Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Photosynthesis · ⁨פוטוסינתזה⁩

A-Level Biology · ⁨ביולוגיה A-Level⁩ · Topic 13 · ⁨נושא 13⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
8:58

פוטוסינתזה

הנה דבר מוזר על עץ. כמעט כל חלקיו לא יצאו מהאדמה. העץ, העלים, הפרי — כמעט כל המסה הזו נמשכה אל תוך…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

13.1

The chloroplast · ⁨הקלורופלסט⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
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
עברית
  1. תאר את הקשר בין מבנה כלורופלאסטים, כפי שמוצג בתרשימים ובתמונות מיקרוסקופ אלקטרונים, לתפקודם
  2. הסבר כי האנרגיה המועברת כ-ATP ו-NADP מופחת מהשלב התלוי באור משמשת במהלך השלב הבלתי תלוי באור (מחזור קלבין) בפוטוסינתזה ליצירת מולקולות אורגניות מורכבות
  3. ציין כי בתוך כלורופלאסט, ה-תילאקואידים (ממברנות תילאקואיד וחללי תילאקואיד), הנמצאים בערימות הנקראות גרנות, הם המקום של השלב התלוי באור וה-סטרמה היא המקום של השלב הבלתי תלוי באור
  4. תאר את תפקיד הפיגמנטים בכלורופלאסט (כלורופיל a, כלורופיל b, קרוטן ו-קסנטופיל) בקליטת אור בתילאקואידים
  5. פרש ספקטרומי ספיגה של פיגמנטים בכלורופלאסט וספקטרומי פעולה לפוטוסינתזה
  6. תאר ונצל בכרומטוגרפיה להפרדה ולזיהוי פיגמנטים בכלורופלאסט (יש להתייחס לערכי $R_f$ בזיהוי פיגמנטים בכלורופלאסט)
  7. ציין כי פוספורילציה פוטונית מחזורית ופוספורילציה פוטונית לא-מחזורית מתרחשות במהלך השלב התלוי באור בפוטוסינתזה
  8. הסבר כי בפוספורילציה פוטונית מחזורית: • רק פוטוסיסטמה I (PSI) מעורבת • מתרחשת פוטואקטיבציה של כלורופיל • ATP מיוצר
  9. הסביר כי בפוספורילציה פוטו-לא-סיקלית: • פוטוסיסטמה I (PSI) ופוטוסיסטמה II (PSII) מעורבות בשתייה • מתרחשת פוטואקטיבציה של כלורופיל • הקומפלקס המייצר חמצן ממריץ את הפוטוליזה של מים • ATP ו-NADP מצומצם מסונתזות
  10. הסביר כי במהלך הפוספורילציה הפוטו-אנרגטית: • אלקטרונים אנרגטיים משחררים אנרגיה כאשר הם עוברים לאורך שרשרת הובלת האלקטרונים (פרטי הנשאים אינם נדרשים) • האנרגיה המשוחררת משמשת להעברת פרוטונים דרך ממברנת התילקואיד • פרוטונים חוזרים לסטרומה מהחלל התילקואידי באמצעות דיפוזיה מופעלת דרך ATP סינתאזה, ומספקים אנרגיה לסינתזת ATP (פרטי ה-ATP סינתאזה אינם נדרשים)
  11. סקור את שלושת השלבים העיקריים של מחזור קלווין: • רוביסקו ממריץ את קיבוע פחמן dioxide על ידי התחברות עם מולקולה של ריבוזול bisphosphate (RuBP), תרכובת בעלת 5C, כדי לייצר שני מולקולות של גליצראט 3-פוספט (GP), תרכובת בעלת 3C • GP מוצמצם לתריוז פוספט (TP) בתגובות המעורבות ב-NADP מצומצם וב-ATP • RuBP מוחזר מאת TP בתגובות המשתמשות ב-ATP
  12. ציין שאמצעי מחזור קלווין משמשים ליצירת מולקולות אחרות, מוגבלים ל-GP ליצירת מספר חומצות אמינו ול-TP ליצירת פחמימות, ליפידים וחומצות אמינו

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

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.
עברית

פוטוסינתזה מתרחשת בתוך הקלורופלסט. מבנה זה מתאים לשני השלבים שלו:

  • בתוכו נמצאות ערימות של שקיות שטוחות הנקראות תילאקואידים. ערימה של תילאקואידים היא גרנה (רבים גרנות). ממברנות התیلاקואידים מכילות את הפיגמנטים הקולטים אור והן המקום בו מתרחש השלב הראשון.
  • הנוזל סביב התیلاקואידים הוא סטרומה, המקום בו מתרחש השלב השני.
אור שמש דרך עלי ירוקים
עלים ירוקים משום שהקלורופלסטים שלהם מלאים בפיגמנט הכלורופיל
קלורופלסט עם מעטפתו, ערימות של דיסקי תیلاקואידים היוצרים גרנות המחוברות על ידי למלה, כולם טבולים בסטרומה
תילאקואידים מצטברים לגרנות (השלב הראשון מתרחש כאן); הסטרומה סביבן היא המקום בו מתרחש השלב השני
מספר רב של דיסקיות ירוקות קטנות בתוך תאי עלי צמח המים
קלורופלסטים (הדיסקים הירוקים הקטנים) בתוך תאי עלי אלודה (עשב בריכה), הנראים תחת מיקרוסקופ
Explore · ⁨חקור⁩

Explore the chloroplast · ⁨חקור את הכלורופיל⁩

Tap each part. The light-dependent stage runs on the thylakoid membranes (grana); the Calvin cycle runs in the stroma around them. · ⁨לחץ על כל חלק. השלב התלוי באור מתרחש על ממברנות התילקואיד (גרנה); מחזור קלווין מתרחש בסטרומה סביבן.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ פוטוסינתזה
chloroplast/ˈklɔːrəʊplæst/ כלורופלסט
thylakoid/ˈθaɪləkɔɪd/ תילקואיד
grana/ˈɡrɑːnə/ גרנאות
stroma/ˈstrəʊmə/ סטרומה
light-dependent stage/laɪt dɪˈpendənt steɪdʒ/ שלב תלווי אור
reduce/rɪˈdjuːs/ להפחית
light-independent stage/laɪt ˌɪndɪˈpendənt steɪdʒ/ שלב בלתי תלוי באור
13.1

The two stages of photosynthesis · ⁨שני השלבים של הפוטוסינתזה⁩

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.
עברית

לפוטוסינתזה ישנם שני שלבים מקושרים:

  1. השלב התלוי באור מתרחש בתילאקואידים. הוא משתמש באנרגיית אור כדי לייצר ATP ו-NADP מופחת.
  2. השלב שאינו תלוי באור, הנקרא גם מחזור קלווין, מתרחש בסטרומה. הוא משתמש ב-ATP וב-NADP המופחת מהשלב הראשון כדי לבנות מולקולות אורגניות מורכבות מ-פחמן דו-חמצני.
השלב התלוי באור בתילאקואידים מעביר ATP ו-NADP מופחת למחזור קלווין בסטרומה, שמחזיר ADP ו-NADP; מים ואור נכנסים לשלב הראשון ושחררים חמצן, בעוד שפחמן דו-חמצני נכנס לשלב השני ויוצר סוכרים
שתי השלבים קשורים: הראשון מייצר ATP ו-NADP מצומצם, שהשני משתמש בהם להפוך CO₂ לסוכרים
13.1

Chloroplast pigments · ⁨פיגמנטים בקלורופלסט⁩

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).

עברית

פיגמנט הוא חומר צבוע שסופג אור. בתילקואידים נמצאים מספר פיגמנטים הפועלים יחד כדי לתפוס ככל האור האפשרי:

  • כלורופיל a וכלורופיל b (הסופגים בעיקר אור אדום וכחול),
  • קרוטן ו-קסנתופיל (הסופגים צבעים אחרים ומעבירים את האנרגיה).

אנו לומדים אותם באמצעות שני גרפים. ספקטרום ספיגה מראה כמה אור כל פיגמנט סופג בכל אורך גל. ספקטרום פעולה מראה במהירות פוטוסינתזה מתרחשת בכל אורך גל. שני הגרפים תואמים זה לזה בצורה דקה, מה שמראה שהפיגמנטים מניעים את הפוטוסינתזה.

שני עקומים חופפים לאורך אורך גל: ספקטרום הספיגה של הפיגמנטים וספקטרום הפעולה של הפוטוסינתזה, שניהם גבוהים באור כחול ואדום ונמוכים באור ירוק
ספקטרום הספיגה וספקטרום הפעולה תואמים: אור כחול ואדום משמשים ביותר, אור ירוק משמש פחות ביותר

ניתן להפריד בין הפיגמנטים באמצעות כרומטוגרפיה: הפיגמנטים עוברים מרחקים שונים למעלה על הנייר. כל פיגמזט מזוהה על ידי ערך Rf (המרחק שעבר הפיגמנט מחולק במרחק שעבר הממס).

נייר כרומטוגרפיה עם פיגמנטים מעליה המופרדים לכתמים בגבהים שונים — קרוטן בגובה הרב, אחר כך כלורופיל a, כלורופיל b וקסנתופיל — עם סימון מרחק הכתם ומרחק הממס
כל פיגמנט עובר את המרחק שלו למעלה על הנייר; ערך ה-Rf הוא מרחק הכתם מחולק במרחק הממס
Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
chromatography/krəʊməˈtɒɡrəfi/ כרומטוגרפיה
Rf value/ˌɑːˈref ˈvæljuː/ ערך Rf
photophosphorylation/ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ פוטופוספורילציה
cyclic photophosphorylation/ˈsaɪklɪk ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ פוטופוספורילציה מחזורית
photosystem/ˌfəʊtəʊˈsɪstəm/ פוטוסיסטמה
photoactivation/ˌfəʊtəʊˌæktɪˈveɪʃn/ פוטואקטיבציה
electron/ɪˈlektrɒn/ אלקטרון
non-cyclic photophosphorylation/nɒn ˈsaɪklɪk ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ פוטופוספורילציה לא-מחזורית
oxygen-evolving complex/ˈɒksɪdʒn ɪˈvɒlvɪŋ ˈkɒmpleks/ התקן משחרר חמצן
photolysis/fəʊˈtɒləsɪs/ פוטוליזה
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ חמצן
electron transport chain/ɪˈlektrɒn ˈtrænspɔːt tʃeɪn/ שרשרת הובלת אלקטרונים
proton/ˈprəʊtɒn/ פרוטון
ATP synthase/ˌeɪ tiː ˈpiː ˈsɪnθeɪs/ ATP סינתאזה
fixation/fɪkˈseɪʃn/ קיבוע
enzyme/ˈenzaɪm/ אנזים
regenerate/riːˈdʒenəreɪt/ לחדש
amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/ חומצה אמינית
carbohydrate/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪt/ פחמימה
lipid/ˈlɪpɪd/ ליפיד
13.1

The light-dependent stage · ⁨השלב התלוי באור⁩

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.
עברית

בתילקואידים, אור משמש ליצירת ATP. תהליך זה נקרא פוטופוספורילציה, והוא מגיע בשני צורות.

בפוטופוספורילציה מעגלית:

  • משתמשים רק ב-פוטוסיסטמה I (PSI).
  • מתרחשת פוטואקטיבציה של כלורופיל (האור מעלה את האלקטרונים שלהם למצב אנרגטי גבוה יותר).
  • מיוצר רק ATP.

בפוטופוספורילציה לא-מעגלית:

  • משתמשים גם בפוטוסיסטמה I (PSI) וגם בפוטוסיסטמה II (PSII).
  • מתרחשת פוטואקטיבציה של כלורופיל.
  • המורכב המפנה חמצן מבצע פוטוליזה (פירוק על ידי אור) של מים, שמשחררת חמצן.
  • נוצרים גם ATP וגם NADP מצומצם.
מים מפוצלים על ידי אור לשחרור חמצן; אלקטרונים עוברים מהפוטוסיסטמה II לאורך שרשרת הובלת האלקטרונים (יוצרת ATP) לפוטוסיסטמה I ואז מצמצמים את ה-NADP
בפוטופוספורילציה לא-סיבולית, פוטוליזה מפצלת מים; אלקטרונים זורמים PSII → PSI, ונוצרים ATP ו-NADP מצומצם

בשתי הצורות, האנרגיה משתחררת באותו אופן:

  1. אלקטרונים אנרגטיים עוברים לאורך שרשרת הובלת אלקטרונים, ומשחררים אנרגיה במהלך מעברם.
  2. אנרגיה זו משמשת למשאבת פרוטונים דרך ממברנת התילקואיד.
  3. הפרוטונים חוזרים לסטרומה דרך ATP סינתאז, והזרימה הזו מספקת את האנרגיה להרכבת ATP.
Explore · ⁨חקור⁩

The light-dependent stage · ⁨שלב תלוי באור⁩

Step through it. Light excites electrons and splits water; the result is ATP, reduced NADP and oxygen. · ⁨לך דרך השלב הזה: אור מגרה אלקטרונים ומפרק מים; התוצאה היא ATP, NADP מצומצם וחמצן.⁩

13.1

The Calvin cycle · ⁨מחזור קלווין⁩

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.

עברית

השלב הלא תלוי באור בונה סוכרים בשלושה שלבים עיקריים:

  1. קיבוע — האנזימה רוביסקו מחברת פחמן די-אוקסיד למולקולה בעלת 5 פחמנים, RuBP (ריבולוז ביספוספט). זה יוצר שני מולקולות של תרכובת בעלת 3 פחמנים, GP (גליצרנט 3-פוספט).
  2. הצמכה — GP מצומצם ל-TP (טריוז פוספט) באמצעות NADP מצומצם ו-ATP משלב התלוי באור.
  3. חידוש — רוב ה-TP משמש לחידוש ה-RuBP (באמצעות יותר ATP), כדי שהמחזור יוכל להמשיך לפעול.
מחזור קלווין כמעגל של RuBP, GP ו-TP: פחמן די-אוקסיד מקובע על ה-RuBP ליצירת GP, GP מצומצם ל-TP באמצעות ATP ו-NADP מצומצם, ו-TP מחודש ל-RuBP, כאשר חלק מ-TP יוצא כדי לייצר סוכרים
קיבוע מוסיף CO₂ ל-RuBP; הצמכה מייצרת TP באמצעות ATP ו-NADP מצומצם; חידוש מייצר מחדש את ה-RuBP; חלק מ-TP הופך לסוכרים

חלק מ-TP יוצא מהמחזור כדי לייצר מולקולות שימוניות. GP יכול לשמש לייצור מספר חומצות אמינו, ו-TP יכול לשמש לייצור פחמימות, ליפידים וחומצות אמינו.

Explore · ⁨חקור⁩

The Calvin cycle · ⁨מחזור קלווין⁩

Step around the cycle. CO₂ is fixed onto RuBP, reduced to sugar using the light-stage's ATP and NADP, and RuBP is regenerated. · ⁨שלב סביב המחזור. CO₂ נקבע ל-RuBP, מוצמצם לסוכר באמצעות ATP ו-NADP מהשלב התלוי באור, ו-RuBP מתחדש.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
Calvin cycle/ˈkælvɪn ˈsaɪkl/ מחזור קלווין
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ דיóxido של פחמן
pigment/ˈpɪɡmənt/ פיגמנט
chlorophyll/ˌklɔːrəʊˈfɪl/ כלורופיל
carotene/ˈkærəʊtiːn/ קרטין
xanthophyll/ˈzænθəfɪl/ קסנטופיל
absorption spectrum/əbˈsɔːpʃn ˈspektrəm/ ספקטרום ספיגה
action spectrum/ˈækʃn ˈspektrəm/ ספקטרום פעולה
13.2

Limiting factors · ⁨גורמים מגבילים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
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
עברית
  1. ציין כי עוצמת אור, ריכוז פחמן dioxide וטמפרטורה הם דוגמאות לגורמים מגבילים של פוטוסינתזה
  2. הסביר את ההשפעות של שינויים בעוצמת אור, ריכוז פחמן dioxide וטמפרטורה על קצב הפוטוסינתזה
  3. תאר ונהל בדיקות באמצעות אינדicators אדוקס, כולל DCPIP וmetilן בלו, ותלולית כלורופלסטים כדי לקבוע את ההשפעות של עוצמת אור ואורך גל אור על קצב הפוטוסינתזה
  4. תאר ונהל בדיקות באמצעות צמחים שלמים, כולל צמחי מים, כדי לקבוע את ההשפעות של עוצמת אור, ריכוז פחמן dioxide וטמפרטורה על קצב הפוטוסינתזה

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

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.

עברית

גורם מגביל הוא הגורם בזמינות הקטנה ביותר המעכב את קצב הפוטוסינתזה. שלושת העיקריים הם עוצמת האור, ריכוז פחמן די-אוקסיד, וטמפרטורה.

  • העלאת עוצמת האור מאיצה את הפוטוסינתזה, עד שגורם אחר יהפוך לגורם מגביל.
  • העלאת ריכוז פחמן די-אוקסיד מאיצה אותו, עד שגורם אחר יהפוך לגורם מגביל.
  • העלאת הטמפרטורה מאיצה את התהליך, אך רק עד לנקודת האופטימום; גבוה מדי והאנזימים מתעוותים.
שני עקומים של קצב הפוטוסינתזה כנגד עוצמת האור העולים ואז נשחקים, העקום הגבוה יותר עם יותר פחמן דו-חמצני או טמפרטורה חמה יותר
בעוד הקצב עולה, האור הוא הגורם המגביל; במקום שבו העקום נשחק, גורם אחר (CO₂ או טמפרטורה) מגביל אותו

ניתן למדוד את קצב השלב התלוי באור באמצעות אינדיקטור אוקסידציה-רידוקציה כמו DCPIP או תוכן כחול וסוספנציה של כלורופילס: הצבע מאבד את צבעו כאשר הכלורופילס פעילים, וניתן לבדוק עוצמות אור או אורכי גל שונים. עם צמח ימי שלם ניתן לספור בועות החמצן המשחררות כדי להשוות בין קצבים בתנאים שונים.

דוגמה מופרשת. צמח המבצע פוטוסינתזה בצורה יציבה מחוסר פתאום מפחמן דו-חמצני. מה קורה לרמות ה-GP וה-RuBP? עקוב את המחזור צעד אחר צעד. פחמן דו-חמצני נקבע כאשר RuBP מצטרף אליו, בתפקוד אנזים רוביסקו, ליצירת GP. הסרת פחמן דו-חמצני גורמת לתגובה זו להפסיק, ולכן GP אינו מיוצר עוד - אולם GP ממשיך להיות נצרך, מופחת ל-TP באמצעות ATP ו-NADP מופחת. לכן GP יורד. בו זמנית RuBP עדיין מתחדש מ-TP אך אינו מצורך עוד, ולכן RuBP עולה. השיטה נשארת זהה: מציאים את התגובה שנעצרה, ואז שואלים בכל חומר אם הוא עדיין מיוצר ועדיין מנצרך. הסרת האור במקום זאת נותנת תמונה הפוכה: ללא ATP או NADP מופחת, GP לא יכול להתפחת, ולכן GP עולה ו-RuBP יורד.

Explore · ⁨חקור⁩

What limits photosynthesis · ⁨מה מגביל פוטוסינתזה⁩

Change light and CO₂. The rate is set by whichever factor is in shortest supply — raising the others won't help. · ⁨שנוי אור ו-CO₂. הקצב נקבע על ידי הגורם שהוא באספקה הקצרה ביותר – העלאת שאר הגורמים לא תועיל.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ גורם מגביל
light intensity/laɪt ɪnˈtensɪti/ עוצמת תאורה
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ ריכוז
temperature/ˈtemprɪtʃə/ טמפרטורה
indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ אינדיקטור
wavelength/ˈweɪvleŋθ/ אורך גל
aquatic plant/əˈkwætɪk plænt/ צמח מים
13.2

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

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).
עברית
  • הפרדה בין שני השלבים: תלוי באור (תילאקואיד – פוטוליזה, ATP, NADP מופחת, O2) ומחזור קלווין (סטרומה – CO2 נקבע על ידי רוביסקו, GP → TP).
  • קריאת גרפים של גורמים מגבילים: ההשטחה היא המקום שבו גורם אחר (אור, CO2 או טמפרטורה) מגביל את הקצב.
  • פרשנות כרומטוגרפיה עם ערך $R_f$ כדי לזהות פיגמנטים.
  • קישור מבנה הכלורופיל לפונקציה (ערימות תילאקואיד לשלבי האור; סטרומה למחזור קלווין).

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in A-Level Biology · ⁨ביולוגיה A-Level⁩ · ⁨נושאים נוספים בA-Level Biology · ⁨ביולוגיה A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP