Information

5.1: Fotosyntes - Biologi

5.1: Fotosyntes - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Energin som tas tillvara från fotosyntesen kommer kontinuerligt in i vår planets ekosystem och överförs från en organism till en annan. Därför, direkt eller indirekt, tillhandahåller fotosyntesprocessen det mesta av den energi som krävs av levande varelser på jorden. Fotosyntes leder också till att syre släpps ut i atmosfären. Kort sagt, för att äta och andas är människor nästan helt beroende av de organismer som utför fotosyntes.

  • 5.1.1: Översikt över fotosyntes
    Alla levande organismer på jorden består av en eller flera celler. Varje cell drivs på den kemiska energi som huvudsakligen finns i kolhydratmolekyler (mat), och majoriteten av dessa molekyler produceras genom en process: fotosyntes. Genom fotosyntes omvandlar vissa organismer solenergi (solljus) till kemisk energi, som sedan används för att bygga kolhydratmolekyler. Energin som används för att hålla ihop dessa molekyler frigörs när en organism bryter ner mat.
  • 5.1.2: Fotosyntesens ljusberoende reaktioner
    Hur kan ljus användas för att göra mat? Det är lätt att tänka på ljus som något som finns och låter levande organismer, som människor, se, men ljus är en form av energi. Liksom all energi kan ljus färdas, ändra form och utnyttjas för att utföra arbete. När det gäller fotosyntes omvandlas ljusenergi till kemisk energi, som autotrofer använder för att bygga kolhydratmolekyler. Men autotrofer använder bara en specifik komponent av solljus.
  • 5.1.3: Calvincykeln
    Kolhydratmolekyler som görs kommer att ha en ryggrad av kolatomer. Var kommer kolet ifrån? Kolatomerna som används för att bygga kolhydratmolekyler kommer från koldioxid, gasen som djur andas ut vid varje andetag. Calvincykeln är termen som används för fotosyntesreaktioner som använder energin som lagras av de ljusberoende reaktionerna för att bilda glukos och andra kolhydratmolekyler.
  • 5.1.4: Glykolys
    ATP fungerar som energivaluta för celler. Det tillåter celler att lagra energi kort och transportera den inom sig för att stödja endergoniska kemiska reaktioner. Strukturen hos ATP är den hos en RNA-nukleotid med tre fosfatgrupper anslutna. Eftersom ATP används för energi, lösgörs en fosfatgrupp och ADP produceras. Energi som härrör från glukoskatabolism används för att ladda ADP till ATP. Glykolys är den första vägen som används vid nedbrytningen av glukos för att utvinna energi.
  • 5.1.5: Citronsyracykel och oxidativ fosforylering
    Citronsyracykeln är en serie kemiska reaktioner som tar bort högenergielektroner och använder dem i elektrontransportkedjan för att generera ATP. En molekyl ATP (eller motsvarande) produceras per varv i cykeln. Elektrontransportkedjan är den del av aerob andning som använder fritt syre som den slutliga elektronacceptorn för elektroner som avlägsnas från de mellanliggande föreningarna i glukoskatabolism.
  • 5.1.6: Jäsning
    Om NADH inte kan metaboliseras genom aerob andning används en annan elektronacceptor. De flesta organismer kommer att använda någon form av fermentering för att åstadkomma regenereringen av NAD+, vilket säkerställer fortsättningen av glykolysen. Regenereringen av NAD+ vid fermentering åtföljs inte av ATP-produktion; därför utnyttjas inte potentialen för NADH att producera ATP med användning av en elektrontransportkedja.
  • 5.1.7: Anslutningar till andra metaboliska vägar
    Metaboliska vägar bör ses som porösa – det vill säga ämnen kommer in från andra vägar och andra ämnen lämnar till andra vägar. Dessa vägar är inte slutna system. Många av produkterna i en viss väg är reaktanter i andra vägar.

Miniatyrbild: Växtceller (avgränsade av lila väggar) fyllda med kloroplaster (gröna), som är platsen för fotosyntesen. Bild använd med tillstånd (CC BY-SA 3.0; Kristian Peters)


5.1: Översikt över fotosyntes

Energin som tas tillvara från fotosyntesen kommer kontinuerligt in i vår planets ekosystem och överförs från en organism till en annan. Därför, direkt eller indirekt, tillhandahåller fotosyntesprocessen det mesta av den energi som krävs av levande varelser på jorden.

Fotosyntes leder också till att syre släpps ut i atmosfären. Kort sagt, för att äta och andas är människor nästan helt beroende av de organismer som utför fotosyntes.


