식물은 사냥할 수 없고 이동할 수도 없다. 따라서 식물은 거의 아무것도 없이 자신의 음식을 만들어낸다: 공기 중의 기체, 토양 속의 물, 그리고 빛. 당신이 먹는 매 식사마다…
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6.1
Photosynthesis · 광합성
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
한국어
핵심
보충
1 광합성을 식물이 빛의 에너지를 이용하여 원료로부터 탄수화물을 합성하는 과정으로 설명하시오
2 광합성의 단어 방정식을 다음과 같이 서술하시오: 이산화탄소 + 물 $\rightarrow$ 빛과 엽록소의 존재 하에서 포도당 + 산소
10 광합성의 균형 잡힌 화학 방정식을 다음과 같이 서술하시오: $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
3 엽록소는 엽록체 내에 존재하는 녹색 색소임을 서술하시오
4 록소가 빛의 에너지를 화학 물질의 에너지로 전환하여 탄수화물 합성에 사용됨을 서술하시오
⟦5 광합성으로 생성된 탄수화물의 후속 사용 및 저장 범위를 다음과 같이 개괄한다: (a) 에너지 저장소로서의 starch (b) 세포벽 구축을 위한 cellulose (c) 에너지를 공급하기 위해 호흡에 사용되는 glucose (d) 해부관(phloem)을 통한 운전을 위한 sucrose (e) 수분 매개를 위한 곤충 유인을 위한 nectar
6 다음 중요성을 설명하시오: (a) 아미노산 합성을 위한 질산 이온, (b) 엽록소 합성을 위한 마그네슘 이온
7 적절한 대조군을 사용하여 광합성에 엽록소, 빛, 이산화탄소가 필요함을 조사하시오
8 빛의 강도, 이산화탄소 농도, 온도의 변화가 광합성 속도에 미치는 영향을 조사하고 설명하시오
⟦9 수생 식물에서의 가스 교환에 빛과 어둠 조건이 미치는 영향을 수산화탄소 지시약(hydrogencarbonate indicator solution)을 사용하여 조사하고 설명한다
11 다양한 환경 조건에서의 광합성 제한 요인을 식별하고 설명하시오
Source: Cambridge International syllabus · 출처: Cambridge International syllabus
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.
한국어
광합성: 입력 및 출력초록 잎은 광합성을 위해 태양광을 포착합니다.
광합성은 식물이 빛으로부터 얻은 에너지를 사용하여 단순한 원료로부터 탄수화물을 만드는 과정입니다. 이는 식물이 자신을 먹이는 방법입니다.
광합성이 이산화탄소와 물을 uptake하여 빛을 사용하여 포도당과 산소를 만듭니다현미경 아래에서 본 동일한 록체들이 이끼 잎 세포 내부에 빽빽하게 채워져 있음 - 초록색은 클로로필
클로로필의 역할
클로로필은 엽록체에서 발견되는 초록색 색소입니다. 빛을 포착하여 빛의 에너지를 화학물에 저장된 에너지로 전환합니다. 그 화학적 에너지는 이후 탄수화물을 합성에 사용됩니다.
식물이 포도당을 사용하는 방법
사용
내용
저장
전분으로 변경되어, 용해되지 않는 에너지 저장소로 사용됨
구조물 제작
셀룰로스로 만들어 세포벽을 구성
에너지 방출
호흡 과정에서 분해되어 에너지 방출
운송
슈크로스로 변경되어 위생관을 통해 식물 전체로 이동
동물 유인
꽃꿀로 만들어 곤충을 유인하여 수분 assistance
식물이 만든 포도당을 어떻게 사용하는지
토양에서의 미네랄
식물은 뿌리를 통해 토양에서 미네랄 이온도 흡수합니다:
질산염 이온 - 아미노산(따라서 단백질) 생성에 필요.
마그네슘 이온 - 클로로필 생성에 필요.
질산염이 부족한 식물은 줄기가 연약하며 성장이 불량합니다; 마그네슘이不足的 식물은 잎이 노랗게 변합니다(충분한 클로로필을 만들 수 없음).
질산염이 부족한 식물은 성장이 불량하고, 마그네슘이 부족한 식물은 잎이 노게 변함
광합성 속도
광합성 속도는 세 가지 요인에 의해 결정됩니다:
빛 강도 - 더 많은 빛은 일정한 지점까지 더 빠른 속도를 제공합니다.
이산화탄소 농도 - 더 많은 이산화탄소는 더 빠른 속도를 제공합니다.
온도 - 따뜻한 온도는 효소가 변성될 정도로 매우 뜨거워지기 전까지는 더 빠릅니다.
