Вот что странно в дереве. Почти ничего из него не вышло из земли. Древесина, листья, плоды — почти вся эта масса была вытянута из…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)
13.1
The chloroplast · Хлоропласт
Syllabus · Программа
English
describe the relationship between the structure of chloroplasts, as shown in diagrams and electron micrographs, and their function
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
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
describe the role of chloroplast pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, carotene and xanthophyll) in light absorption in thylakoids
interpret absorption spectra of chloroplast pigments and action spectra for photosynthesis
describe and use chromatography to separate and identify chloroplast pigments (reference should be made to $R_f$ values in identification of chloroplast pigments)
state that cyclic photophosphorylation and non-cyclic photophosphorylation occur during the light-dependent stage of photosynthesis
explain that in cyclic photophosphorylation: • only photosystem I (PSI) is involved • photoactivation of chlorophyll occurs • ATP is synthesised
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
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)
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
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
Русский
описать взаимосвязь между строением хлоропластов, показанным на диаграммах и электронно-микроскопических изображениях, и их функцией
объяснить, что энергия, передаваемая в виде АТФ и восстановленного НАДФ из светозависимой стадии, используется во время светонезависимой стадии (цикл Кальвина) фотосинтеза для синтеза сложных органических молекул
указать, что внутри хлоропласта тилакоиды (тилакоидные мембраны и тилакоидные пространства), расположенные в стопках, называемых гранами, являются местом светозависимой стадии, а стромa является местом светонезависимой стадии
описать роль пигментов хлоропластов (хлорофилл a, хлорофилл b, каротин и ксантофилл) в поглощении света в тилакоидах
интерпретировать спектры поглощения пигментов хлоропластов и спектра действия для фотосинтеза
описать и использовать хроматографию для разделения и идентификации пигментов хлоропластов (в идентификации пигментов хлоропластов следует ссылаться на значения $R_f$)
указать, что во время светозависимой стадии фотосинтеза происходят циклическая фотофосфорилирование и нециклическая фотофосфорилирование
объяснить, что при циклическом фотофосфорилировании: • участвует только фотосистема I (PSI) • происходит фотоактивация хлорофилла • синтезируется АТФ
объяснить, что при нециклическом фотофосфорилировании: • участвуют оба фотосистемы (фотосистема I (PSI) и фотосистема II (PSII)) • происходит фотоактивация хлорофилла • комплекс выделения кислорода катализирует фотолиз воды • синтезируются АТФ и восстановленный НАДФ
объяснить, что во время фотофосфорилирования: • энергичные электроны выделяют энергию при прохождении через электрон-транспортную цепь (детали переносчиков не требуются) • выделяемая энергия используется для переноса протонов через мембрану тилакоида • протоны возвращаются в строму из тилакоидного пространства путем облегченной диффузии через АТФ-синтазу, обеспечивая энергию для синтеза АТФ (детали АТФ-синтазы не требуются)
изложить три основных этапа цикла Кальвина: • рубиско катализирует фиксацию углекислого газа путем соединения с молекулой рибулозобисфосфата (RuBP), 5C-соединением, образуя две молекулы глицерат 3-фосфата (GP), 3C-соединение • GP восстанавливается до триозофосфата (TP) в реакциях с участием восстановленного НАДФ и АТФ • RuBP регенерируется из TP в реакциях, использующих АТФ
указать, что промежуточные продукты цикла Кальвина используются для синтеза других молекул, ограничиваясь тем, что GP используется для синтеза некоторых аминокислот, а TP — для синтеза углеводов, липидов и аминокислот
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
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.
Русский
Фотосинтез происходит внутри хлоропласта. Его структура соответствует двум этапам:
Внутри находятся стопки плоских мешочков, называемых тилакоидами. Стопка тилакоидов называется граной (множественное число граны). Мембраны тилакоидов содержат светопоглощающие пигменты и являются местом первого этапа.
Жидкость вокруг тилакоидов называется stroma (строма), это место второго этапа.
Листья зеленые, потому что их хлоропласты насыщены пигментом хлорофилломТилакоиды упакованы в граны (здесь происходит первый этап); окружающая их строма — место второго этапаХлоропласты (маленькие зеленые диски) внутри клеток листа элодеи (водного растения), видимые под микроскопом
Explore · Исследовать
Explore the chloroplast · Изучите хлоропласт
Tap each part. The light-dependent stage runs on the thylakoid membranes (grana); the Calvin cycle runs in the stroma around them. · Нажмите на каждую часть. Светозависимая стадия протекает на тилакоидных мембранах (граны); цикл Кальвина протекает в строме вокруг них.
The two stages of photosynthesis · Два этапа фотосинтеза
English
Photosynthesis has two linked stages:
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.
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.
Русский
Фотосинтез состоит из двух взаимосвязанных этапов:
Зависимый от света этап происходит в тилакоидах. Он использует световую энергию для синтеза АТФ и восстановленного НАДФ.
