Растение не может охотиться и передвигаться. Поэтому оно создает собственную еду практически из ничего: газа из воздуха, воды из почвы и света. Каждая ваша еда…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)
6.1
Photosynthesis · Фотосинтез
Syllabus · Программа
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
Русский
Базовый
Дополнительно
1 Опишите фотосинтез как процесс, при котором растения синтезируют углеводы из сырья, используя энергию света
2 Запишите словесное уравнение фотосинтеза как: углекислый газ + вода $\rightarrow$ глюкоза + кислород в присутствии света и хлорофилла
3 Укажите, что хлорофилл — это зеленый пигмент, который находится в хлоропластах
4 Укажите, что хлорофилл передает энергию от света в энергию химических соединений для синтеза углеводов
5 Кратко опишите последующее использование и хранение углеводов, образованных в процессе фотосинтеза, ограничиваясь следующими примерами: (a) крахмал как запас энергии (b) целлюлоза для построения клеточных стенок (c) глюкоза, используемая в дыхании для обеспечения энергией (d) сахароза для транспорта в флоэме (e) нектар для привлечения насекомых для опыления
6 Объясните важность: (a) нитрат-ионов для синтеза аминокислот (b) магний-ионов для синтеза хлорофилла
7 Проведите исследование необходимости наличия хлорофилла, света и углекислого газа для фотосинтеза, используя соответствующие контрольные образцы
8 Исследуйте и опишите влияние изменения интенсивности освещения, концентрации углекислого газа и температуры на скорость фотосинтеза
9 Исследуйте и опишите влияние световых и темных условий на газообмен у водного растения с использованием раствора гидрокарбонатного индикатора
11 Определите и объясните лимитирующие факторы фотосинтеза в различных условиях окружающей среды
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
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.
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.
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.
Русский
Фотосинтез: входные и выходные данныеЗеленые листья улавливают солнечный свет для фотосинтеза.
Фотосинтез — это процесс, с помощью которого растения создают углеводы из простых сырья, используя энергию света. Это то, как растения питают сами себя.
Словами: растения поглощают углекислый газ и воду, а производят глюкозу и кислород. Эта реакция может происходить только на свету и только там, где есть хлорофилл.
Фотосинтез поглощает углекислый газ и воду и производит глюкозу и кислород, используя светТе же хлоропласты под микроскопом, упакованные внутри клеток листа мха — зеленый цвет обусловлен хлорофиллом
Что делает хлорофилл
Хлорофилл — зеленый пигмент, содержащийся в хлоропластах. Он улавливает свет и преобразует энергию света в энергию, запасенную в химических связях. Затем эта химическая энергия используется для синтеза углеводов.
Что растение делает с глюкозой
Применение
Что происходит
запасать
превращается в крахмал, запасающий источник энергии, который не растворяется
строить
используется для создания целлюлозы для построения клеточных стенок
высвобождать энергию
расщепляется в дыхании для выделения энергии
транспортировать
превращается в сахарозу и перемещается по растению через флоэму
привлекать животных
используется для образования нектара, чтобы привлечь насекомых для опыления
Что растение делает с произведенной глюкозой
Минеральные вещества из почвы
Растения также поглощают минеральные ионы из почвы через корни:
нитрат-ионы — необходимы для синтеза аминокислот (а значит, и белков).
ионы магния — необходимы для синтеза хлорофилла.
При нехватке нитратов растение плохо растет со слабыми стеблями; при нехватке магния листья желтеют (растение не может синтезировать достаточное количество хлорофилла).
При нехватке нитратов растение плохо растет; при нехватке магния листья желтеют
Скорость фотосинтеза
Скорость фотосинтеза зависит от трех факторов:
интенсивность освещения — больше света дает более высокую скорость, но только до определенного предела.
концентрация углекислого газа — больше углекислого газа обеспечивает более высокую скорость.
температура — повышенная температура ускоряет процесс, пока не становится настолько жарко, что ферменты начинают денатурировать.
(Дополнительно) В любой момент времени тот фактор, которого меньше всего, ограничивает скорость. Это называется ограничивающим фактором. Например, пасмурным днем интенсивность освещения обычно является лимитирующим фактором; в ясный день таким фактором может быть концентрация углекислого газа.