(보충) 어떤 순간에도 공급이 가장 부족한 한 가지 요인이 속도를 제한합니다. 이를 제한 요인이라고 합니다. 예를 들어, 흐린 날에는 보통 빛 강도가 제한 요인이지만, 맑은 날에는 이산화탄소가 될 수 있습니다.
더 많은 빛이 광합성을 빠르게 하지만, 다른 요인이 제한 요인이 될 때까지
해설 예시. 광합성 속도와 빛의 강도 관계 그래프에서 선은 처음에 급격히 상승한 후 평평해진다. 각 부분에서 어떤 요인이 제한 요인인가? 상승하는 부분에서는 빛을 추가하면 속도가 증가하므로, 빛의 강도가 제한 요인이다. 평평한 부분에서는 빛을 더 추가해도 변화가 없으므로, 빛은 더 이상 제한 요인이 아니며, 일반적으로 이산화탄소 농도나 온도가 그 역할을 한다. 테스트는 항상 동일하다: 특정 요인을 추가했을 때 반응 속도가 빨라진다면, 그 요인이Previously 반응을 제한하고 있었던 것이다.
광합성 조사
식물이 빛, 엽록소, 이산화탄소를 필요로 함을 보여주기 위해, 해당 요소 중 하나를 제거한 후 잎에서 전분을 검사한다. 대조군(control) 은 모든 다른 조건을 동일하게 유지하여 실험의 공정성을 확보한다. (먼저 식물을 어두운 곳에 두어体内의 전분을 소모하게 하세요.) 초록색과 흰색 부분이 있는 잎에서는 엽록소가 있는 초록색 부분에만 전분이 나타난다.
수중 식물에서 가스 교환을 탄산수화물 지시약(hydrogencarbonate indicator) 을 사용하여 관찰할 수 있다. 이는 이산화탄소 수준에 따라 색상이 변한다. 빛이 있을 때는 광합성을 위해 이산화탄소를 흡수하고, 어두운 곳에서는 호흡으로 이산화탄소를 방출한다.
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What limits photosynthesis · 광합성을 제한하는 요인
Change light and CO₂. The slowest factor — the limiting factor — sets the rate. · 광원과 CO₂를 변경하십시오. 가장 느린 요인 — 한계 요인 — 은 속도를 결정합니다.
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
한국어
핵심
보충
1 대부분의 잎이 큰 표면적을 가지고 얇음을 명시하고, 이러한 특징이 광합성을 위한 적응인 이유를 설명하다
2 쌍자식식물의 잎 도면 및 이미지에서 다음 구조물을 식별하시오: 엽록체, 각질층, 지침 세포, 기공, 상피, 하피, 판상/message형, 해부/message형, 공극, 관속시편, 목부, 정부
3 6.2.2에 나열된 구조물들이 잎을 광합성에 어떻게 적응시키는지 설명하시오
Source: Cambridge International syllabus · 출처: Cambridge International syllabus
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)
한국어
잎은 광합성에 잘 적응(adapted) 되어 있다. 대부분의 잎은 넓고 큰 표면적(surface area) 을 가져 많은 빛을 포획하며, 얇아 가스와 빛이 모든 세포에 빠르게 도달할 수 있도록 되어 있다.
잎의 중간 부분인 엽육(mesophyll) 은 대부분 광합성이 일어나는 곳이다. 잎의 주요 구성 요소는 다음과 같다:
구조
역할 / 광합성에 기여하는 방식
각질층(cuticle)
위쪽에 있는 투명한 왁스층; 물 손실을 줄이지만 빛은 통과함
상피(epidermis)
엽록체가 없는 투명한 세포층; 아래쪽 세포로 빛이 지나갈 수 있게 함
편평 엽육(palisade mesophyll)
상부에 위치하여 엽록체가 빽빽하게 들어간 긴 기둥 모양 세포; 가장 많은 광합성 수행
주름 엽육(spongy mesophyll)
공기 공간(air spaces) 이 있는 둥근 세포; 가스가 쉽게 이동하도록 함
기공(stomata)
주로 아랫면에 있는 작은 구멍; 이산화탄소는 들어오고 산소는 나옴
감마细胞(guard cells)
각 기공 주변에 있는 세포 한 쌍; 기공을 열고 닫음
하피
기공을 지지하는 얇은 층
维管束(vascular bundles)
관목(xylem) (잎으로 물을 운반)과 체관부(phloem) (당류를 운반) 포함
잎의 단면: 각 조직이 광합성과 가스 교환에 적응되어 있습니다잎 아랫면의 실제 기공 — 각 구멍에는 두 개의 감마cell (눈금 막대 20 μm)
Explore · 탐색하기
Inside a leaf · 잎 내부
Tap each layer of a leaf cross-section to see how its structure is built for photosynthesis and gas exchange. · 잎 단면의 각 층을 클릭하여 광합성과 가스 교환을 위한 구조를 확인하세요.
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.
