Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Photosynthesis · ⁨البناء الضوئي⁩

A-Level Biology · ⁨A-Level علم الأحياء⁩ · Topic 13 · ⁨الموضوع 13⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:58

البناء الضوئي

هناك شيء غريب حول شجرة. لم يخرج منها تقريباً أي شيء من الأرض. الخشب، الأوراق، الفاكهة — nearly all of that mass was pulled out of… almost all of it came from the air and sunlight.

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

13.1

The chloroplast · ⁨البلاستيدة الخضراء⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. describe the relationship between the structure of chloroplasts, as shown in diagrams and electron micrographs, and their function
  2. explain that energy transferred as ATP and reduced NADP from the light-dependent stage is used during the light-independent stage (Calvin cycle) of photosynthesis to produce complex organic molecules
  3. state that within a chloroplast, the thylakoids (thylakoid membranes and thylakoid spaces), which occur in stacks called grana, are the site of the light-dependent stage and the stroma is the site of the light-independent stage
  4. describe the role of chloroplast pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, carotene and xanthophyll) in light absorption in thylakoids
  5. interpret absorption spectra of chloroplast pigments and action spectra for photosynthesis
  6. describe and use chromatography to separate and identify chloroplast pigments (reference should be made to $R_f$ values in identification of chloroplast pigments)
  7. state that cyclic photophosphorylation and non-cyclic photophosphorylation occur during the light-dependent stage of photosynthesis
  8. explain that in cyclic photophosphorylation: • only photosystem I (PSI) is involved • photoactivation of chlorophyll occurs • ATP is synthesised
  9. explain that in non-cyclic photophosphorylation: • photosystem I (PSI) and photosystem II (PSII) are both involved • photoactivation of chlorophyll occurs • the oxygen-evolving complex catalyses the photolysis of water • ATP and reduced NADP are synthesised
  10. explain that during photophosphorylation: • energetic electrons release energy as they pass through the electron transport chain (details of carriers are not expected) • the released energy is used to transfer protons across the thylakoid membrane • protons return to the stroma from the thylakoid space by facilitated diffusion through ATP synthase, providing energy for ATP synthesis (details of ATP synthase are not expected)
  11. outline the three main stages of the Calvin cycle: • rubisco catalyses the fixation of carbon dioxide by combination with a molecule of ribulose bisphosphate (RuBP), a 5C compound, to yield two molecules of glycerate 3-phosphate (GP), a 3C compound • GP is reduced to triose phosphate (TP) in reactions involving reduced NADP and ATP • RuBP is regenerated from TP in reactions that use ATP
  12. state that Calvin cycle intermediates are used to produce other molecules, limited to GP to produce some amino acids and TP to produce carbohydrates, lipids and amino acids
العربية
  1. صف العلاقة بين بنية البلاسميدات الخضراء، كما تظهر في المخططات والمجهر الإلكتروني، ووظيفتها
  2. اشرح أن الطاقة المنتقلة على شكل ATP وNADP المختزل من المرحلة المعتمدة على الضوء تُستخدم خلال المرحلة المستقلة عن الضوء (دورة كالفن) في البناء الضوئي لإنتاج جزيئات عضوية معقدة
  3. أشر إلى أن داخل البلاستيدة الخضراء، الثيلاكويدات (أغشية الثيلاكويد وحيز الثيلاكويد)، التي تحدث في حزم تسمى الحزم، هي موقع المرحلة المعتمدة على الضوء، والعصارة هي موقع المرحلة المستقلة عن الضوء
  4. صف دور صبغات البلاستيدة الخضراء (كلوروفيل a، كلوروفيل b، كاروتين وإكسانثوفيل) في امتصاص الضوء في الثيلاكويدات
  5. طبّع الأطيف الامتصاصي لصبغات البلاستيدة الخضراء والأطيف الفعلي للبناء الضوئي
  6. صف واستخدم الكروماتوغرافيا لفصل وتحديد صبغات البلاستيدة الخضراء (يجب الإشارة إلى $R_f$ في تحديد صبغات البلاستيدة الخضراء)
  7. أشر إلى أن ** Fosforylation ضوئي دائري** و** Fosforylation ضوئي غير دائري** يحدثان خلال المرحلة المعتمدة على الضوء في البناء الضوئي
  8. اشرح أنه في الفسفرة الضوئية الدائرية: • يشارك فقط النظام الضوئي الأول (PSI) • يحدث تنشيط ضوئي للكلوروفيل • يتم تصنيع ATP
  9. اشرح أنه في الفسفرة الضوئية غير الدائرية: • يشارك كل من النظام الضوئي الأول (PSI) والنظام الضوئي الثاني (PSII) • يحدث تنشيط ضوئي للكلوروفيل • يحفز المركب المُنتج للأكسجين تحلل الضوء للماء • يتم تصنيع ATP وNADP المختزل
  10. اشرح أنه خلال الفسفرة الضوئية: • تطلق الإلكترونات ذات الطاقة العالية طاقة أثناء مرورها عبر سلسلة نقل الإلكترون (لم يُطلب تفاصيل الحاملات) • تُستخدم الطاقة المنطلقة لنقل البروتونات عبر غشاء الثيلاكويد • تعود البروتونات إلى العصارة من حيز الثيلاكويد عن طريق الانتشار المساعِد عبر إنزيم تركيب الـ ATP، مما يوفر الطاقة لتركيب الـ ATP (لم يُطلب تفاصيل إنزيم تركيب الـ ATP)
  11. استعرض المراحل الثلاث الرئيسية لدورة كالفن: • يحفز Rubisco تثبيت ثاني أكسيد الكربون بالاتحاد مع جزيء من ribulose bisphosphate (RuBP)، وهو مركب 5C، لإنتاج جزيئين من glycerate 3-phosphate (GP)، وهو مركب 3C • يُختزل GP إلى triose phosphate (TP) في تفاعلات تتضمن NADP المختزل وATP • يُعاد توليد RuBP من TP في تفاعلات تستخدم ATP
  12. أشر إلى أن وسطاء دورة كلفن تُستخدم لإنتاج جزيئات أخرى، مقتصرة على تحويل GP لإنتاج بعض الأحماض الأمينية وTP لإنتاج الكربوهيدرات والدهون والأحماض الأمينية

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

Photosynthesis 光合作用 happens inside the chloroplast 叶绿体. Its structure suits its two stages:

  • inside are stacks of flat sacs called thylakoids 类囊体. A stack of thylakoids is a granum (plural grana 基粒). The thylakoid membranes hold the light-trapping pigments and are the site of the first stage.
  • the fluid around the thylakoids is the stroma 基质, the site of the second stage.
العربية

البناء الضوئي يحدث داخل البلاستيدة الخضراء. بنية suited لمرحلتيه:

  • داخلها مجموعات من الحويصلات المسطحة تسمى ثيلاكويدات. مجموعة الثيلاكويدات تُسمى جرانا (جمع جرانات). غشاءات الثيلاكويدات تحمل الصبغات التي تمسك الضوء وهي موقع المرحلة الأولى.
  • السائل المحيط بالثيلاكويدات هو ستروما، موقع المرحلة الثانية.
ضوء الشمس عبر الأوراق الخضراء
الأوراق خضراء لأن بلاستيداتاتها الخضراء مليئة بالصبغة الكلوروفيل
بلاستيدة خضراء بغلافها، ومجموعات أقراص ثيلاكويدية تشكل جرانات متصلة بأصلي، جميعها مغمورة في الستروما
الثيلاكويدات تتراكم في جرانات (تحدث هنا المرحلة الأولى)؛ الستروما المحيطة بها هو حيث تحدث المرحلة الثانية
العديد من الأقراص الخضراء الصغيرة داخل خلايا ورقة نبات البردي
بلاستيدات خضراء (الأقراص الخضراء الصغيرة) داخل خلايا ورقة إيلوديا (نعناع مائي)، تُرى تحت المجهر
Explore · ⁨استكشف⁩