Больше света ускоряет фотосинтез до тех пор, пока другой фактор не станет лимитирующим
Разобранное решение. На графике скорости от интенсивности света линия сначала круто поднимается вверх, а затем выходит на горизонтальное плато. Какой фактор является лимитирующим на каждом из этих участков? На поднимающемся участке добавление света увеличивает скорость, поэтому именно интенсивность света здесь является лимитирующим фактором. На горизонтальном участке добавление дополнительного света не меняет ничего, значит, свет больше не лимитирует процесс — что-то другое выступает ограничивающим фактором, обычно это концентрация углекислого газа или температура. Суть теста всегда одна: если увеличение количества фактора ускоряет реакцию, значит, этот фактор ранее её ограничивал.
Исследование фотосинтеза
Чтобы доказать, что растению для фотосинтеза нужны свет, хлорофилл и углекислый газ, после удаления одного из этих компонентов лист проверяют на наличие крахмала. Контроль сохраняет все остальные условия неизменными, чтобы тест был корректным. (Сначала растение выдерживают в темноте, чтобы оно消耗ило накопленный крахмал.) Лист с зелеными и белыми участками показывает наличие крахмала только в зеленых частях, содержащих хлорофилл.
Также можно наблюдать газообмен у водных растений с помощью гидрокарбонатного индикатора, который меняет цвет по мере изменения уровня углекислого газа. На свету растение поглощает углекислый газ для фотосинтеза; в темноте оно выделяет его в результате дыхания.
Explore · Исследовать
What limits photosynthesis · Что ограничивает фотосинтез
Change light and CO₂. The slowest factor — the limiting factor — sets the rate. · Изменяйте свет и CO₂. Самый медленный фактор — ограничивающий фактор — определяет скорость.
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
Русский
Базовый
Дополнительно
1 Укажите, что большинство листьев имеют большую площадь поверхности и тонкую структуру, и объясните, как эти особенности являются адаптациями для фотосинтеза
2 Определяйте на схемах и изображениях следующие структуры в листе двудольного растения: хлоропласты, кутикулу, замыкающие клетки и устьица, верхнюю и нижнюю эпидермис, палисадный мезофилл, губчатый мезофилл, воздушные полости, проводящие пучки, ксилему и флоэму
3 Объясните, как перечисленные структуры в пункте 6.2.2 адаптируют листья для фотосинтеза
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
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)
Русский
Лист хорошо адаптирован для фотосинтеза. Большинство листьев широкие, имеют большую площадь поверхности для улавливания достаточного количества света, и тонкие, чтобы газы и свет быстро достигали всех клеток.
Центральная часть листа, мезофилл, — это место, где происходит большая часть фотосинтеза. Основные части листа:
Структура
Функция / как помогает фотосинтезу
кутикула
прозрачный восковой слой сверху; снижает потерю воды, но пропускает свет
верхняя эпидерма
прозрачный слой клеток без хлоропластов; пропускает свет к нижележащим клеткам
пalisade мезофилл
высокие клетки столбчатой формы, плотно заполненные хлоропластами, расположены у верхней поверхности; осуществляют основную часть фотосинтеза
губчатый мезофилл
округлые клетки с воздушными пространствами между ними, обеспечивающие легкое движение газов
устичные отверстия (устики)
крошечные поры, расположенные преимущественно на нижней поверхности, через которые проникает углекислый газ и выходит кислород
замыкающие клетки
пара клеток вокруг каждого устичного отверстия; открывают и закрывают его
нижняя эпидерма
тонкий слой, удерживающий устичные отверстия
сосудистые пучки
содержат ксилему (доставляет воду к листу) и флоэму (отводит сахара)
Лист в поперечном разрезе: каждая ткань адаптирована для фотосинтеза и газообменаНастоящие устичные отверстия на нижней поверхности листа — каждая пора имеет две замыкающие клетки (масштабная линейка 20 мкм)
Explore · Исследовать
Inside a leaf · Внутри листа
Tap each layer of a leaf cross-section to see how its structure is built for photosynthesis and gas exchange. · Нажмите на каждый слой поперечного среза листа, чтобы увидеть, как его структура приспособлена для фотосинтеза и газообмена.
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.
Выучите словесное уравнение точно: углекислый газ + вода → глюкоза + кислород (на свету, с участием хлорофилла).
Хлорофилл находится в хлоропластах; он не расходуется — он передает световую энергию.
Свяжите каждый фактор со скоростью: больше света, больше углекислого газа, теплее (но не слишком горячо) → быстрее, пока не наступит лимитирующий фактор, останавливающий дальнейший рост.
Для строения листа всегда связывайте часть с ее функцией: широкие и тонкие для улавливания света; палисадные клетки, наполненные хлоропластами; устичные отверстия и воздушные пространства для газообмена.
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.