Независимый от света этап, также называемый циклом Кальвина, происходит в строме. Он использует АТФ и восстановленный НАДФ из первого этапа для синтеза сложных органических молекул из углекислого газа.
Два этапа связаны: первый производит АТФ и восстановленный НАДФ, которые второй расходует для превращения CO₂ в сахара
13.1
Chloroplast pigments · Пигменты хлоропласта
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).
Русский
Пигмент — это окрашенное вещество, поглощающее свет. Тилакоиды содержат несколько пигментов, которые работают совместно для улавливания максимально возможного количества света:
хлорофилл a и хлорофилл b (которые поглощают преимущественно красный и синий свет),
каротин и ксантофилл (которые поглощают другие цвета и передают энергию дальше).
Мы изучаем их с помощью двух графиков. Спектр поглощения показывает, сколько света поглощает каждый пигмент при каждой длине волны. Спектр действия показывает, насколько быстро идет фотосинтез при каждой длине волны. Эти два графика closely совпадают, что указывает на то, что именно пигменты обеспечивают фотосинтез.
Спектр поглощения и спектр действия совпадают: синий и красный свет используются наиболее активно, зеленый — наименее
Вы можете разделить пигменты методом хроматографии: пигменты проходят разные расстояния вверх по бумаге. Каждый пигмент идентифицируется по своему Rf значению (расстояние, пройденное пигментом, деленное на расстояние, пройденное растворителем).
Каждый пигмент проходит свое собственное расстояние вверх по бумаге; его Rf равен расстоянию до пятна, деленному на расстояние растворителя
electron transport chain/ɪˈlektrɒn ˈtrænspɔːt tʃeɪn/
дыхательной цепи
proton/ˈprəʊtɒn/
протон
ATP synthase/ˌeɪ tiː ˈpiː ˈsɪnθeɪs/
АТФ-синтаза
fixation/fɪkˈseɪʃn/
фиксация
enzyme/ˈenzaɪm/
фермент
regenerate/riːˈdʒenəreɪt/
восстанавливать
amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/
аминокислота
carbohydrate/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪt/
углевод
lipid/ˈlɪpɪd/
липид
13.1
The light-dependent stage · Зависимый от света этап
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:
energetic electrons pass along an electron transport chain 电子传递链, releasing energy as they go.
this energy is used to pump protons 质子 across the thylakoid membrane.
the protons flow back into the stroma through ATP synthase ATP合酶, and this flow provides the energy to make ATP.
Русский
В тилакоидах свет используется для синтеза АТФ. Это фотофосфорилирование, которое бывает двух видов.
При циклическом фотофосфорилировании:
используется только фотосистема I (PSI).
происходит фотоактивация хлорофилла (свет повышает энергию его электронов до более высокого уровня).
производится только АТФ.
При нециклической фотофосфорилировании:
используются оба фотосистемы: фотосистема I (ФС I) и фотосистема II (ФС II).
происходит фотоактивация хлорофилла.
комплекс, выделяющий кислород, осуществляет фотолиз (расщепление под действием света) воды, в результате чего выделяется кислород.
образуются как АТФ, так и восстановленный НАДФ.
При нециклическом фотофосфорилировании фотолиз расщепляет воду; электроны движутся от ФС II → ФС I, образуя АТФ и восстановленный НАДФ
В обоих случаях энергия выделяется одинаково:
Энергичные электроны проходят по цепи переноса электронов, высвобождая энергию по мере движения.
Эта энергия используется для перекачивания протонов через мембрану тилакоида.
Протоны возвращаются в строму через АТФ-синтетазу; этот поток обеспечивает энергию для синтеза АТФ.
Explore · Исследовать
The light-dependent stage · Светозависимая стадия
Step through it. Light excites electrons and splits water; the result is ATP, reduced NADP and oxygen. · Пройдите по шагам. Свет возбуждает электроны и расщепляет воду; результатом является АТФ, восстановленный НАДФ и кислород.
13.1
The Calvin cycle · Цикл Кальвина
English
The light-independent stage builds sugars in three main steps:
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).
reduction — GP is reduced to TP (triose phosphate) using reduced NADP and ATP from the light-dependent stage.
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.
Русский
Светонезависимая фаза синтезирует сахара в три основных этапа:
фиксация — фермент рубиско присоединяет углекислый газ к 5-углеродной молекуле РубП (рибулозобисфосфат). При этом образуются две молекулы 3-углеродного соединения ГП (глицерат-3-фосфат).
восстановление — ГП восстанавливается до ТФ (триозофосфат) с использованием восстановленного НАДФ и АТФ из светозависимой фазы.
возобновление — большая часть ТФ используется для регенерации РубП (с затратой дополнительного АТФ), чтобы цикл мог продолжаться.