Explore the chloroplast · ⁨استكشف البلاستيدة الخضراء.⁩

Tap each part. The light-dependent stage runs on the thylakoid membranes (grana); the Calvin cycle runs in the stroma around them. · ⁨اضغط على كل جزء. تحدث المرحلة المعتمدة على الضوء على أغشية الثايلاكويدات (الجراثيم)؛ وتحدث دورة كالفن في الستروما المحيطة بها.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ البناء الضوئي
chloroplast/ˈklɔːrəʊplæst/ البلاستيدات الخضراء
thylakoid/ˈθaɪləkɔɪd/ ثيلاكويد
grana/ˈɡrɑːnə/ جرانا
stroma/ˈstrəʊmə/ ستروما
light-dependent stage/laɪt dɪˈpendənt steɪdʒ/ المرحلة المعتمدة على الضوء
reduce/rɪˈdjuːs/ تقليل
light-independent stage/laɪt ˌɪndɪˈpendənt steɪdʒ/ مرحلة عدم اعتماد الضوء
13.1

The two stages of photosynthesis · ⁨مرحلتي البناء الضوئي⁩

English

Photosynthesis has two linked stages:

  1. the light-dependent stage 光反应阶段 happens in the thylakoids. It uses light energy to make ATP and reduced 还原 NADP.
  2. the light-independent stage 暗反应阶段, also called the Calvin cycle 卡尔文循环, happens in the stroma. It uses the ATP and reduced NADP from the first stage to build complex organic molecules from carbon dioxide 二氧化碳.
العربية

البناء الضوئي له مرحلتان مرتبطتان:

  1. المرحلة المعتمدة على الضوء تحدث في الثيلاكويدات. تستخدم الطاقة الضوئية لإنتاج ATP وNADP مختزل.
  2. المرحلة غير المعتمدة على الضوء، المعروفة أيضًا بـدورة كالفن، تحدث في الستروما. تستخدم ATP وNADP المختزل من المرحلة الأولى لبناء جزيئات عضوية معقدة من ثاني أكسيد الكربون.
المرحلة المعتمدة على الضوء في الثيلاكويدات تمرر ATP وNADP المختزل إلى دورة كالفن في الستروما، التي تعيد ADP وNADP؛ يدخل الماء والضوء المرحلة الأولى وتطلق الأكسجين، بينما يدخل ثاني أكسيد الكربون المرحلة الثانية ويصنع السكريات
المرحلتان مرتبطتان: الأولى تصنع ATP وNADP المختزل التي تستهلكها الثانية لتحويل CO₂ إلى سكريات
13.1

Chloroplast pigments · ⁨صبغات البلاستيدة الخضراء⁩

English

A pigment 色素 is a coloured substance that absorbs light. The thylakoids hold several pigments that work together to trap as much light as possible:

  • chlorophyll 叶绿素 a and chlorophyll b (which absorb mainly red and blue light),
  • carotene 胡萝卜素 and xanthophyll 叶黄素 (which absorb other colours and pass the energy on).

We study them with two graphs. An absorption spectrum 吸收光谱 shows how much light each pigment absorbs at each wavelength. An action spectrum 作用光谱 shows how fast photosynthesis goes at each wavelength. The two graphs match closely, which shows the pigments drive photosynthesis.

You can separate the pigments by chromatography 色谱法: the pigments travel different distances up the paper. Each pigment is identified by its Rf value 比移值 (the distance the pigment moved divided by the distance the solvent moved).

العربية

الصبغة مادة ملونة تمتص الضوء. تحتوي الثيلاكويدات على عدة صبغات تعمل معًا لاحتجاز أكبر قدر ممكن من الضوء:

  • كلوروفيل a وكلوروفيل b (الذي يمتص الضوء الأحمر والأزرق بشكل رئيسي)،
  • كاروتين وزانثوفيل (الذي يمتص ألوانًا أخرى وينقل الطاقة).

ندرسهم باستخدام رسمين بيانيين. طيف الامتصاص يوضح كم مقدار الضوء الذي تمتصه كل صبغة عند كل طول موجي. طيف الفعل يوضح سرعة البناء الضوئي عند كل طول موجي. يتطابق الرسمان البيانيان بشدة، مما يشير إلى أن الصبغات تقود عملية البناء الضوئي.

