光合作用中,植物以二氧化碳和水为原料,以光能为能量来源,制造葡萄糖和氧气。文字方程式是:二氧化碳 + 水 → 葡萄糖 + 氧气,光能由叶绿素吸收。
这项技能是植物营养的起点。凡是描述植物实验的题目都会用到它,因为你必须先知道什么进去、什么出来。
什么进去、什么出来,又在哪里发生?
反应发生在叶绿体中,里面有绿色色素叶绿素。叶绿素吸收光能,这份能量推动反应。
各种输入物走不同的路线:
| 项目 | 方向 | 途径 |
|---|---|---|
| 二氧化碳 | 进入 | 从空气经气孔(stomata)扩散进入叶子 |
| 水 | 进入 | 由根吸收,经木质部(xylem)送到叶子 |
| 光能 | 进入 | 由叶绿体中的叶绿素吸收 |
| 葡萄糖 | 制造 | 被使用、储存为淀粉或以蔗糖形式运输 |
| 氧气 | 离开 | 经气孔扩散出去(一部分用于呼吸作用) |
配平的符号方程式是 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂。
你可以数原子来检查是否配平。碳:左边 6 个,右边 6 个。
氢:左边 12 个(6 × 2),右边 12 个。氧:左边 18 个(12 + 6),右边 18 个(6 + 12)。
例题
题目: 一位学生说:“光合作用时,叶子吸收葡萄糖,释放二氧化碳。”请更正这句话,并说明制造 3 个葡萄糖分子时会释放多少个氧分子。
步骤 1,分类。 葡萄糖是产物,所以是被制造的,不是被吸收的。二氧化碳是原料,所以是被吸收的,不是被释放的。
步骤 2,改写。 “光合作用时,叶子吸收二氧化碳,释放氧气,并制造葡萄糖。”
步骤 3,用方程式的比例。 制造 1 个葡萄糖分子会释放 6 个氧分子。所以 3 个葡萄糖对应 3 × 6 = 18 个氧分子。
步骤 4,用原料核对。 制造 3 个葡萄糖需要 3 × 6 = 18 个二氧化碳分子。释放的氧与用掉的二氧化碳数量相等,与方程式(6 对 6)一致。
答案: 更正后的句子见步骤 2,释放 18 个氧分子。
要避免的错误
常见错误是把光合作用和呼吸作用混为一谈。
错误答案:“植物白天吸收二氧化碳,晚上吸收氧气,所以白天进行光合作用,晚上进行呼吸作用。”
这把两个过程当成轮班。只要植物细胞是活的,呼吸作用就不会停。
更正:白天两个过程都在进行,晚上只有呼吸作用。强光下光合作用更快,所以净结果是氧气出、二氧化碳进。在黑暗中只剩呼吸作用,净结果就反过来。先问自己:“是哪个过程?题目问的是净气体交换吗?”
自我检测
先自己做,再打开答案。
1. 写出光合作用的两种原料和两种产物。
显示答案
原料:二氧化碳和水。产物:葡萄糖和氧气。光能是能量来源,不是原料。
2. 植物细胞的哪个部分吸收光?由哪种色素负责吸收?
显示答案
叶绿体含有叶绿素,由叶绿素吸收光能。
3. 一片叶子制造了 2 个葡萄糖分子,它用掉多少个二氧化碳分子?
显示答案
方程式中每个葡萄糖用 6 个二氧化碳,所以 2 × 6 = 12 个二氧化碳分子。
接下来学什么
输入物和产物掌握后,继续学阅读限制因素图表,判断哪种输入物在限制速率。然后用植物营养练习检查记忆。
有些学生会写方程式,题目一改成实验描述就卡住。线上一对一生物补习的老师可以拿实验题让你当场判断,什么进、什么出。