Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Plant nutrition · ⁨תזונת צמחים⁩

IGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩ · Topic 6 · ⁨נושא 6⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
7:36

פוטוסינתזה

צמח אינו יכול לצוד ואינו יכול לנוע. לכן הוא בונה את מזונו משום כמעט דבר: גז מהאוויר, מים מהקרקע ואור. כל ארוחה שת…

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

6.1

Photosynthesis · ⁨פוטוסינתזה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
Core Supplement
1 Describe photosynthesis as the process by which plants synthesise carbohydrates from raw materials using energy from light
2 State the word equation for photosynthesis as: carbon dioxide + water $\rightarrow$ glucose + oxygen in the presence of light and chlorophyll 10 State the balanced chemical equation for photosynthesis as: $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
3 State that chlorophyll is a green pigment that is found in chloroplasts
4 State that chlorophyll transfers energy from light into energy in chemicals, for the synthesis of carbohydrates
5 Outline the subsequent use and storage of the carbohydrates made in photosynthesis, limited to: (a) starch as an energy store (b) cellulose to build cell walls (c) glucose used in respiration to provide energy (d) sucrose for transport in the phloem (e) nectar to attract insects for pollination
6 Explain the importance of: (a) nitrate ions for making amino acids (b) magnesium ions for making chlorophyll
7 Investigate the need for chlorophyll, light and carbon dioxide for photosynthesis, using appropriate controls
8 Investigate and describe the effects of varying light intensity, carbon dioxide concentration and temperature on the rate of photosynthesis
9 Investigate and describe the effect of light and dark conditions on gas exchange in an aquatic plant using hydrogencarbonate indicator solution
11 Identify and explain the limiting factors of photosynthesis in different environmental conditions
עברית
ליבה תוספת
1 תאר פוטוסינתזה בתהליך שבו צמחים סינתזים פחמימות מחומרי גלם באמצעות אנרגיה מאור
2 נסח את המשוואה המילולית לפוטוסינתזה כך: פחמן דו-חמצני + מים $\rightarrow$ גלוקוז + חמצן בנוכחות אור וכלורופיל 10 נסח את המשוואה הכימית מאוזנת לפוטוסינתזה כך: $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
3 נסח כי כלורופיל הוא פיגמנט ירוק הנמצא בקלורופלסטים
4 נסח כי כלורופיל מעביר אנרגיה מאור לאנרגיה בחומרים, עבור סינתוז פחמימות
5 סקור את השימוש והאחסון העוקבים בפחמימות הנוצרות בפוטוסינתזה, במגבלות הבאות: (א) עמילן כאחסון אנרגיה (ב) תאית לבניית קירות תאים (ג) גלוקוז המשמש בנשימה לתת אנרגיה (ד) סוכרוז להובלה בפילום (ה) צוף למשיכת חרקים לפולין
6 הסבר את החשיבות של: (א) יוני ניטרט לבניית חומצות אמינו (ב) יוני מגנesium לבניית כלורופיל
7 בדוק את הצורך בכלורופיל, אור ופחמן דו-חמצני לפוטוסינתזה, באמצעות בקרות מתאימות
8 בדוק ותאר את השפעת שינויים בעוצמת האור, ריכוז פחמן דו-חמצני וטמפרטורה על קצב הפוטוסינתזה
9 בדוק ותאר את השפעת תנאי אור וחושך על החלפת גזים בצמח ימי באמצעות תמיסת אינדיקטור הידרוגנפספט
11 זיהה והסבר את הגורמים המגבילים בפוטוסינתזה בתנאי סביבה שונים

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

English
Photosynthesis: inputs and outputs

Photosynthesis 光合作用 is the process by which plants make carbohydrates 碳水化合物 from simple raw materials 原料, using energy 能量 from light. It is how plants feed themselves.

The word equation

$$\text{carbon dioxide} + \text{water} \rightarrow \text{glucose} + \text{oxygen}$$

In words: plants take in carbon dioxide 二氧化碳 and water, and make glucose 葡萄糖 and oxygen 氧气. This reaction can only happen in the light, and only where there is chlorophyll 叶绿素.

(Supplement) The balanced chemical equation is:

$$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$

What chlorophyll does

Chlorophyll is a green pigment 色素 found in the chloroplasts 叶绿体. It traps light and transfers the energy from light into energy stored in chemicals. That chemical energy is then used to build carbohydrates.

What the plant does with the glucose

Use What happens
store changed to starch 淀粉, an energy store that does not dissolve
build made into cellulose 纤维素 to build cell walls 细胞壁
release energy broken down in respiration 呼吸作用 to release energy
transport changed to sucrose 蔗糖 and moved around the plant in the phloem 韧皮部
attract animals made into nectar 花蜜 to attract insects 昆虫 for pollination 传粉

Minerals from the soil

Plants also take up mineral ions 离子 from the soil through their roots:

  • nitrate ions 硝酸根离子 — needed to make amino acids 氨基酸 (and so proteins).
  • magnesium ions 镁离子 — needed to make chlorophyll.

A plant short of nitrate grows poorly with weak stems; a plant short of magnesium has yellow leaves (it cannot make enough chlorophyll).

The rate of photosynthesis

The rate 速率 of photosynthesis depends on three things:

  • light intensity 光照强度 — more light gives a faster rate, up to a point.
  • carbon dioxide concentration 浓度 — more carbon dioxide gives a faster rate.
  • temperature 温度 — a warmer temperature is faster, until it gets so hot that the enzymes are denatured.

(Supplement) At any moment, the one factor that is in shortest supply holds back the rate. This is called the limiting factor 限制因素. For example, on a dull day light intensity is usually the limiting factor; on a bright day carbon dioxide may be.

Worked example. On a graph of rate against light intensity, the line rises steeply at first and then levels off flat. Which factor is limiting on each part? On the rising part, adding light raises the rate, so light intensity is the limiting factor there. On the flat part, adding more light changes nothing, so light is no longer limiting - something else is, usually carbon dioxide concentration or temperature. The test is always the same: if adding more of a factor speeds the reaction up, that factor was the one holding it back.

Investigating photosynthesis

To show that a plant needs light, chlorophyll and carbon dioxide, you test a leaf for starch after taking one of them away. A control 对照 keeps every other condition the same, so the test is fair. (First leave the plant in the dark to use up its starch.) A leaf with green and white parts shows starch only in the green parts, which have chlorophyll.

You can also watch gas exchange 气体交换 in a water plant using hydrogencarbonate indicator 指示剂, which changes colour as the carbon dioxide level changes. In the light the plant takes in carbon dioxide for photosynthesis; in the dark it gives out carbon dioxide from respiration.

עברית
פוטוסינתזה: קלטות ותוצרים
עלים ירוקים בהבהוב מאחורי אור שמש
עלים ירוכים קולטים אור שמש עבור הפוטוסינתזה.

פוטוסינתזה היא התהליך שבו צמחים מייצרים פחמימות מחומרי גלם פשוטים, באמצעות אנרגיה מאור. זהו המנגנון שבו הצמחים מזינים את עצמם.

המשוואה המילולית

$$\text{carbon dioxide} + \text{water} \rightarrow \text{glucose} + \text{oxygen}$$

בעברית: צמחים סופגים פחמן דו-חמצני ומים, ומייצרים גלוקוז וחמצן. תגובה זו יכולה להתרחש רק באור, ובמקומות בהם יש כלורופיל.

(תוספת) המשוואה הכימית מאוזנת היא:

$$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$
כלורופלסט עם אנרגיית אור מהשמש נכנסת, פחמן דו-חמצני ומים נכנסים, וגלוקוז וחמצן יוצאים, עם המשוואה המילולית למטה
פוטוסינתזה נקחת פחמן דו-חמצני ומים ועושה גלוקוז וחמצן, באמצעות אור
מיקרוגרפת אור של תאי עלי טחוב: כל תא מלבני ערוס בכלורופלסטים קטנים וירוקים בצורת ביצה
אותם כלורופלסטים תחת מיקרוסקופ, ערוסים בתוך תאי עלי טחב – הצבע הירוק הוא הכלורופיל

מה עושה הכלורופיל

הכלורופיל הוא פיגמנט ירוק המצוי בכלורופלסטים. הוא תופס אור ומעביר את האנרגיה מאור לאנרגיה הנאגרת בחומרים כימיים. אנרגיה זו משמשת לאחר מכן לבניית פחמימות.