منحنيان متداخلان مقابل الطول الموجي: طيف امتصاص الصبغات وطيف فعل البناء الضوئي، كلاهما مرتفع في الضوء الأزرق والأحمر ومنخفض في الضوء الأخضر
يتطابق طيف الامتصاص وطيف الفعل: الضوء الأزرق والأحمر يستخدمان أكثر، والضوء الأخضر يستخدم أقل

يمكن فصل الصبغات عن طريق الكروماتوغرافيا: تسافر الصبغات مسافات مختلفة صعوداً على الورق. تُحدد كل صبغة بقيمة Rf (المسافة التي قطعتها الصبغة مقسومة على المسافة التي قطعها المذيب).

ورقة كروماتوغرافيا مع فصل صبغات الورقة إلى بقع على ارتفاعات مختلفة — كاروتين الأعلى، ثم كلوروفيل a، كلوروفيل b وزانثوفيل — مع تحديد مسافة البعة ومسافة المذيب
تسافر كل صبغة مسافتها الخاصة صعوداً على الورق؛ قيمتها Rf هي مسافة البعة مقسومة على مسافة المذيب
Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
chromatography/krəʊməˈtɒɡrəfi/ الكروماتوجرافيا
Rf value/ˌɑːˈref ˈvæljuː/ قيمة Rf
photophosphorylation/ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ فسفرة ضوئية
cyclic photophosphorylation/ˈsaɪklɪk ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ فسفرة ضوئية حلقية
photosystem/ˌfəʊtəʊˈsɪstəm/ نظام ضوئي
photoactivation/ˌfəʊtəʊˌæktɪˈveɪʃn/ تنشيط ضوئي
electron/ɪˈlektrɒn/ الإلكترون
non-cyclic photophosphorylation/nɒn ˈsaɪklɪk ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ فسفرة ضوئية غير حلقية
oxygen-evolving complex/ˈɒksɪdʒn ɪˈvɒlvɪŋ ˈkɒmpleks/ معقد إطلاق الأكسجين
photolysis/fəʊˈtɒləsɪs/ تفكك الضوء للماء
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ الأكسجين
electron transport chain/ɪˈlektrɒn ˈtrænspɔːt tʃeɪn/ سلسلة نقل الإلكترون
proton/ˈprəʊtɒn/ بروتون
ATP synthase/ˌeɪ tiː ˈpiː ˈsɪnθeɪs/ إنزيم合成 ATP
fixation/fɪkˈseɪʃn/ التثبيت
enzyme/ˈenzaɪm/ إنزيم
regenerate/riːˈdʒenəreɪt/ إعادة توليد
amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/ حمض أميني
carbohydrate/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪt/ كربوهيدرات
lipid/ˈlɪpɪd/ دهون
13.1

The light-dependent stage · ⁨المرحلة المعتمدة على الضوء⁩

English

In the thylakoids, light is used to make ATP. This is photophosphorylation 光合磷酸化, and it comes in two forms.

In cyclic photophosphorylation 循环光合磷酸化:

  • only photosystem 光系统 I (PSI) is used.
  • photoactivation 光激活 of chlorophyll occurs (light boosts its electrons 电子 to a higher energy).
  • only ATP is made.

In non-cyclic photophosphorylation 非循环光合磷酸化:

  • both photosystem I (PSI) and photosystem II (PSII) are used.
  • photoactivation of chlorophyll occurs.
  • the oxygen-evolving complex 放氧复合体 carries out the photolysis 光解 (splitting by light) of water, which releases oxygen 氧气.
  • both ATP and reduced NADP are made.

In both forms, energy is released in the same way:

  1. energetic electrons pass along an electron transport chain 电子传递链, releasing energy as they go.
  2. this energy is used to pump protons 质子 across the thylakoid membrane.
  3. the protons flow back into the stroma through ATP synthase ATP合酶, and this flow provides the energy to make ATP.
العربية

في الثيلاكويدات، يُستخدم الضوء لإنتاج ATP. هذا هو الفسفرة الضوئية، ويأتي في شكلين.

في الفسفرة الضوئية الدائرية:

  • يُستخدم فقط النظام الضوئي الأول (PSI).
  • يحدث تفعيل ضوئي للكلوروفيل (الضوء يعزز إلكتروناته إلى مستوى طاقة أعلى).
  • يتم إنتاج ATP فقط.

