到 内壁，成为作用于内壁、背 离气孔口方向的拉力
实验目的
1 掌握测定气孔密度和开度的方法； 2 学会分析外界因素对气孔运动的调节； 3 学会利用物镜测微尺标定目镜测微尺及测定视野 直径的方法。
（Ⅰ）气孔状态的观察
1、 实验原理
1) 印迹法 原理：以有机物质的溶胶涂在植物的表面，胶体风干后就凝成薄膜，这 层膜就印有表皮组织各细胞的边界痕迹。除用来观察气孔状况外，还 可用于观测植物表皮上的细胞、茸毛以及蜜腺、蜜盘、刺鳞片等。 优点: 非破坏性取样，方便快捷； 缺点: 边界痕迹不明显的样品印迹模糊，凹陷气孔难以取到印迹，清晰 薄膜制作有难度。 2) 固定法 原理：无水酒精能使植物细胞迅速脱水死亡，因而细胞壁硬化、细胞形 状固定，气孔也得以保持原样，有利于以后镜检研究，植物材料还可 长期保存。 优点: 镜下观察较印迹法的醒目， 植物材料可长期保存，凹陷气孔仍可 观察； 缺点: 破坏性取样，不适用于下表皮难以剥离的样品观察。
开度
4. 数据记录及处理
不同溶液处理后的气孔开度
方 法 KNO3 1 2 3 4 5 NaNO3 1 2 3 4 5 水 1 2 3 4 5
气孔开度
气孔平均开度
5. 分析与讨论
6. 思考题
比较何种溶液中气孔开度最大？为什么？
7. 注意事项
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 首先确定显微镜好用 胶棉液涂均匀、超薄一层 叶表皮取下后迅速投入乙醇 物镜测微尺安全使用，切勿压破 先低倍镜找视野,后高倍观察气孔数目、大小或标定目尺 物尺放在视野直径线计算直径 物尺和目尺0刻度对齐再标定，之后即可还物尺 固定法、印迹法观察3个视野 胶膜朝上观察 实验结束后请将显微镜载物台调至最低。