Фиксация добавляет CO₂ к РубП; восстановление образует ТФ с использованием АТФ и восстановленного НАДФ; регенерация восстанавливает РубП; часть ТФ превращается в сахара
Некоторая часть ТФ покидает цикл для образования полезных веществ. Из ГП можно синтезировать некоторые аминокислоты, а из ТФ — углеводы, липиды и аминокислоты.
Explore · Исследовать
The Calvin cycle · Цикл Кальвина
Step around the cycle. CO₂ is fixed onto RuBP, reduced to sugar using the light-stage's ATP and NADP, and RuBP is regenerated. · Шаг вокруг цикла. CO₂ фиксируется на РубП, восстанавливается до сахара с использованием АТФ и НДФ, полученных на световой стадии, и РубП регенерируется.
state that light intensity, carbon dioxide concentration and temperature are examples of limiting factors of photosynthesis
explain the effects of changes in light intensity, carbon dioxide concentration and temperature on the rate of photosynthesis
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
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
Русский
указать, что интенсивность освещения, концентрация углекислого газа и температура являются примерами лимитирующих факторов фотосинтеза
объяснить влияние изменений интенсивности освещения, концентрации углекислого газа и температуры на скорость фотосинтеза
описать и провести исследования с использованием красок-индикаторов окисления-восстановления, включая DCPIP и метиленовый синий, и суспензии хлоропластов для определения влияния интенсивности освещения и длины волны света на скорость фотосинтеза
описать и провести исследования с использованием целых растений, включая водные растения, для определения влияния интенсивности освещения, концентрации углекислого газа и температуры на скорость фотосинтеза
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
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 dioxideconcentration 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.
Русский
Ограничивающий фактор — это тот, которого меньше всего и который сдерживает скорость фотосинтеза. Три основных фактора: световая интенсивность, концентрация углекислого газа и температура.
повышение световой интенсивности ускоряет фотосинтез, пока другой фактор не станет ограничивающим.
повышение концентрации углекислого газа ускоряет процесс, пока другой фактор не станет ограничивающим.
повышение температуры ускоряет процесс, но только до оптимума; при слишком высокой температуре ферменты денатурируют.
Пока скорость растет, ограничивающим фактором является свет; там, где кривая выходит на плато, процесс лимитируется другим фактором (CO₂ или температурой)
Скорость светозависимой фазы можно измерить с помощью красок-редокс-индикаторов, таких как DCPIP или метиленовый синий, и суспензии хлоропластов: краситель обесцвечивается по мере работы хлоропластов, что позволяет тестировать различные световые интенсивности или длины волн света. С целым водным растением можно подсчитывать пузырьки выделяемого кислорода для сравнения скоростей при разных условиях.
Разобранный пример. Растение, фотосинтезирующее с постоянной скоростью, внезапно лишают углекислого газа. Что произойдет с уровнями ГП и РубП? Проследите за циклом шаг за шагом. Углекислый газ фиксируется, когда РубП связывается с ним, катализируемое рубиско, образуя ГП. Удалите углекислый газ, и эта реакция остановится, поэтому ГП больше не образуется — тем временем ГП продолжает расходоватьсь, восстанавливаясь до ТФ с использованием АТФ и восстановленного НАДФ. Следовательно, уровень ГП снижается. В то же время РубП все еще регенерируется из ТФ, но больше не расходуется, поэтому уровень РубП повышается. Метод всегда одинаков: найдите реакцию, которая останавливается, затем спросите себя для каждого вещества, продолжается ли его образование и потребление. Если вместо этого убрать свет, картина обратная: без АТФ и восстановленного НАДФ ГП не может восстановиться, поэтому уровень ГП повышается, а РубП снижается.
Explore · Исследовать
What limits photosynthesis · Что ограничивает фотосинтез
Change light and CO₂. The rate is set by whichever factor is in shortest supply — raising the others won't help. · Изменяйте свет и CO₂. Скорость определяется фактором, которого меньше всего — повышение других не поможет.
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).
Русский
Разделяйте две стадии: светозависимая (тилакоид — фотолиз, АТФ, восстановленный НАДФ, O2) и цикл Кальвина (стромa — фиксация CO2 рубиско, ГР → ТР).
Читайте графики лимитирующих факторов: плато — это место, где другой фактор (свет, CO2 или температура) ограничивает скорость.
Интерпретируйте хроматографию со значением $R_f$ для идентификации пигментов.
Связывайте строение хлоропласта с его функцией (стопки тилакоидов для световых реакций; строма для цикла Кальвина).
Interactive lessons on this topic · Интерактивные уроки по этой теме
Work through it step by step, with instant-check exercises. · Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Выберите один, и сайт будет вести вас — конспекты, работы, видео и практика откроются там.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Введите запрос для поиска заметок, уроков, кода, словаря и вопросов с реальных экзаменов по всем предметам.