في الفسفرة الضوئية غير الدائرية:

  • يُستخدم كل من النظام الضوئي الأول (PSI) والنظام الضوئي الثاني (PSII).
  • يحدث تنشيط ضوئي للكلوروفيل.
  • يقوم مجمع إطلاق الأكسجين بعملية تفكك ضوئي (التشقق بواسطة الضوء) للماء، مما يحرر الأكسجين.
  • يتم إنتاج كل من ATP وNADP المختزل.
يتم تفكيك الماء بواسطة الضوء لإطلاق الأكسجين؛ تنتقل الإلكترونات من النظام الضوئي الثاني عبر سلسلة نقل الإلكترون (مع إنتاج ATP) إلى النظام الضوئي الأول ثم تختزل NADP
في الفسفرة الضوئية غير الدائرية، يفكك التفكك الضوئي الماء؛ تتدفق الإلكترونات من PSII → PSI، مما ينتج ATP وNADP المختزل

في كلا الشكلين، يتم إطلاق الطاقة بنفس الطريقة:

  1. تمر الإلكترونات عالية الطاقة عبر سلسلة نقل الإلكترون، وتطلق طاقة أثناء مرورها.
  2. تُستخدم هذه الطاقة لضخ البروتونات عبر غشاء الثيلاكويد.
  3. تتدفق البروتونات عائدة إلى الاستروما عبر إنزيم بناء ATP ATP، وهذا التدفق يوفر الطاقة لصنع ATP.
Explore · ⁨استكشف⁩

The light-dependent stage · ⁨المرحلة المعتمدة على الضوء⁩

Step through it. Light excites electrons and splits water; the result is ATP, reduced NADP and oxygen. · ⁨مرر عبر الخطوات. يثير الضوء الإلكترونات ويكسر الماء؛ والناتج هو ATP وNADP المختزل والأكسجين.⁩

13.1

The Calvin cycle · ⁨دورة كالفن⁩

English

The light-independent stage builds sugars in three main steps:

  1. fixation 固定 — the enzyme 酶 rubisco joins carbon dioxide to a 5-carbon molecule, RuBP (ribulose bisphosphate). This makes two molecules of a 3-carbon compound, GP (glycerate 3-phosphate).
  2. reduction — GP is reduced to TP (triose phosphate) using reduced NADP and ATP from the light-dependent stage.
  3. regeneration — most of the TP is used to regenerate 再生 the RuBP (using more ATP), so the cycle can keep running.

Some TP leaves the cycle to make useful molecules. GP can be used to make some amino acids 氨基酸, and TP can be used to make carbohydrates 碳水化合物, lipids 脂质 and amino acids.

العربية

المرحلة المعتمدة على الضوء لا تبني السكريات في ثلاث مراحل رئيسية:

  1. التثبيت — يرتبط إنزيم Rubisco بـ ثاني أكسيد الكربون مع جزيء 5-ذرة كربون، وهو RuBP (ريبولوز ثنائي الفوسفات). هذا ينتج جزيئين من مركب 3-ذرة كربون، وهو GP (غليسيرات 3-فوسفات).
  2. الاختزال — يُختزل GP إلى TP (فوسفات ثلاثي الكربون) باستخدام NADP المختزل وATP من المرحلة المعتمدة على الضوء.
  3. إعادة التكوين — يُستخدم معظم TP لـإعادة تكوين RuBP (باستخدام المزيد من ATP)، بحيث تستمر الدورة في العمل.
دورة كالفن كحلقة من RuBP وGP وTP: يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون على RuBP لإنتاج GP، يُختزل GP إلى TP باستخدام ATP وNADP المختزل، ويعيد TP تكوين RuBP، مع مغادرة بعض TP لتكوين السكريات
يضيف التثبيت CO₂ إلى RuBP؛ يجعل الاختزال TP باستخدام ATP وNADP المختزل؛ يعيد التكوين تصنيع RuBP؛ يتحول بعض TP إلى سكريات

يخرج بعض TP من الدورة لتكوين جزيئات مفيدة. يمكن استخدام GP لتصنيع بعض الأحماض الأمينية، ويمكن استخدام TP لتصنيع الكربوهيدرات والدهون والأحماض الأمينية.

Explore · ⁨استكشف⁩

The Calvin cycle · ⁨دورة كالفن⁩

Step around the cycle. CO₂ is fixed onto RuBP, reduced to sugar using the light-stage's ATP and NADP, and RuBP is regenerated. · ⁨خطوة حول الدورة. يتم تثبيت CO₂ على RuBP، ثم اختزاله إلى سكر باستخدام ATP وNADP من مرحلة الضوء، وإعادة توليد RuBP.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
Calvin cycle/ˈkælvɪn ˈsaɪkl/ دورة كالفن
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ ثاني أكسيد الكربون
pigment/ˈpɪɡmənt/ صبغة
chlorophyll/ˌklɔːrəʊˈfɪl/ كلوروفيل
carotene/ˈkærəʊtiːn/ كاروتين
xanthophyll/ˈzænθəfɪl/ زانثوفيل
absorption spectrum/əbˈsɔːpʃn ˈspektrəm/ طيف الامتصاص
action spectrum/ˈækʃn ˈspektrəm/ طيف الفعل
13.2

Limiting factors · ⁨العوامل المحددة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. state that light intensity, carbon dioxide concentration and temperature are examples of limiting factors of photosynthesis
  2. explain the effects of changes in light intensity, carbon dioxide concentration and temperature on the rate of photosynthesis
  3. describe and carry out investigations using redox indicators, including DCPIP and methylene blue, and a suspension of chloroplasts to determine the effects of light intensity and light wavelength on the rate of photosynthesis
  4. describe and carry out investigations using whole plants, including aquatic plants, to determine the effects of light intensity, carbon dioxide concentration and temperature on the rate of photosynthesis
العربية
  1. أشر إلى أن شدة الضوء وتركيز ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة أمثلة على عوامل المحدد للبناء الضوئي
  2. اشرح تأثيرات تغيير شدة الضوء وتركيز ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة على معدل البناء الضوئي
  3. صف وأجرِ تحقيقات باستخدام مؤشرات الأكسدة والاختزال، بما في ذلك DCPIP والميثيلين الأزرق، وعليق من البلاستيدات الخضراء لتحديد تأثيرات شدة الضوء وطول موجة الضوء على معدل البناء الضوئي
  4. صف وأجرِ تحقيقات باستخدام نباتات كاملة، بما في ذلك النباتات المائية، لتحديد تأثيرات شدة الضوء وتركيز ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة على معدل البناء الضوئي

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

A limiting factor 限制因素 is the one in shortest supply that holds back the rate of photosynthesis. The three main ones are light intensity 光照强度, carbon dioxide concentration 浓度, and temperature 温度.

  • raising light intensity speeds up photosynthesis, until some other factor becomes limiting.
  • raising carbon dioxide concentration speeds it up, until some other factor becomes limiting.
  • raising temperature speeds it up, but only to an optimum; too high and the enzymes denature.

You can measure the rate of the light-dependent stage with a redox indicator 指示剂 such as DCPIP or methylene blue and a suspension of chloroplasts: the dye loses its colour as the chloroplasts work, and you can test different light intensities or light wavelengths 波长. With a whole aquatic plant 水生植物 you can count the bubbles of oxygen given off to compare rates under different conditions.

Worked example. A plant photosynthesising steadily is suddenly deprived of carbon dioxide. What happens to the levels of GP and RuBP? Follow the cycle one step at a time. Carbon dioxide is fixed when RuBP combines with it, catalysed by rubisco, to make GP. Remove the carbon dioxide and that reaction stops, so GP is no longer being made - yet GP continues to be used up, reduced to TP using ATP and reduced NADP. So GP falls. Meanwhile RuBP is still being regenerated from TP but is no longer being consumed, so RuBP rises. The method never changes: find the reaction that stops, then ask of each substance whether it is still being made and still being used. Removing the light instead gives the mirror image: with no ATP or reduced NADP, GP cannot be reduced, so GP rises and RuBP falls.

العربية

العامل المحدد هو العامل الأقل توافراً الذي يعيق معدل البناء الضوئي. الثلاثة الرئيسية هي شدة الضوء وتركيز ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة.

  • زيادة شدة الضوء تسرع البناء الضوئي، حتى يصبح عامل آخر محدداً.
  • زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون تسرع العملية، حتى يصبح عامل آخر محدداً.
  • زيادة درجة الحرارة تسريعها، ولكن فقط حتى نقطة مثلى؛ وإذا زادت جداً فإن الإنزيمات تنكس.
منحنيان لمعدل البناء الضوئي مقابل شدة الضوء يرتفعان ثم يستقران، المنحني الأعلى يحتوي على المزيد من ثاني أكسيد الكربون أو درجة حرارة أعلى
بينما يرتفع المعدل، يكون الضوء هو العامل المحدد؛ حيث يستقر، يكون عامل آخر (CO₂ أو درجة الحرارة) محدداً له

يمكنك قياس معدل المرحلة المعتمدة على الضوء باستخدام مؤشر أكسدة واختزال مثل DCPIP أو الميثيلين الأزرق ومعلق من البلاستيدات الخضراء: يفقد الصبغة لونها بينما تعمل البلاستيدات، ويمكنك اختبار شدة ضوء مختلفة أو أطوال موجية للضوء. مع نبات مائي كامل، يمكنك عد فقاعات الأكسجين المنطلقة لمقارنة معدلات تحت ظروف مختلفة.

مثال محلول. نبات يقوم بالبناء الضوئي بشكل مستقر يُحرم فجئاً من ثاني أكسيد الكربون. ماذا يحدث لمستويات GP وRuBP؟ اتبع الدورة خطوة بخطوة. يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون عندما يرتبط RuBP به، بتحفيز من روبيسكو، ليُنتج GP. أزل ثاني أكسيد الكربون وتتوقف تلك التفاعل، لذا لم يعد GP يُصنع - ومع ذلك يستمر GP في أن يستهلك، حيث يُختزل إلى TP باستخدام ATP وNADP المختزل. لذلك ينخفض GP. في غضون ذلك، لا يزال RuBP يُعاد تكوينه من TP ولكنه لم يعد يُستهلك، لذا يرتفع RuBP. لا يتغير الأسلوب أبداً: ابحث عن التفاعل المتوقف، ثم اسأل عن كل مادة ما إذا كانت لا تزال تُصنع وما إذا كانت لا تزال تُستهلك. إزالة الضوء بدلاً من ذلك يعطي الصورة العاكسة: مع عدم وجود ATP أو NADP المختزل، لا يمكن اختزال GP، لذا يرتفع GP وينخفض RuBP.

Explore · ⁨استكشف⁩

What limits photosynthesis · ⁨ما الذي يحد من البناء الضوئي⁩

Change light and CO₂. The rate is set by whichever factor is in shortest supply — raising the others won't help. · ⁨غيّر الضوء وCO₂. يُحدد المعدل بالعامل الأقل توفراً — رفع العوامل الأخرى لن يساعد.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ عامل محدود
light intensity/laɪt ɪnˈtensɪti/ شدة الضوء
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ التركيز
temperature/ˈtemprɪtʃə/ درجة حرارة
indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ مؤشر
wavelength/ˈweɪvleŋθ/ الطول الموجي
aquatic plant/əˈkwætɪk plænt/ نبات مائي
13.2

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Separate the two stages: light-dependent (thylakoid — photolysis, ATP, reduced NADP, O2) and the Calvin cycle (stroma — CO2 fixed by rubisco, GP → TP).
  • Read limiting-factor graphs: the plateau is where a different factor (light, CO2 or temperature) limits the rate.
  • Interpret chromatography with the $R_f$ value to identify pigments.
  • Link chloroplast structure to function (thylakoid stacks for the light reactions; stroma for the Calvin cycle).
العربية
  • افصل المرحلتين: الاعتماد على الضوء (الثيلاكويد — تفكك الماء، ATP، NADP المختزل، O2) ودورة كالفن (ستروما — تثبيت CO2 بواسطة Rubisco، GP → TP).
  • اقرأ رسوم عامل محدود: منطقة الاستواء هي حيث يحد عامل آخر (الضوء، CO2 أو درجة الحرارة) المعدل.
  • قم بتفسير الكروماتوغرافيا مع قيمة $R_f$ لتحديد الصبغات.
  • اربط بنية البلاستيدات الخضراء بوظيفتها (أكام الثيلاكويد للتفاعلات الضوئية؛ الاستروما لدورة كالفن).

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Biology · ⁨A-Level علم الأحياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Biology · ⁨A-Level علم الأحياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP