Una planta no puede cazar ni moverse. Así que construye su propio alimento a partir de casi nada: un gas del aire, agua del suelo y luz. Cada comida que…
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6.1
Photosynthesis · Fotosíntesis
Syllabus
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
Español
Central
Complementario
1 Describir la fotosíntesis como el proceso mediante el cual las plantas sintetizan carbohidratos a partir de materias primas utilizando energía procedente de la luz
2 Indicar la ecuación verbal de la fotosíntesis como: dióxido de carbono + agua $\rightarrow$ glucosa + oxígeno en presencia de luz y clorofila
10 Indicar la ecuación química balanceada de la fotosíntesis como: $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
3 Indicar que la clorofila es un pigmento verde presente en los cloroplastos
4 Indicar que la clorofila transfiere la energía de la luz a energía química para la síntesis de carbohidratos
5 Esquematizar el uso y almacenamiento subsiguientes de los carbohidratos producidos en la fotosíntesis, limitándose a: (a) almidón como reserva energética (b) celulosa para construir paredes celulares (c) glucosa utilizada en la respiración para proporcionar energía (d) sacarosa para el transporte en el floema (e) néctar para atraer insectos con fines de polinización
6 Explicar la importancia de: (a) los iones nitrato para la formación de aminoácidos (b) los iones magnesio para la formación de clorofila
7 Investigar la necesidad de clorofila, luz y dióxido de carbono para la fotosíntesis, utilizando controles adecuados
8 Investigar y describir los efectos de la variación de la intensidad luminosa, la concentración de dióxido de carbono y la temperatura sobre la velocidad de la fotosíntesis
9 Investigar y describir el efecto de las condiciones de luz y oscuridad sobre el intercambio gaseoso en una planta acuática utilizando solución indicadora de bicarbonato
11 Identificar y explicar los factores limitantes de la fotosíntesis en diferentes condiciones ambientales
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios 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.
Español
Fotosíntesis: entradas y salidasLas hojas verdes capturan la luz solar para la fotosíntesis.
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas fabrican carbohidratos a partir de materias primas simples, utilizando energía procedente de la luz. Es cómo las plantas se alimentan a sí mismas.
En palabras: las plantas absorben dióxido de carbono y agua, y producen glucosa y oxígeno. Esta reacción solo puede ocurrir con luz y donde haya clorofila.
La fotosíntesis absorbe dióxido de carbono y agua y produce glucosa y oxígeno, usando la luzLos mismos cloroplastos bajo un microscopio, empaquetados dentro de las células de la hoja de musgo: el color verde corresponde a la clorofila
Qué hace la clorofila
La clorofila es un pigmento verde presente en los cloroplastos. Atrapa la luz y transfiere la energía lumínica a energía almacenada en productos químicos. Esa energía química se utiliza luego para construir carbohidratos.
Qué hace la planta con la glucosa
Uso
Qué ocurre
almacenar
cambia a almidón, un almacén de energía que no se disuelve
construir
se convierte en celulosa para construir paredes celulares
liberar energía
se degrada en la respiración para liberar energía
transportar
cambia a sacarosa y se mueve por toda la planta a través del floema
atraer animales
se convierte en néctar para atraer insectos para la polinización
Lo que una planta hace con la glucosa que produce
Minerales del suelo
Las plantas también absorben iones minerales del suelo a través de sus raíces:
iones nitrato — necesarios para fabricar aminoácidos (y por tanto proteínas).
iones magnesio — necesarios para fabricar clorofila.
Una planta con deficiencia de nitrato crece mal con tallos débiles; una planta con deficiencia de magnesio tiene hojas amarillas (no puede producir suficiente clorofila).
Una planta con deficiencia de nitrato crece mal; una planta con deficiencia de magnesio tiene hojas amarillas
La velocidad de la fotosíntesis
La velocidad de la fotosíntesis depende de tres cosas:
intensidad luminosa — más luz da una mayor velocidad, hasta cierto punto.
concentración de dióxido de carbono — más dióxido de carbono da una mayor velocidad.
temperatura — una temperatura más cálida es más rápida, hasta que resulta tan alta que las enzimas se desnaturalizan.
(Suplemento) En cualquier momento, el factor que está en menor suministro frena la velocidad. Esto se denomina factor limitante. Por ejemplo, en un día nublado la intensidad luminosa suele ser el factor limitante; en un día soleado puede serlo la concentración de dióxido de carbono.
Más luz acelera la fotosíntesis hasta que otro factor se vuelve limitante
Ejemplo resuelto. En un gráfico de velocidad frente a intensidad luminosa, la línea sube bruscamente al principio y luego se nivela. ¿Qué factor es limitante en cada parte? En la parte de subida, añadir luz eleva la velocidad, por lo que la intensidad luminosa es el factor limitante allí. En la parte plana, añadir más luz no cambia nada, por lo que la luz ya no es limitante: algo más lo es, normalmente la concentración de dióxido de carbono o la temperatura. La prueba siempre es la misma: si añadir más de un factor acelera la reacción, ese factor era el que la frenaba.
Investigación de la fotosíntesis
Para demostrar que una planta necesita luz, clorofila y dióxido de carbono, se prueba una hoja en busca de almidón después de eliminar uno de ellos. Un control mantiene todas las demás condiciones iguales, para que la prueba sea justa. (Primero dejar la planta en la oscuridad para consumir su almidón.) Una hoja con partes verdes y blancas muestra almidón solo en las partes verdes, que tienen clorofila.
También puedes observar el intercambio gaseoso en una planta acuática usando un indicador de bicarbonato, que cambia de color a medida que cambia el nivel de dióxido de carbono. Con luz, la planta absorbe dióxido de carbono para la fotosíntesis; en la oscuridad libera dióxido de carbono procedente de la respiración.
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Qué limita la fotosíntesis
Cambie la luz y el CO₂. El factor más lento — el factor limitante — determina la velocidad.
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
Español
Núcleo
Complementario
1 Indicar que la mayoría de las hojas tienen una gran superficie y son delgadas, y explicar cómo estas características son adaptaciones para la fotosíntesis
2 Identificar en diagramas e imágenes las siguientes estructuras en la hoja de una planta dicotiledónea: cloroplastos, cutícula, células guardantes y estomas, epidermis superior e inferior, mesofilo empalizada, parénquima esponjoso, espacios aéreos, haces vasculares, xilema y floema
3 Explicar cómo las estructuras enumeradas en 6.2.2 adaptan las hojas para la fotosíntesis
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios 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)
Español
Una hoja está bien adaptada para la fotosíntesis. La mayoría de las hojas son anchas, con una gran superficie para captar mucha luz, y finas, para que los gases y la luz lleguen rápidamente a todas las células.
El centro de la hoja, el mesófilo, es donde ocurre la mayor parte de la fotosíntesis. Estas son las partes principales de una hoja:
Estructura
Función / cómo ayuda a la fotosíntesis
cutícula
una capa cerosa transparente en la parte superior; reduce la pérdida de agua pero aún permite el paso de la luz
epidermis superior
una capa transparente de células sin cloroplastos; permite que la luz pase a las células inferiores
mesófilo en palisada
células altas, en forma de columna, repletas de cloroplastos, cerca de la parte superior; realizan la mayor parte de la fotosíntesis
mesófilo esponjoso
células redondeadas con espacios aéreos entre ellas, para que los gases puedan moverse fácilmente
estomas
pequeños orificios, principalmente en la superficie inferior, que permiten la entrada de dióxido de carbono y la salida de oxígeno
células guardias
un par de células alrededor de cada estoma; lo abren y cierran
epidermis inferior
una capa fina que contiene los estomas
** haces vasculares**
contienen xilema (lleva agua a la hoja) y floema (transporta azúcares)
Una hoja en sección transversal: cada tejido está adaptado para la fotosíntesis e intercambio de gasesEstomas reales en la superficie inferior de una hoja: cada poro tiene dos células guardias (barra de escala 20 μm)
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Dentro de una hoja
Toca cada capa de una sección transversal de la hoja para ver cómo su estructura está adaptada para la fotosíntesis y el intercambio gaseoso.
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.
Aprender la ecuación verbal exactamente: dióxido de carbono + agua → glucosa + oxígeno (con luz, con clorofila).
La clorofila está en los cloroplastos; no se consume: transfiere energía lumínica.
Relacionar cada factor con la velocidad: más luz, más dióxido de carbono, más calor (pero no demasiado) → más rápido, hasta que un factor limitante detenga el aumento adicional.
Para la estructura de la hoja, relacionar siempre la parte con su función: ancha y fina para captar luz; células de palisada llenas de cloroplastos; estomas y espacios aéreos para el intercambio gaseoso.
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