Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Thí nghiệm chứng minh quang hợp
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em trình bày được cách làm và kết quả của hai thí nghiệm kinh điển chứng minh quang hợp: phép thử tinh bột bằng iodine và phép thu khí oxygen từ cây thuỷ sinh, đồng thời giải thích được vì sao mỗi bước trong quy trình lại cần thiết.
Kiến thức nền cần nhớ
Hai bài trước dừng lại ở việc nêu mối quan hệ quang hợp và cấu tạo lá phù hợp với nó (same-grade bridge) — nhưng đó vẫn là những khẳng định lý thuyết, chưa có bằng chứng. Trong khoa học, một khẳng định chỉ được công nhận khi có thí nghiệm kiểm chứng được. Bài này giới thiệu hai thí nghiệm đơn giản mà học sinh có thể tự làm, mỗi thí nghiệm nhắm vào một phần khác nhau của mối quan hệ quang hợp.
Khởi động
Làm sao chứng minh được rằng chính ánh sáng — chứ không phải yếu tố nào khác — là nguyên nhân tạo ra tinh bột trong lá? Và làm sao "nhìn thấy" được khí oxygen, một chất khí trong suốt không màu, đang thoát ra từ một cái cây?
Kiến thức trọng tâm
Thí nghiệm thứ nhất chứng minh ánh sáng cần cho quang hợp tạo tinh bột. Trước tiên, đặt cây trong tối 24 đến 48 giờ để cây dùng hết lượng tinh bột đã dự trữ từ trước — bước này gọi là khử tinh bột, đảm bảo kết quả sau đó chỉ phản ánh đúng tinh bột mới tạo ra trong thí nghiệm. Sau đó, dùng giấy bạc che kín một phần của một lá đang còn gắn trên cây, phần còn lại để trần, rồi đưa cây ra ánh sáng vài giờ. Vì hai phần thuộc cùng một lá, mọi điều kiện khác — độ tuổi, lượng nước, chất dinh dưỡng — đều giống hệt nhau; chỉ có ánh sáng là khác nhau giữa phần bị che và phần không bị che.
Sau khi chiếu sáng đủ lâu, hái lá xuống, đun trong cồn nóng cách thuỷ để hoà tan diệp lục — lá mất màu xanh, giúp dễ quan sát màu của phép thử tiếp theo. Rửa lá bằng nước rồi nhỏ dung dịch iodine lên khắp mặt lá. Theo tính chất của iodine, nơi có tinh bột sẽ chuyển sang màu xanh tím, nơi không có tinh bột vẫn giữ màu nâu vàng của dung dịch iodine.
Phần bị che và phần không bị che là biến số duy nhất giữa hai vùng của cùng một lá, giúp so sánh trực tiếp tác dụng của ánh sáng.
Thí nghiệm thứ hai chứng minh khí oxygen là sản phẩm của quang hợp, dùng một cành rong đuôi chó — cây sống hoàn toàn trong nước. Đặt cành rong vào bình nước, úp một ống nghiệm đầy nước ngược lên phía trên gốc cắt, rồi chiếu đèn sáng vào bình. Khi quang hợp diễn ra, bọt khí thoát ra từ vết cắt của thân rong, nổi lên và tụ dần trong ống nghiệm, đẩy nước trong ống xuống thấp hơn. Đưa que đóm còn tàn đỏ (không còn ngọn lửa) vào sát miệng ống nghiệm vừa lấy ra: que đóm bùng cháy trở lại. Theo tính chất duy trì sự cháy, đây là dấu hiệu của khí oxygen.
Chọn cây thuỷ sinh cho thí nghiệm này không phải ngẫu nhiên: khí oxygen từ cây trên cạn khuếch tán thẳng vào không khí, không thể nhìn thấy hay thu lại; còn khí oxygen từ cây thuỷ sinh phải đi qua nước trước, nên tụ thành bọt khí quan sát được bằng mắt thường và thu lại dễ dàng. Nếu tắt đèn, số bọt khí thoát ra sẽ giảm hẳn hoặc gần như ngừng lại, vì thiếu ánh sáng thì quang hợp không diễn ra — đây chính là phép so sánh cho thấy ánh sáng, chứ không phải yếu tố nào khác, là nguyên nhân sinh ra khí thu được.
Ví dụ
Đọc kết quả phép thử tinh bột bằng iodine
1
Sau khi thực hiện đúng quy trình thử tinh bột (khử tinh bột, che một phần lá, chiếu sáng, đun cồn, nhỏ iodine), phần lá từng bị che và phần không bị che sẽ có màu gì? Giải thích.
2
Biến số duy nhất giữa hai phần lá là có hay không có ánh sáng chiếu tới, vì cả hai phần cùng nằm trên một lá, cùng điều kiện nước, nhiệt độ, tuổi lá.
3
Phần không bị che nhận đủ ánh sáng nên quang hợp diễn ra bình thường, tạo ra tinh bột dự trữ trong lá.
4
Phần bị che giấy bạc không nhận được ánh sáng nên không quang hợp được, do đó không tạo ra tinh bột mới ở vùng này.
5
Theo tính chất của iodine, nơi có tinh bột chuyển màu xanh tím, nơi không có tinh bột giữ nguyên màu nâu vàng của dung dịch iodine.
6
Vậy phần lá từng được chiếu sáng hoá xanh tím, phần từng bị che vẫn giữ màu nâu vàng — kết quả này chứng minh ánh sáng là điều kiện cần cho quang hợp tạo tinh bột.
Ví dụ
Phân tích thí nghiệm thu khí oxygen từ rong đuôi chó (dạng đề kiểm tra)
1
Một nhóm học sinh đặt một cành rong đuôi chó vào bình nước, chiếu đèn sáng vào bình, quan sát thấy bọt khí thoát ra từ thân rong và tụ trong ống nghiệm úp ngược phía trên. Khi đưa que đóm còn tàn đỏ vào miệng ống nghiệm, que đóm bùng cháy trở lại. Giải thích hiện tượng và cho biết vì sao thí nghiệm cần dùng cây thuỷ sinh.
2
Que đóm tàn đỏ bùng cháy trở lại khi gặp khí trong ống nghiệm — theo tính chất duy trì sự cháy, đây là dấu hiệu đặc trưng của khí oxygen.
3
Bọt khí thoát ra từ thân rong khi có ánh sáng chiếu vào đúng là sản phẩm của quang hợp, vì khí oxygen chỉ được tạo ra khi quang hợp diễn ra.
4
Rong đuôi chó sống trong nước nên khí oxygen sinh ra thoát thành bọt khí nhìn thấy được và thu lại dễ dàng, trong khi ở cây trên cạn khí oxygen khuếch tán thẳng vào không khí, không quan sát được bằng mắt thường.
5
Nếu tắt đèn, số bọt khí giảm hẳn hoặc ngừng hẳn vì thiếu ánh sáng thì quang hợp không xảy ra — đây là phép so sánh cho thấy chính ánh sáng, chứ không phải yếu tố nào khác, tạo ra khí thu được.
6
Vậy bọt khí thu được là khí oxygen do quang hợp tạo ra; cây thuỷ sinh được chọn vì khí oxygen sinh ra tụ thành bọt nhìn thấy và thu được trực tiếp trong nước, giúp thí nghiệm quan sát rõ ràng hơn.
Sai lầm thường gặp
Một sai lầm thường gặp là bỏ qua bước khử tinh bột trong tối — nếu lá vốn đã có sẵn tinh bột từ trước khi thí nghiệm bắt đầu, cả phần bị che lẫn phần không bị che đều hoá xanh tím với iodine, khiến thí nghiệm mất tác dụng chứng minh. Một sai lầm khác là quên rằng que đóm phải còn tàn đỏ chứ không phải ngọn lửa đang cháy — que đóm đang cháy đưa vào sẽ tắt trong hầu hết các loại khí, không phải dấu hiệu riêng của oxygen.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Hai thí nghiệm kinh điển: phép thử tinh bột bằng iodine (khử tinh bột trong tối, che một phần lá, chiếu sáng, đun cồn, nhỏ iodine) chứng minh ánh sáng cần cho quang hợp; phép thu khí từ rong đuôi chó, thử bằng que đóm tàn đỏ, chứng minh khí oxygen là sản phẩm của quang hợp.
Hai thí nghiệm này chứng minh quang hợp có xảy ra, nhưng chưa nói được nó xảy ra nhanh hay chậm. Bài tiếp theo tìm hiểu những yếu tố khiến tốc độ quang hợp thay đổi.
Hai bài trước dừng lại ở việc nêu mối quan hệ quang hợp và cấu tạo lá phù hợp với nó (same-grade bridge) — nhưng đó vẫn là những khẳng định lý thuyết, chưa có bằng chứng. Trong khoa học, một khẳng định chỉ được công nhận khi có thí nghiệm kiểm chứng được. Bài này giới thiệu hai thí nghiệm đơn giản mà học sinh có thể tự làm, mỗi thí nghiệm nhắm vào một phần khác nhau của mối quan hệ quang hợp.
Thí nghiệm thứ nhất chứng minh ánh sáng cần cho quang hợp tạo tinh bột. Trước tiên, đặt cây trong tối 24 đến 48 giờ để cây dùng hết lượng tinh bột đã dự trữ từ trước — bước này gọi là khử tinh bột, đảm bảo kết quả sau đó chỉ phản ánh đúng tinh bột mới tạo ra trong thí nghiệm. Sau đó, dùng giấy bạc che kín một phần của một lá đang còn gắn trên cây, phần còn lại để trần, rồi đưa cây ra ánh sáng vài giờ. Vì hai phần thuộc cùng một lá, mọi điều kiện khác — độ tuổi, lượng nước, chất dinh dưỡng — đều giống hệt nhau; chỉ có ánh sáng là khác nhau giữa phần bị che và phần không bị che.
Thí nghiệm thứ hai chứng minh khí oxygen là sản phẩm của quang hợp, dùng một cành rong đuôi chó — cây sống hoàn toàn trong nước. Đặt cành rong vào bình nước, úp một ống nghiệm đầy nước ngược lên phía trên gốc cắt, rồi chiếu đèn sáng vào bình. Khi quang hợp diễn ra, bọt khí thoát ra từ vết cắt của thân rong, nổi lên và tụ dần trong ống nghiệm, đẩy nước trong ống xuống thấp hơn. Đưa que đóm còn tàn đỏ (không còn ngọn lửa) vào sát miệng ống nghiệm vừa lấy ra: que đóm bùng cháy trở lại. Theo tính chất duy trì sự cháy, đây là dấu hiệu của khí oxygen.
Chọn cây thuỷ sinh cho thí nghiệm này không phải ngẫu nhiên: khí oxygen từ cây trên cạn khuếch tán thẳng vào không khí, không thể nhìn thấy hay thu lại; còn khí oxygen từ cây thuỷ sinh phải đi qua nước trước, nên tụ thành bọt khí quan sát được bằng mắt thường và thu lại dễ dàng. Nếu tắt đèn, số bọt khí thoát ra sẽ giảm hẳn hoặc gần như ngừng lại, vì thiếu ánh sáng thì quang hợp không diễn ra — đây chính là phép so sánh cho thấy ánh sáng, chứ không phải yếu tố nào khác, là nguyên nhân sinh ra khí thu được.
Một sai lầm thường gặp là bỏ qua bước khử tinh bột trong tối — nếu lá vốn đã có sẵn tinh bột từ trước khi thí nghiệm bắt đầu, cả phần bị che lẫn phần không bị che đều hoá xanh tím với iodine, khiến thí nghiệm mất tác dụng chứng minh. Một sai lầm khác là quên rằng que đóm phải còn tàn đỏ chứ không phải ngọn lửa đang cháy — que đóm đang cháy đưa vào sẽ tắt trong hầu hết các loại khí, không phải dấu hiệu riêng của oxygen.