Solberoende och livsmedelsproduktion

Vissa organismer kan utföra fotosyntes, medan andra inte kan. En autotrof är en organism som kan producera sin egen mat. Ordets grekiska rötter autotrof betyder "själv" (bil) "matare" (troph). Växter är de mest kända autotrofer, men andra finns, inklusive vissa typer av bakterier och alger (Figur 1). Oceaniska alger bidrar med enorma mängder mat och syre till globala näringskedjor. Växter är också fotoautotrofer, en typ av autotrofer som använder solljus och kol från koldioxid för att syntetisera kemisk energi i form av kolhydrater. Alla organismer som utför fotosyntes kräver solljus.

Figur 1. (a) Växter, (b) alger och (c) vissa bakterier, kallade cyanobakterier, är fotoautotrofer som kan utföra fotosyntes. Alger kan växa över enorma områden i vatten, ibland helt täcka ytan. (kredit a: Steve Hillebrand, U.S. Fish and Wildlife Service kredit b: “eutrophication&hypoxia”/Flickr kredit c: NASA-skaldata från Matt Russell)

Figur 2. Energin som lagras i kolhydratmolekyler från fotosyntesen passerar genom näringskedjan. Rovdjuret som äter dessa rådjur får energi som har sitt ursprung i den fotosyntetiska vegetationen som rådjuret konsumerade. (kredit: Steve VanRiper, U.S. Fish and Wildlife Service)

Heterotrofer är organismer som inte kan fotosyntes som därför måste få energi och kol från maten genom att konsumera andra organismer. Ordets grekiska rötter heterotrof menar "annat" (hetero) "matare" (troph), vilket betyder att deras mat kommer från andra organismer. Även om födoorganismen är ett annat djur, spårar denna föda sitt ursprung tillbaka till autotrofer och fotosyntesprocessen. Människor är heterotrofer, precis som alla djur. Heterotrofer är beroende av autotrofer, antingen direkt eller indirekt. Rådjur och vargar är heterotrofer. Ett rådjur får energi genom att äta växter. En varg som äter ett rådjur får energi som ursprungligen kom från de växter som äts av rådjuret. Energin i växten kom från fotosyntes, och därför är den den enda autotrofen i detta exempel (Figur 2). Med detta resonemang länkar all mat som äts av människor också tillbaka till autotrofer som utför fotosyntes.

Biologi i aktion

Fotosyntes i Mataffären

Figur 3. Fotosyntes är ursprunget till de produkter som utgör huvudelementen i människans kost. (kredit: Associação Brasileira de Supermercados)

Stora livsmedelsbutiker i USA är organiserade i avdelningar, såsom mejeri, kött, produkter, bröd, spannmål och så vidare. Varje gång innehåller hundratals, om inte tusentals, olika produkter som kunderna kan köpa och konsumera (Figur 3).

Även om det finns en stor variation, länkar varje objekt tillbaka till fotosyntes. Kött och mejeriprodukter länkar till fotosyntes eftersom djuren fick växtbaserad mat. Bröden, spannmålen och pastan kommer till stor del från spannmål, som är frön från fotosyntetiska växter. Hur är det med desserter och drycker? Alla dessa produkter innehåller socker - den grundläggande kolhydratmolekylen som produceras direkt från fotosyntes. Fotosynteskopplingen gäller varje måltid och varje mat som en person konsumerar.


Ämne 5.1: Fotosyntes (AQA A-level Biology)

Som lärare i naturvetenskap har jag också varit känd för att lära mig matematik och idrott! Men hur konstigt det än kan tyckas är min riktiga kärlek att designa resurser som kan användas av andra lärare för att maximera elevernas upplevelse. Jag funderar hela tiden på nya sätt att engagera en elev med ett ämne och försöker implementera det i utformningen av lektionerna.

Dela detta

Resurser ingår (4)

Begränsande faktorer för fotosyntes (AQA A-level Biology)

Ljusoberoende reaktion (AQA A-level Biology)

Ljusberoende reaktion av fotosyntes (AQA A-level Biology)

Kloroplaststruktur (AQA A-level Biology)

Denna bunt med detaljerade PowerPoints och tillhörande resurser har utformats för att täcka innehållet i ämne 5.1 (Fotosyntes) i AQA A-level Biology-specifikationen. Denna cellulära reaktion kan visa sig vara svår för eleverna att förstå, så extra planering har lagts ner på dessa 4 lektioner för att säkerställa att de viktigaste detaljerna i reaktionerna är inbäddade och förståelsen ständigt kontrolleras genom en mängd olika aktiviteter. Alla frågor i examensstil som används i dessa nuvarande kunskaps- och förkunskapskontroller har poängscheman som ingår i PowerPoint för att låta eleverna bedöma sitt arbete.

