光合作用

进阶

植物用阳光的能量,把二氧化碳和水变成养分(葡萄糖)和氧 — 在叶绿体进行。

适合:中一科学 · 单元:生物与环境 · 建议学习路径第 9/12 课

学完呢课,你会识:
  • 输入:阳光+二氧化碳+水
  • 场地:叶绿体(叶绿素吸光)
  • 产物:葡萄糖+氧
科学Science
读呢课前,你应该识: 细胞结构

§课文原文 Passage

1一株植物即使种在泥土里,只要浇水、照光,便能不断长高,养分究竟从何而来?答案藏在叶绿体中:绿色植物利用光能,把从叶片气孔吸收的二氧化碳和根部运上来的水,合成葡萄糖并释放氧气,这个过程就是光合作用。

2光合作用需要二氧化碳、水、阳光和叶绿素四个条件同时齐备:缺少任何一项,反应便无法进行。合成的葡萄糖一部分供细胞呼吸,释放能量维持生命;多余的则转化为淀粉储存起来。它把太阳的能量转化为生物可以利用的化学能。

3例子随处可见:清晨到公园散步,树木正默默制造养分和氧气;海洋里的浮游植物同样进行光合作用,供应地球上大量氧气;我们每天吃的米饭和蔬菜,其实都是光合作用的产物。碘液能把淀粉染成蓝色,是实验室检验叶片是否制造了养分的常用方法。

4光合作用几乎支撑著所有食物链,也是碳循环的关键一环。古代生物经光合作用储存的能量,经过漫长地质年代转化为今天的煤和石油。大规模植树可以吸收二氧化碳、缓解温室效应,因此保护植物,就是维持地球碳氧平衡、应对气候变化的重要一环。

1重点摘要 Summary

植物用阳光的能量,把二氧化碳和水变成养分(葡萄糖)和氧 — 在叶绿体进行。

2生字卡 Vocabulary

P
Photosynthesis光合作用

植物利用光能,把二氧化碳和水合成养分的过程。

C
Chlorophyll叶绿素

使叶片呈现绿色的色素,负责吸收光能。

C
Carbon dioxide二氧化碳

植物经叶片气孔从空气吸入的气体,光合作用的原料。

O
Oxygen氧

光合作用的产物,释放回去空气。

G
Glucose葡萄糖

光合作用制造的养分,供生长或转化为淀粉储存。

S
Starch淀粉

葡萄糖转化而成的储存形式,碘液测试变蓝黑色。

C
Chloroplast叶绿体

植物细胞内进行光合作用的结构,内含叶绿素。

S
Stomata气孔

叶片表面的小孔,二氧化碳由此进入,氧和水蒸气由此散出。

3逐步讲解 Steps

  1. 原材料入场光合作用的原材料从两处进场:根从泥土吸收水分,经导管送上叶片;叶片则透过气孔,从空气吸收二氧化碳;反应所需的能量由阳光提供。三者缺一不可,只要缺少水分或二氧化碳,反应便会减慢甚至停止,所以灌溉和空气流通,都会直接影响植物制造养分的速度。
  2. 工厂开工光合作用在叶绿体内进行:叶绿素吸收光能,把二氧化碳和水逐步合成葡萄糖,并把能量储存在葡萄糖之中。叶绿素只存在于叶绿体内,令叶片呈现绿色,叶绿体因此被称为反应的「车间」。这个过程必须有光才能进行,晚上没有阳光,工厂便暂停开工,植物改为依靠白天储存的养分。
  3. 产物出场产物随后离开工厂:葡萄糖一部分供细胞呼吸分解,释放能量维持生命活动;多余的会转化成淀粉,储存在叶或根之中,方便长期存放。氧气是副产品,经气孔释放回空气,正好供动物呼吸使用。检验时淀粉遇碘液会变成蓝黑色,这是确认叶片有没有制造养分的经典方法。
  4. 为什么重要光合作用养活整个地球:它把阳光的能量转变成生物能够使用的化学能,支撑著几乎所有食物链的第一环;海洋中的浮游植物也大量制造氧气,维持大气的平衡。我们每天吃的米饭和蔬菜,都是光合作用的直接产物;就连煤炭和石油,也源自远古生物储存的光合产物,可见其影响深远。
  5. 写出文字方程式整个反应可以用文字方程式总结:二氧化碳加水,在光能和叶绿素的条件下,生成葡萄糖和氧。书写时务必注明条件,因为没有光和叶绿素,反应根本不会发生。这条方程式与呼吸作用正好相反,一个储存能量、一个释放能量,两者的对比是考试常见的比较题,务必要理解透彻。
  6. 碘液测淀粉检验叶片有没有制造养分,要用碘液测淀粉实验:先把盆栽放在暗处一至两天,让它消耗原有淀粉;再取叶片用热水软化,然后以酒精隔水加热脱去叶绿素,最后滴上碘液。变成蓝黑色的部分表示含有淀粉;遮光的对照部分不变色,证明光合作用需要光,实验设计中的对照使结论更加可靠。

4图解 Diagrams

阳光 Sunlight二氧化碳 CO₂ 入 in氧 O₂ 出 out角质层Cuticle上表皮Upper epidermis栅状叶肉(叶绿体最多)Palisade · most chloroplasts海绵叶肉Spongy mesophyll下表皮Lower epidermis气孔Stoma · CO₂/O₂ exchange叶脉Vein · 输水 water ↑ 输养分 food ↓光合作用喺叶肉细胞嘅叶绿体进行 Photosynthesis in mesophyll chloroplasts
图 1:叶的横切面
阳光Sunlight二氧化碳Carbon dioxide水Water叶绿体Chloroplast叶绿素 Chlorophyll 吸光 absorbs light葡萄糖Glucose · 养分 food氧Oxygen光合作用 Photosynthesis — 净反应:二氧化碳 + 水 →(光能 light energy)→ 葡萄糖 + 氧
图 2:光合作用流程

5例题示范 Example

例题:一盆植物放在全黑的柜内两星期,会出现什么变化?为什么?

  1. 没有光 → 叶绿素无法吸收光能
  2. 光合作用停止,没有新养分制造
  3. 呼吸作用照常消耗储备的养分
  4. 储备用完 → 枯萎
  5. 答案:会枯萎死亡。光合作用需要光作为能量来源:全黑的柜内没有光,叶绿素无法把二氧化碳和水制成新养分,叶色也会慢慢转黄;但呼吸作用仍日夜不停消耗体内储备,储备耗尽后,植物便会因缺乏养分而枯萎死亡,可见光是光合作用不可缺少的条件,答题宜对比两过程。

6常见错误 Mistakes

✗ 「植物的养分主要是从泥土吃回来」。
✓ 养分主要由光合作用制造;泥土只供水同矿物质。
✗ 「光合作用在晚上停止,所以晚上植物不需要氧」。
✓ 没有光就做不到光合作用,但植物 24 小时都会呼吸作用,日夜都需要氧。
✗ 以为光合作用会放出二氧化碳。
✓ 光合作用吸收二氧化碳、放出氧;放出二氧化碳的是呼吸作用,两个过程方向相反。
✗ 以为植物任何部分都能进行光合作用。
✓ 只有含叶绿体的绿色部分才能进行光合作用;根部没有叶绿体,不能制造养分。

75 题快测 Quick check

Q1光合作用需要边三样输入?

Q2光合作用在哪个结构进行?靠什么吸光?

Q3写出光合作用的两样产物。

Q4写出光合作用的文字方程式,并注明条件。

Q5怎样用实验证明叶片制造了淀粉?

8重点回顾 Recap

  • 输入:阳光+二氧化碳+水
  • 场地:叶绿体(叶绿素吸光)
  • 产物:葡萄糖+氧
  • 葡萄糖可转化为淀粉储存,供夜间或不良环境使用
  • 植物日夜都进行呼吸作用,不停消耗氧

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