מה הצמח עושה עם הגלוקוז

שימוש מה קורה
אחסון הופך לעמלה, מאגר אנרגיה שאינו נמס במים
בנייה הופך לצלולוז לבניית דפנות תאים
שחרור אנרגיה מתפרק בנשימה לשחרור אנרגיה
הובלה הופך לסוכרוז ומובל סביב הצמח בקליטה
משיכת בעלי חיים הופך לצוף למשיכת חרקים עבור אבקה
גלוקוז משמש לעמלה, צלולוז, נשימה והובלה
מה שהצומח עושה עם הגלוקוז שהוא יוצר

מינרלים מהקרקע

צמחים סופגים גם יונים מינרליים מקרקע דרך השורשים שלהם:

  • יוני ניטראט — נדרשים ליצירת חומצות אמינו (ולכן חלבונים).
  • יוני מגנזיום — נדרשים ליצירת כלורופיל.

צמח הסובל ממחסור בניטראט מתפתח בצורה לקויה עם גבעולים חלשים; צמח הסובל ממחסור במגנזיום יש לו עלים צהובים (אינו יכול לייצר מספיק כלורופיל).

שתי כרטיסיות: יוני ניטראט נדרשים לחומצות אמינו ולכן צמח הסובל ממחסור בניטראט מתפתח לקויה עם גבעולים חלשים; יוני מגנזיום נדרשים לכלורופיל ולכן צמח הסובל ממחסור במגנזיום יש לו עלים צהובים
צמח הסובל ממחסור בניטראט מתפתח לקויה; צמח הסובל ממחסור במגנזיום יש לו עלים צהובים

קצב הפוטוסינתזה

הקצב של הפוטוסינתזה תלוי בשלושה דברים:

  • עוצמת האור — יותר אור נותן קצב מהיר יותר, עד לנקודה מסוימת.
  • ריכוז דו-חמצן קربون — ריכוז גבוה יותר של דו-חמצן קربון מוביל לקצב מהיר יותר.
  • טמפרטורה — טמפרטורה גבוהה יותר מאיצה את התהליך, עד שהאנזימים מתעוותים (דנטורציה).

(תוספת) בכל רגע נתון, הגורם הנמצא במחסור הקיצוני ביותר הוא זה שמגביל את הקצב. גורם זה נקרא גורם מגביל. לדוגמה, ביום עכור, עוצמת האור היא לרוב הגורם המגביל; ביום בהיר, ייתכן שריכוז דו-חמצן קربון יהיה הגורם המגביל.

גרף של קצב הפוטוסינתזה כנגד עוצמת האור: הקצב עולה עם חשיפה לאור נוספת, ולאחר מכן הופך למישורי כאשר גורם אחר הופך לגורם מגביל
אור נוסף מאיץ את הפוטוסינתזה עד שגורם אחר הופך לגורם המגביל

דוגמה פתורה. בגרף של קצב כנגד עוצמת האור, הקו עולה בתלול בתחילה ואז הופך למישורי. איזה גורם מגביל בכל חלק? בחלק העולה, הוספת אור מעלה את הקצב, ולכן עוצמת האור היא הגורם המגביל באזור זה. בחלק המישורי, הוספת אור נוספת אינה משנה דבר, ולכן האור אינו מגביל עוד – גורם אחר הוא זה שמגביל, בדרך כלל ריכוז דו-חמצן קربון או טמפרטורה. הבדיקה תמיד זהה: אם הוספת גורם מסוים מאיצה את התגובה, אזי אותו גורם היה זה שהחזיק אותה אחורנית.

חקירת הפוטוסינתזה

כדי להוכיח שצמח זקוק לאור, כלורופיל ודו-חמצן קربון, בודקים עלה לעמיקות עמילן לאחר שהסרת אחד מהם. בקרה שומרת על שאר התנאים זהים, כך שבדיקה היא הוגנת. (ראשית יש להשאיר את הצמח בחושך כדי שיستهל את העמילן שלו.) עלה בעל חלקים ירוקים ולבנים מראה עמילן רק בחלקים הירוקים, שבהם יש כלורופיל.

ניתן גם לצפות בהחלפת גזים בצמח מים באמצעות אינדיקטור הידרוקרבונט, המשנה צבע כשהרמות של דו-חמצן קربון משתנות. באור הצמח סופג דו-חמצן קربון לפוטוסינתזה; בחושך הוא משחרר דו-חמצן קربון מתהליך נשימה.