Om du vill prova kvaliteten på dessa lektioner, ladda ner kloroplaststrukturlektionen eftersom den har laddats upp gratis.

Recensioner

Ditt betyg krävs för att återspegla din lycka.

Det är bra att lämna lite feedback.

Försök igen senare.

Bisman

Tack så mycket, det sparade mig mycket tid, resurserna passar perfekt för läroplanen. Det finns massor av möjligheter för AFL via små aktiviteter inbäddade i dina powerpoints.

GJ Utbildning

Tack för din feedback - det här är ett ämne som jag lagt ner mycket tid på att planera på grund av reaktionernas krångligheter så jag är verkligen glad att höra att lektionerna gick bra

Tomt svar ger ingen mening för slutanvändaren

Roystonalfie

Tack för att du lade upp detta. Sparar mycket arbete och gynnar vår läroplan

GJ Utbildning

Tack - verkligen glad att det är en tidsbesparing då det alltid är mitt mål!

Tomt svar ger ingen mening för slutanvändaren

Rapportera den här resursen för att meddela oss om den bryter mot våra villkor.
Vår kundtjänst kommer att granska din rapport och kommer att kontakta dig.


KS5 Biologi: Fotosyntes och gasutbyte

Nivå

Varaktighet

Tilldelat utrymme

Översikt

Skaffa dig väsentliga praktiska färdigheter, ta reda på vad som händer inuti en växt och upptäck hur en växts miljö påverkar dess form och funktion.

Elever formulerar hypoteser och kombinerar mikroskopi och matematikkunskaper för att undersöka hur en växts miljö påverkar dess stomatala täthet.

Med hjälp av resultaten testar eleverna sina hypoteser och samlar bevis på hur växter har anpassat sig för fotosyntes och transpiration.

Observera att delar av denna session kommer att levereras utomhus, i ett av våra klassrum och i ett växthus. Masker ska bäras i klassrummet och i växthuset.

Lärandemål

  • Förstå stomatas roll i växter och hur man beräknar stomatensitet.
  • Beskriv hur miljöfaktorer i olika biomer påverkar egenskaperna hos gasutbytesytor i växter.
  • Identifiera nyckelfaktorer som påverkar fotosyntes och transpiration i växter.
  • Beskriv, namnge och förklara en mängd olika växtanpassningar.

Vi kommer att se till att läranderesultat är relevanta för dina elever och kommer att fokusera på din valda examenstavla.

Läroplanslänkar

AQA - Biologi

3.3.2: Gasbyte
3.5.1: Fotosyntes

Edexcel A - Biologi

Ämne 2 Gener och hälsa 2.1 i)
Ämne 4 Biologisk mångfald och naturresurser 4.3

Edexcel B - Biologi

4.3 Gasutbyte ii)
4.7 Transport i växter iv)
5.6 Fotosyntetiska pigment viii)

OCR A - Biologi

3.1.3 Transport i växter: (c) (i) (d)
4.2.2 Klassificering och utveckling: (g)
5.2.1 Fotosyntes: (g) (i)

OCR B - Biologi

2.2.3 Gasutbyte hos däggdjur och växter (ii)
2.2.34 Transportsystem i anläggningar (e) (i)
3.1.3 Arternas utveckling: utveckling och klassificering (e) (i)

International Baccalaureate - Biologi

2.9: Fotosyntes
9.1: Transport i xylem av växter Syfte 6

BTEC - Biologi

Enhet 10 Biologiska molekyler och metabola vägar C

Kompetens

a) Självständigt tänkande

b) Använda och tillämpa vetenskapliga metoder och praxis

  • Använd en rad praktisk utrustning och material på ett säkert och korrekt sätt.
  • Följ skriftliga instruktioner.
  • Gör och registrera observationer.
  • Presentera information och data på ett vetenskapligt sätt.

d) Instrument och utrustning

  • Använd ett brett utbud av experimentella och praktiska instrument, utrustning och tekniker som är lämpliga för den kunskap och förståelse som ingår i specifikationen.

Praktiska tekniker

1. Använd lämplig utrustning för att registrera en rad kvantitativa mätningar (för att inkludera massa, tid, volym, temperatur, längd och pH)
4. Användning av ljusmikroskop med hög effekt och låg effekt, inklusive användning av ett gratikel

Matematiska färdigheter

  • A.0.1 Känna igen och använda lämpliga enheter i beräkningar
  • A.0.3 Använd förhållanden, bråk och procent
  • A.1.2 Hitta aritmetiska medelvärden
  • A.1.6 Förstå termerna medelvärde, median och läge

Hur vetenskap fungerar

Key Stage 5 sessioner

Våra Key Stage 5 och post-obligatoriska sessioner riktar sig till elever som studerar biologi och geografi på A- och AS-nivå, IB- och BTEC-kurser.


Kapitel 5: Introduktion till fotosyntes

Figur 5.1 Den här salviatrasherns diet, liksom nästan alla organismer, beror på fotosyntesen. (kredit: modifiering av arbete av Dave Menke, U.S. Fish and Wildlife Service)

Oavsett hur komplex eller avancerad en maskin är, till exempel den senaste mobiltelefonen, kan enheten inte fungera utan energi. Levande varelser, som liknar maskiner, har många komplexa komponenter, de kan inte göra någonting utan energi, varför människor och alla andra organismer måste "äta" i någon eller annan form. Det kan vara allmänt känt, men hur många människor inser att varje tugga av varje måltid som intas beror på fotosyntesprocessen?


Växthus och polyetentunnlar: Förståelse för årskurs 9 för IGCSE Biology 5.1 5.2

Att odla växter är i grunden ett avsnitt om att maximera fotosynteshastigheten. Om en växt fotosyntes i den snabbaste takten kommer den att växa snabbt och därmed öka matproduktionen.

Ett av de enklaste sätten att maximera fotosynteshastigheten är att odla grödor i en växthus (skrattretande kallas a växthus i kursplanen för att undvika att du blir förvirrad) eller a polytunnel. Växthus är gjorda av glas polytunnlar är mycket billigare att bygga eftersom de är gjorda av transparent plast.

Vilka är fördelarna med att odla grödor i ett växthus eller polytunnel?

Temperaturer ökar på grund av glasets eller plastens isolerande effekter.

Vattning kan kontrolleras. Artificiell belysning kan användas för att optimera ljusintensiteten för en maximal fotosynteshastighet.

Koldioxidkoncentrations i luften kan ökas på konstgjord väg om dörrarna till växthuset hålls stängda. Ofta släpps koldioxid ut i växthuset – det är bra för miljön då det minskar utsläppen av växthusgaser och bra för bonden när skördarna ökar.

Dessa punkter ovan länkar till det arbete du kommer att ha gjort på fotosynteshastigheter. (För mer information om detta, se mina inlägg i avsnitt 2.19)

Gödselmedel kan tillföras jorden (se inlägg under avsnitt 2.21 och 5.3).

Skadedjur kan enkelt hållas utanför eller tas bort (se inlägg i avsnitt 5.4)


3.5.1 Fotosyntes (endast A-nivå)

Den ljusberoende reaktionen så detaljerad att den visar att:

  • klorofyll absorberar ljus, vilket leder till fotojonisering av klorofyll
  • en del av energin från elektroner som frigörs under fotojonisering bevaras i produktionen av ATP och reducerad NADP
  • produktionen av ATP involverar elektronöverföring associerad med överföring av elektroner längs elektronöverföringskedjan och passage av protoner över kloroplastmembran och katalyseras av ATP-syntas inbäddat i dessa membran (kemiosomotisk teori)
  • fotolys av vatten producerar protoner, elektroner och syre.

Den ljusoberoende reaktionen använder reducerad NADP från den ljusberoende reaktionen för att bilda ett enkelt socker. Hydrolysen av ATP, även från den ljusberoende reaktionen, tillhandahåller den extra energin för denna reaktion.

Den ljusoberoende reaktionen så detaljerad att den visar att:

  • koldioxid reagerar med ribulosbisfosfat (RuBP) för att bilda två molekyler av glycerat 3-fosfat (GP). Denna reaktion katalyseras av enzymet rubisco
  • ATP och reducerad NADP från den ljusberoende reaktionen används för att reducera GP till triosfosfat
  • en del av triosfosfatet används för att regenerera RuBP i Calvin-cykeln
  • en del av triosfosfatet omvandlas till användbara organiska ämnen.

Eleverna ska kunna:

  • identifiera miljöfaktorer som begränsar fotosynteshastigheten
  • utvärdera data som rör vanliga jordbruksmetoder som används för att övervinna effekten av dessa begränsande faktorer.

Eleverna skulle kunna tänka ut och genomföra experiment för att undersöka effekten av namngivna miljövariabler på fotosynteshastigheten med hjälp av vattenväxter, alger eller immobiliserade algpärlor.

Obligatorisk praktisk 7: Användning av kromatografi för att undersöka pigment isolerade från löv från olika växter, t.ex. blad från skuggtoleranta och skuggintoleranta växter eller löv av olika färg.

Obligatorisk praktisk 8: Undersökning av effekten av en namngiven faktor på graden av dehydrogenasaktivitet i extrakt av kloroplaster.


Steg för steg Process av fotosyntes

Mot bakgrund av att fotosyntesen till stor del sker i växtblad bör du förstå bladets struktur innan du lär dig hur processen fungerar.

Ett typiskt blad består av följande delar:

  • Övre och nedre epidermis
  • Svampig mesofyll
  • Palisade mesofyll
  • Ytterhud
  • Vaskulära buntar
  • Stomata

Fotosyntes sker inte i övre och nedre epidermis eftersom de inte har kloroplaster. Dessa delar tjänar bara som ett skydd för de inre cellerna i ett blad. Stomata hänvisar till de mikroskopiska hålen som huvudsakligen finns på den nedre epidermis. De är till för omvänd andning – släpp in koldioxid och släpp ut syre.

Kärlknippena är en del av växtens transportsystem. De hjälper till att förflytta näringsämnen och vatten runt växten. Fotosyntes sker i palissadens mesofyllceller eftersom de har kloroplaster.

Nu när vi har det ur vägen, låt oss titta på de fyra huvudstegen i fotosyntesen:

Steg 1

Växten tar upp koldioxid i atmosfären genom stomata på sina blad. Det är värt att notera att det finns en del stomata på stjälkarna också.

Steg 2

Vatten kommer in i växten främst genom rötterna och letar sig till bladen, där fotosyntes sker. Växtrötter är speciellt utformade för att dra vatten från marken och transportera det till växtbladen genom stjälken.

Steg 3

Klorofyll, bladets gröna färgämne, fångar energin från solljus när det lyser på bladet. Det är värt att notera att det är klorofyll som ger bladet dess gröna färg.

Steg 4

Solenergin används för att bryta ner vatten till väte och syre. Sedan kombineras väte med koldioxid för att göra socker, som är mat för växten. Syre frigörs som en biprodukt genom stomata.

Kemiska reaktioner sker med hjälp av protoner från vattenmolekylerna och elektroner från klorofyllmolekylerna för att producera adenosintrifosfat (ATP). ATP ger energi för cellulära reaktioner och Nicotinamide Adenine Dinukleotide Diphosphate (NADP), som är integrerad i växternas metabolism.


5.1: Fotosyntes - Biologi

10 snabba frågor - för GCSE och iGCSE

Max 10 minuter! (kan du göra det på 5?)

1+2: Slutför denna ordekvation för fotosyntes:

3. Den fotosyntetiska reaktionen är känd som endotermisk. Detta betyder ..

  • S. Energi krävs för reaktionen
  • B. Energi frigörs i reaktionen
  • C. Värme frigörs i reaktionen
  • D. Vatten produceras i reaktionen

4. Diagrammet här visar en växtcell som finns i ett blad:

Vilken organell i bladcellen fångar ljusenergin?

5. I fotosyntes överförs ljusenergi till vilken typ av energi?

6. Extra glukos som görs i fotosyntesen kan lagras av växten som ..

7+8: En elev genomför ett experiment för att ta reda på om klorofyll behövs för fotosyntesen.
Han sätter en planta med brokiga blad i ljus i 24 timmar och testar sedan ett blad för att ta reda på vilka delar av bladet som innehåller stärkelse.

7. För att testa för stärkelse vilken av dessa kemikalier används?

  • A. Benedicts lösning
  • B. Koboltklorid
  • C. Kalkvatten
  • D. Jodlösning

8. Den gröna delen av bladet blev blåsvart när den testades med kemikalien från fråga 7. Vilket av följande kan dras?

  • A. Den gröna delen av bladet innehöll stärkelse
  • B. Den gröna delen av bladet hade fotosyntetiserat
  • C. Klorofyll behövs för fotosyntesen
  • D. Allt ovanstående.

9. Vilket av följande är minst sannolikt att begränsa fotosynteshastigheten?

  • A. Koldioxidkoncentration
  • B. Ljusintensitet
  • C. Syrekoncentration
  • D. Temperatur

10. Denna graf visar hur fotosynteshastigheten påverkas av varierande ljusintensitetsnivåer:

Vid vilken tidpunkt på grafen börjar en annan faktor än ljusintensiteten att begränsa fotosynteshastigheten?


Titta på videon: Design at the Intersection of Technology and Biology. Neri Oxman. TED Talks (Augusti 2022).