Explore · ⁨חקור⁩

What limits photosynthesis · ⁨מה מגביל פוטוסינתזה⁩

Change light and CO₂. The slowest factor — the limiting factor — sets the rate. · ⁨שנה את התאורה ואת CO₂. הגורם האיטי — הגורם המגביל — קובע את הקצב.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ פוטוסינתזה
carbohydrates/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪts/ פחמימות
raw materials/rɔː məˈtɪərɪəlz/ חומרי גלם
energy/ˈenədʒi/ אנרגיה
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ דיóxido של פחמן
glucose/ˈɡluːkəʊs/ גלוקוז
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ חמצן
chlorophyll/ˌklɔːrəʊˈfɪl/ כלורופיל
pigment/ˈpɪɡmənt/ פיגמנט
chloroplasts/ˈklɔːrəʊplæsts/ כלורופלסטים
starch/stɑːtʃ/ עמילן
cellulose/ˈseljuːləʊs/ צלולוזין
cell walls/sel wɔːlz/ דפנות תא
respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ נשימה
sucrose/ˈsuːkrəʊs/ סוכרוז
phloem/ˈfləʊɪm/ בד
nectar/ˈnektə/ צוף
insects/ˈɪnsekts/ חרקים
pollination/ˌpɒlɪˈneɪʃn/ האבקה
ions/ˈaɪɒnz/ יונים
nitrate ions/ˈnaɪtreɪt ˈaɪɒnz/ יוני ניטרט
amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ חומצות אמינו
magnesium ions/mæɡˈniːzɪəm ˈaɪɒnz/ יוני מגנזיום
rate/reɪt/ קצב
light intensity/laɪt ɪnˈtensɪti/ עוצמת תאורה
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ ריכוז
temperature/ˈtemprɪtʃə/ טמפרטורה
limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ גורם מגביל
control/kənˈtrəʊl/ בקרה
gas exchange/ɡæs eksˈtʃeɪndʒ/ החלפת גזים
indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ אינדיקטור
adapted/əˈdæptɪd/ מותאם
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ שטח פני
cuticle/ˈkjuːtɪkl/ קרטינה
epidermis/ˌepɪˈdɜːmɪs/ אפידרמיס
mesophyll/ˈmesəfɪl/ מסנכימה
palisade mesophyll/ˈpælɪseɪd ˈmesəfɪl/ מסנכימת פריסה
spongy mesophyll/ˈspʌndʒi ˈmesəfɪl/ מסנכימת ספוגית
air spaces/eə ˈspeɪsɪz/ חללי אוויר
Watch lesson · ⁨צפה בשיעור⁩
6.2

Leaf structure · ⁨מבנה העלה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
Core Supplement
1 State that most leaves have a large surface area and are thin, and explain how these features are adaptations for photosynthesis
2 Identify in diagrams and images the following structures in the leaf of a dicotyledonous plant: chloroplasts, cuticle, guard cells and stomata, upper and lower epidermis, palisade mesophyll, spongy mesophyll, air spaces, vascular bundles, xylem and phloem
3 Explain how the structures listed in 6.2.2 adapt leaves for photosynthesis
עברית
ליבה תוספת
1 נסח כי לעלים רובם יש שטח פנים גדול והם דקים, והסבר כיצד תכונות אלו הן התאמות לפוטוסינתזה
2 זיהוי בתרשימים ובתמונות המבנים הבאים בעלה של צמח דו-עלעלי: כלורופיל, קטיקולה, תאי שמירה ונקביות נשימה, אפידרמיס עליון ותחתון, מנפה פריסה, מנפה ספוגית, חללי אוויר, סבכים וסקולריים, עץ ואובד
3 הסבר כיצד המבנים הנזכרים ב-6.2.2 משתנים את העלים לתהליך הפוטוסינתזה

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

English

A leaf is well adapted 适应 for photosynthesis. Most leaves are broad, with a large surface area 表面积 to catch plenty of light, and thin, so that gases and light quickly reach all the cells.

The middle of the leaf, the mesophyll 叶肉, is where most photosynthesis happens. These are the main parts of a leaf:

Structure Job / how it helps photosynthesis
cuticle 角质层 a clear waxy layer on top; it reduces water loss but still lets light through
upper epidermis 表皮 a clear layer of cells with no chloroplasts; it lets light pass to the cells below
palisade mesophyll 栅栏叶肉 tall, column-shaped cells packed with chloroplasts, near the top; they do most of the photosynthesis
spongy mesophyll 海绵叶肉 rounded cells with air spaces 气腔 between them, so gases can move easily
stomata 气孔 tiny holes, mostly on the lower surface, that let carbon dioxide in and oxygen out
guard cells 保卫细胞 a pair of cells around each stoma; they open and close it
lower epidermis a thin layer that holds the stomata
vascular bundles 维管束 contain xylem 木质部 (brings water to the leaf) and phloem (carries sugars away)
עברית

עלה מותא היטב לפוטוסינתזה. רוב העלים רחבים, עם שטח פני שטח גדול כדי לתפוס כמות רבה של אור, ודקים, כך שגזים ואור מגיעים במהירות לכל התאים.

אמצע העלה, המזופיל, הוא המקום בו מתרחשת רוב הפוטוסינתזה. אלו החלקים הראשיים של העלה:

מבנה תפקיד / כיצד הוא תומך בפוטוסינתזה
ערבה שכבה שעוונית שקופה בחלק העליון; היא מפחיתה אובדן מים אך מאפשרת מעבר לאור
אפידרמיס עליון שכבת תאים שקופה ללא כלורופלטות; היא מאפשרת לאור לעבור לתאים התחתונים
מזופיל פאליסade תאים גבוהים ועמודיים המלאים בכלורופלטות, בקרבת החלק העליון; הם מבצעים את רוב הפוטוסינתזה
מזופיל ספוגי תאים עגולים עם חללי אוויר ביניהם, כך שגזים יכולים לנוע בקלות
נקביות חורים זעירים, ברובם בשטח התחתון, המאפשרים כניסת דו-חמצן קربון ויציאת חמצן
תאי שמירה זוג תאים סביב כל נקבית; הם פותחים וסוגרים אותה
אפידרמיס תחתון שכבה דקה המחזיקה את הנקביות
כלי דם מכילים צלעית (מביאה מים לעלה) ופלואם (מפיצה סוכרים)
חיתוך רוחבי מסומן של עלה המראה את העורקה השעוונית, האפידרמיס העליון, המזופיל הפליסי והמזופיל הספוגי, קשר וסקולרי, האפידרמיס התחתון ונקבובית פתח עם שתי תאי שמירה
עלה בחתך רוחב: כל רקמה מותאמת לפוטוסינתזה ולחילוף גזים
תצפית במיקרוסקופ אור במשטח התחתון של עלה, המראה מספר נקבוביות פתח בצורת עדשה, כל אחת עם שני תאי שמירה, בין תאי האפידרמיס בצורת פאזל
נקבוביות פתח אמיתיות במשטח התחתון של עלה — לכל נקבובית יש שני תאי שמירה (מוט סקאלה 20 מיקרומטר)
Explore · ⁨חקור⁩

Inside a leaf · ⁨בתוך העלה⁩

Tap each layer of a leaf cross-section to see how its structure is built for photosynthesis and gas exchange. · ⁨לחץ על כל שכבה בחתך רוחב של העלה כדי לראות כיצד המבנה שלה מותאם לפוטוסינתזה ולחילוף גזים.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
stomata/ˈstəʊmətə/ נבגים
guard cells/ɡɑːd selz/ תאי שמירה
vascular bundles/ˈvæskjʊlə ˈbʌndlz/ חוטים וסקולריים
xylem/ˈzaɪləm/ עץ
6.2

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Learn the word equation exactly: carbon dioxide + water → glucose + oxygen (in light, with chlorophyll).
  • Chlorophyll is in the chloroplasts; it does not get used up — it transfers light energy.
  • Link each factor to the rate: more light, more carbon dioxide, warmer (but not too hot) → faster, until a limiting factor stops further increase.
  • For leaf structure, always link the part to its job: broad and thin to catch light; palisade cells full of chloroplasts; stomata and air spaces for gas exchange.
  • Nitrate ions → amino acids; magnesium ions → chlorophyll.
עברית
  • ללמוד את משוואת המילים בדיוק: פחמן דו-חמצני + מים → גלוקוז + חמצן (בתאורה, באמצעות כלורופיל).
  • הכלורופיל נמצא בכלורופלסטים; הוא אינו מתכלה — הוא מעביר אנרגיית אור.
  • לקשר כל גורם לקצב: אור יותר, פחמן דו-חמצני יותר, טמפרטורה גבוהה יותר (אך לא חמה מדי) → מהירות גדולה יותר, עד שגורם מגביל עצור עלייה נוספת.
  • עבור מבנה העלה, תמיד לקשר את החלק לתפקידו: רחב ודק כדי לתפוס אור; תאי מזופיל פליסי ערים בכלורופיל; נקבוביות פתח וחללי אוויר להחלפת גזים.
  • יוני ניטראט → חומצות אמינו; יוני מגנזיום → כלורופיל.

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 IGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩ · ⁨נושאים נוספים בIGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP