Preguntas de ciencias para alumnos de sexto de primaria

La definición de fotosíntesis

La fotosíntesis es la bioquímica en la que las plantas, las algas y algunas bacterias utilizan la clorofila para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y liberar oxígeno bajo la irradiación de la luz visible. . proceso. Las plantas son conocidas como productoras de la cadena alimentaria porque pueden producir materia orgánica a partir de materia inorgánica y almacenar energía mediante la fotosíntesis. Al comer, los consumidores de la cadena alimentaria pueden absorber la energía almacenada por las plantas, con una eficiencia de alrededor de 30. Para casi todas las criaturas del mundo biológico, este proceso es clave para su supervivencia. La fotosíntesis es vital para el ciclo del carbono y el oxígeno en la Tierra.

La fotosíntesis es cuando las plantas verdes convierten la energía del sol en energía química (azúcar). El "combustible" del ecosistema es la energía del sol. La luz del sol es capturada por las plantas verdes durante la fotosíntesis y almacenada como energía química en moléculas de carbohidratos. Cuando los herbívoros comen plantas y los carnívoros comen herbívoros, la energía se transfiere de una especie a otra en el ecosistema. Estas interacciones forman una cadena alimentaria.

El descubrimiento de la fotosíntesis

El antiguo filósofo griego Aristóteles creía que todos los materiales necesarios para el crecimiento de las plantas procedían del suelo.

El holandés Van Ermont realizó un experimento de pesaje con sauces en macetas y concluyó que el peso de la planta proviene principalmente del agua y no del suelo. No se dio cuenta de que las sustancias del aire participaban en la formación de materia orgánica.

En 1642, el belga Van Helmont realizó experimentos con sauces y concluyó que la acumulación de material de las plantas proviene del agua.

En 1771, Priestley en Inglaterra descubrió que las plantas podían restaurar el aire "mal" causado por la quema de velas.

En 1779, el Innhaus holandés demostró que sólo las partes verdes de las plantas pueden mejorar el aire cuando se exponen a la luz.

En 1804, el francés Saussure confirmó además que el dióxido de carbono y el agua son materias primas para el crecimiento de las plantas mediante investigaciones cuantitativas.

En 1845, Meyer de Alemania descubrió que las plantas convierten la energía solar en energía química.

La fotosíntesis no se origina en plantas y algas, sino en bacterias.

De estos procesos se desprende claramente que tanto el organismo huésped como las células primitivas están realizando la fotosíntesis. La rápida transformación de este microorganismo "mitad vegetal, mitad animal" entre el huésped y las células vivas puede haber desempeñado un papel clave en la evolución de la fotosíntesis y promovido la evolución de plantas y algas. Si bien los científicos aún no pueden cultivar Hatena silvestre para comprender completamente su ciclo de vida, la investigación en esta etapa puede proporcionar algunas pistas sobre qué hace que los cloroplastos sean una parte permanente de la célula. Los científicos creen que este fenómeno de la vida llevó a las algas a desarrollar una forma de fagocitar bacterias y, en última instancia, llevó a que las algas desarrollaran sus propios cloroplastos para la fotosíntesis. Sin embargo, cómo ocurre este proceso sigue siendo un misterio. De este estudio podemos ver que la fotosíntesis no se originó en plantas y algas, sino que ocurrió primero en bacterias. Fue la evolución de la fotosíntesis aeróbica bacteriana la que aumentó el contenido de oxígeno en la atmósfera terrestre, lo que llevó a la proliferación de vida compleja durante mil millones de años. En otros experimentos, Okamoto e Inoue intentaron alimentar a Hatena con otras algas para ver si tenía la misma reacción. Sin embargo, aunque también come algas, no hay ningún proceso de cambio. Esto demuestra que existe una relación especial entre los dos. Determinar si esta relación está determinada genéticamente será el siguiente paso que deberán resolver los científicos.

Los genes responsables de la fotosíntesis pueden ser homólogos, pero la evolución no es una línea recta desde la simplicidad a la complejidad. El científico Robert Brackenship informó una vez en la revista Science que sabemos que la evolución de la fotosíntesis provino de bacterias hace unos 2.500 millones de años, pero la historia del desarrollo de la fotosíntesis es muy difícil de rastrear y la diversidad de los microorganismos fotosintéticos es confusa. Si bien hay algunas pistas que los vinculan, su relación no está clara. Para ello, Bracken Heep et al. abordaron algunas de estas cuestiones analizando los genomas de cinco especies de bacterias.

Sus resultados muestran que la evolución de la fotosíntesis no fue una línea recta de lo simple a lo complejo, sino una combinación de diferentes rutas evolutivas, dependiendo de la transferencia horizontal de genes, es decir, de una especie a otra. La fotosíntesis se ha extendido de las bacterias a las algas y luego a las plantas mediante el "viaje" de genes entre diferentes especies. "Encontramos que los genes implicados en la fotosíntesis no siguieron el mismo camino evolutivo en estos organismos, lo que es una clara evidencia de transferencia horizontal de genes", escribió Black. Utilizaron BLAST para detectar los genes de cinco tipos de bacterias: algas verdiazules, bacterias de hilo verde, bacterias de azufre verde, arqueas y espiroquetas, y descubrieron que tenían 188 genes similares, alrededor de 50 de los cuales estaban relacionados con la fotosíntesis. Aunque son bacterias diferentes, sus sistemas fotosintéticos son bastante similares. Se especula que los genes relacionados con la fotosíntesis deben ser homólogos. Pero aún no se ha confirmado si proviene de Hatena. Sin embargo, ¿cuál es el proceso evolutivo de la fotosíntesis? Para encontrar esta respuesta, el equipo de investigación dirigido por Bracken Heep utilizó métodos matemáticos para analizar las relaciones genéticas, observar las relaciones evolutivas entre los genes de estas cinco bacterias y determinar el mejor árbol evolutivo. Como resultado, midieron diferentes genes y obtuvieron resultados diferentes. A ** admite 15 arreglos. Al parecer, tienen historias evolutivas diferentes. Compararon los genes homólogos de las bacterias fotosintéticas con otras bacterias con genomas conocidos y descubrieron que sólo unos pocos de los genes homólogos eran únicos. La mayoría de los genes homólogos son probablemente genes "cotidianos" en la mayoría de las bacterias. Pueden participar en reacciones metabólicas de bacterias no fotosintéticas antes de ser aceptadas como parte del sistema fotosintético.

Definición tradicional de fotosíntesis

Las plantas utilizan la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en almidón, que se utiliza como fuente de alimento para plantas y animales. Los cloroplastos son el lugar donde las plantas realizan la fotosíntesis, por lo que se puede decir que los cloroplastos son el medio a través del cual la luz solar transmite la vida.

En 1771, el científico británico Priestley realizó un famoso experimento. Puso una vela encendida y un ratón en una tapa de cristal cerrada. La vela se apagó rápidamente y el ratón murió poco después.

Luego colocó una planta en una maceta y una vela encendida en un recinto de vidrio cerrado. Descubrió que las plantas podían sobrevivir durante mucho tiempo y las velas no se apagaban.

Colocó una planta en maceta y un ratón en un recinto de cristal cerrado. Descubrió que las plantas y los ratones podían vivir normalmente, por lo que concluyó que las plantas podían renovar el aire contaminado por las velas encendidas o la respiración de los animales.

En 1864, el alemán Sachs descubrió que la fotosíntesis produce almidón.

En 1880, Engelmann descubrió que los cloroplastos son el lugar de la fotosíntesis.

En 1897, se llamó por primera vez en los libros de texto fotosíntesis.

Principios

A diferencia de los animales, las plantas no tienen un sistema digestivo y deben depender de otras formas de absorber nutrientes. Son los llamados autótrofos. En el caso de las plantas verdes, en los días soleados, utilizarán la energía de la luz solar para realizar la fotosíntesis y obtener los nutrientes necesarios para su crecimiento y desarrollo.

Los actores clave en este proceso son los cloroplastos internos. Bajo la influencia de la luz solar, los cloroplastos convierten el dióxido de carbono que entra a las hojas a través de los estomas y el agua absorbida por las raíces en glucosa, y al mismo tiempo liberan oxígeno;

12H2O 6 CO2 Luz = C6H12O6 ( glucosa) 6O2 ↑ 6H2O

Nota:

El agua en ambos lados del signo igual en la fórmula anterior no se puede cancelar, aunque la fórmula es muy especial en química. La razón es que el agua de la izquierda es absorbida por las plantas y utilizada para crear oxígeno y proporcionar electrones e iones de hidrógeno. Los átomos de oxígeno de la molécula de agua de la derecha provienen del dióxido de carbono. Para expresar más claramente el proceso inicial de este producto de materia prima, la gente está más acostumbrada a escribir moléculas de agua en los lados izquierdo y derecho del signo igual, o agregar un asterisco en la esquina superior derecha de la molécula de agua a la derecha. .

Reacción luminosa y reacción oscura

La fotosíntesis se puede dividir en dos pasos: reacción luminosa y reacción oscura.

Fotorreacción

Antecedentes: Laminillas de grana en cloroplastos.

Factores que influyen: intensidad de la luz, suministro de agua

Dos picos de absorción de la fotosíntesis de las plantas

El proceso de pico de absorción de la clorofila a y la clorofila b: en la membrana del cloroplasto Hay dos conjuntos de sistemas fotosintéticos: el sistema fotosintético I y el sistema fotosintético II. (El sistema fotosintético I es más primitivo que el sistema fotosintético II, pero la transferencia de electrones comienza primero). Bajo la luz, se absorben fotones con longitudes de onda de 680 nm y 700 nm respectivamente y, como energía, los electrones obtenidos de la ruta de fotólisis de las moléculas de agua se transfieren continuamente a Coenzima NADP. Debido a la diferencia de concentración, los iones de hidrógeno obtenidos por fotólisis del agua se mueven hacia afuera desde el tilacoide a la matriz a través del complejo proteico en la membrana del tilacoide. La energía potencial entre los dos disminuye y se utiliza para sintetizar ATP de reacción oscura. En este momento, los iones de hidrógeno con energía potencial reducida son eliminados por el portador de hidrógeno NADP. Una molécula de NADP puede transportar dos iones de hidrógeno. Este ion NADPH H actúa como agente reductor en la reacción oscura.

Significado: 1: Fotolizar el agua para producir oxígeno. 2. Convertir la energía luminosa en energía química para generar ATP, que proporciona energía para reacciones oscuras. 3. Los iones NADPH H se sintetizan a partir de iones de hidrógeno, producto de la fotólisis del agua, y proporcionan agentes reductores para la reacción oscura.

Reacción de fijación de carbono/reacción independiente de la luz/reacción de asimilación de carbono

Esencialmente es una serie de reacciones enzimáticas.

Medio ambiente: matriz de cloroplasto

Factores que influyen: temperatura, concentración de dióxido de carbono

Proceso: diferentes plantas tienen diferentes procesos de reacción oscura y las estructuras anatómicas de las hojas son también diferente. Este es el resultado de la adaptación de las plantas a su entorno. Las reacciones oscuras se pueden dividir en tres tipos: C3, C4 y CAM. Estos tres tipos se dividen según el proceso de fijación del dióxido de carbono.

Ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin forma parte de la reacción oscura de la fotosíntesis. El sitio de reacción es la matriz del cloroplasto. Este ciclo se puede dividir en tres etapas: carboxilación, reducción y regeneración de rubp. La mayoría de las plantas toman una molécula de dióxido de carbono y la integran en el segundo átomo de carbono de la molécula de pentasacárido 1,5-RuBP (RUBP) mediante la acción de una enzima llamada RuBP carboxilasa. Este proceso se llama fijación de dióxido de carbono. La importancia de esta reacción es activar moléculas de dióxido de carbono originalmente inactivas para su posterior reducción. Pero este compuesto de seis carbonos es extremadamente inestable e inmediatamente se descompondrá en dos moléculas del compuesto de tres carbonos 3-fosfoglicerato. Este último es reducido por el NADPH H producido en la reacción luminosa, que requiere el consumo de ATP. El producto es triosa 3-fosfato. Posteriormente, tras una serie de reacciones bioquímicas complejas, un átomo de carbono se utiliza para sintetizar glucosa y salir del ciclo. Los cinco átomos de carbono restantes sufren una serie de cambios, generando finalmente un 1,5-rubp, y el ciclo comienza de nuevo. Realiza un ciclo seis veces para producir una molécula de glucosa.

Fábrica C3

Después de la Segunda Guerra Mundial, Marvin Calvin de la Universidad de California, Beckley, y sus colegas estudiaron un alga llamada chlorella para determinar cómo las plantas fijan el dióxido de carbono durante la fotosíntesis. En ese momento, la tecnología de rastreo C14 y la tecnología de cromatografía en papel bidireccional habían madurado, y Calvin utilizó estas dos tecnologías en sus experimentos.

Pusieron las algas cultivadas en un recipiente sellado lleno de CO2 sin etiquetar y luego inyectaron CO2 etiquetado con C14 en el recipiente. Después de un breve período de cultivo, sumergieron las algas en etanol caliente para matar las células y desnaturalizar las enzimas de las células. Luego extrajeron las moléculas de la solución. Luego, los extractos se separaron mediante cromatografía en papel bidimensional y las manchas radiactivas se analizaron mediante autorradiografía y se compararon con una composición química conocida.

Calvin descubrió en el experimento que el CO2 marcado con C14 se puede convertir rápidamente en materia orgánica. En cuestión de segundos, aparecieron manchas radiactivas en el papel de cromatografía. Entre otras sustancias químicas, el componente químico de las manchas es el 3-fosfoglicerato (PGA), un producto intermedio de la glucólisis. El producto de esta primera extracción es una molécula de tres carbonos, por lo que esta vía de fijación de CO2 se denomina vía C3, y las plantas que fijan CO2 a través de esta vía se denominan plantas C3. Investigaciones posteriores también encontraron que la fijación de CO2 en la vía C3 es un proceso cíclico, que se denomina ciclo C3. Este ciclo también se llama ciclo de Calvin.

En las plantas C3, como el arroz y el trigo, el dióxido de carbono entra a las hojas a través de los estomas y entra directamente al mesófilo para realizar el ciclo de Calvin. Sin embargo, las células de la vaina del haz de las plantas C3 son muy pequeñas y contienen pocos o ningún cloroplasto, por lo que el ciclo de Calvin no ocurre aquí.

Fábrica de C4

En la década de 1960, los científicos australianos Hatch y Slack descubrieron que las plantas verdes tropicales, como el maíz y la caña de azúcar, tienen el mismo ciclo de Calvin que otras plantas verdes que pasan por primera vez a través de una planta verde. arreglado de una manera especial. Esta ruta también se conoce como ruta floja de escotilla.

Las plantas C4 son principalmente plantas que viven en zonas áridas y tropicales. En este entorno, si las plantas abren sus estomas durante mucho tiempo para absorber dióxido de carbono, provocarán una rápida pérdida de agua por transpiración. Por lo tanto, las plantas sólo pueden abrir sus estomas durante un corto período de tiempo y la ingesta de dióxido de carbono será inevitablemente menor. Las plantas deben utilizar esta pequeña cantidad de dióxido de carbono para la fotosíntesis y así sintetizar las sustancias que necesitan para su propio crecimiento.

Los haces vasculares de las plantas C4 están rodeados por vainas de haces vasculares, que están compuestos por cloroplastos, pero no hay grana ni anomalías del desarrollo. Aquí lo principal es el ciclo de Calvin.

Sus células del mesófilo contienen una enzima única, la fosfoenolpiruvato carbono oxidasa, que permite que el dióxido de carbono sea asimilado por un compuesto de tres carbonos, el fosfoenolpiruvato, formando un compuesto de cuatro carbonos, el oxaloacetato, que es donde este se oscurece. El tipo de reacción recibe su nombre. Después de que este oxaloacetato se convierte en ácido málico, ingresa a la vaina del haz vascular, que se descompone para liberar dióxido de carbono y una molécula de piruvato. Después de que el dióxido de carbono ingresa al ciclo de Calvin, pasa por el proceso C3. El piruvato volverá a sintetizar fosfoenolpiruvato, consumiendo ATP.

La ventaja de este tipo es que la eficiencia de fijación de dióxido de carbono es mucho mayor que la del C3, lo que resulta beneficioso para el crecimiento de las plantas en ambientes áridos. El almidón obtenido por la fotosíntesis de las plantas C3 se almacenará en las células del mesófilo porque este es el sitio del ciclo de Calvin y las células de la vaina del haz no contienen cloroplastos. El almidón en las plantas C4 se almacena en haces de células de la vaina, donde ocurre el ciclo de Calvin de las plantas C4.

Plantas metabolismo del ácido crasuláceo

Metabolismo del ácido crasuláceo (CAM): Si las plantas C4 escalonan espacialmente la fijación del dióxido de carbono y el ciclo de Calvin, entonces el ciclo del ácido sedum también está escalonado a tiempo. Las plantas que utilizan este método son aquellas con hojas hinchadas y carnosas, como la piña. Estas plantas abren sus estomas por la noche para absorber dióxido de carbono y también fijarlo mediante la vía de incubación-relajación. Los poros se cierran por la mañana para evitar una pérdida excesiva de humedad. Al mismo tiempo, las células del mesófilo inician el ciclo de Kelvin. Estas plantas también son muy eficientes para fijar dióxido de carbono.

Fotosíntesis de algas y bacterias

Las algas eucariotas, como las algas rojas, las algas verdes y las algas pardas, tienen cloroplastos como las plantas y también pueden producir oxígeno para la fotosíntesis. La clorofila absorbe la luz y muchas algas tienen otros pigmentos diferentes en sus cloroplastos que les dan diferentes colores.

Las bacterias fotosintéticas no tienen cloroplastos, sino que la llevan a cabo directamente las propias células. Las cianobacterias (o "cianobacterias"), que son procariotas, también contienen clorofila que, al igual que los cloroplastos, produce oxígeno y fotosíntesis. De hecho, generalmente se cree que los cloroplastos evolucionaron a partir de cianobacterias. Otras bacterias fotosintéticas tienen una variedad de pigmentos llamados bacterioclorofilas o bacteriocinas, pero no oxidan el agua para producir oxígeno, utilizando otras sustancias (como el sulfuro de hidrógeno, el azufre o el hidrógeno) como donadores de electrones. Las bacterias fotosintéticas anoxigénicas incluyen bacterias púrpuras de azufre, bacterias púrpuras sin azufre, bacterias verdes de azufre, bacterias verdes sin azufre y bacterias solares.

Importancia de la investigación

El estudio de la fotosíntesis tiene un papel rector fundamental en la producción agrícola, la protección del medio ambiente y otros campos. Comprender los factores que influyen en las reacciones de luz y oscuridad puede generar ventajas y evitar desventajas, como la construcción de invernaderos para acelerar la circulación del aire y así aumentar el rendimiento de los cultivos. Se entiende que la rubp carboxilasa tiene una naturaleza dual, es decir, cataliza la fotosíntesis y promueve la fotorrespiración. Intentan modificarlo para reducir estos últimos, evitar consumir materia orgánica y energía y aumentar el rendimiento de los cultivos.

Cuando comprendamos la relación entre la fotosíntesis y la respiración de las plantas, las personas podrán decorar mejor las plantas de su hogar.

Por ejemplo, no coloque plantas adentro por la noche para evitar la respiración de las plantas, lo que reducirá la concentración de oxígeno en el interior.

Diseño La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas verdes sintetizan materia orgánica (almidón, etc.). ) se descompone en dióxido de carbono y agua bajo la luz, liberando oxígeno al mismo tiempo. Este experimento les permite a los estudiantes saber: (1) las hojas verdes pueden producir almidón; (2) las hojas verdes deben exponerse a la luz para producir almidón;

Equipo: Maceta de geranio, vaso de precipitados, matraz Erlenmeyer, lámpara de alcohol, trípode, red de amianto, algodón absorbente, pinzas, plato de porcelana blanca, alcohol, yodo, papel negro grueso y sujetapapeles.

Pasos

1. Dejar el geranio en la oscuridad durante uno o dos días para consumir la mayor cantidad de almidón posible.

2. Al tercer día, saca el geranio en un lugar oscuro, selecciona algunas hojas verdes más grandes y cubre el anverso y el reverso de las hojas con papel negro. El área del papel negro es aproximadamente la mitad del área de la hoja. El papel negro en la parte delantera y trasera debe tener la misma forma, estar alineado y sujetarlo con un clip (como se muestra en la imagen). Después de sujetar, coloque el geranio al sol durante 4 a 6 horas.

3. Durante la clase, toma una hoja con tratamiento de sombreado y otra hoja sin tratamiento de sombreado (para diferenciarlas fácilmente, una tiene pecíolo y la otra no tiene pecíolo) y ponlas en agua hirviendo durante 3. minutos para destruirlas.

4. Poner las hojas cocidas en una botella Erlenmeyer llena de alcohol (la cantidad de alcohol no debe exceder la mitad del volumen de la botella) y tapar bien la boca de la botella con un algodón. Coloque el matraz Erlenmeyer en un vaso de precipitados lleno de agua hirviendo y caliente el alcohol (como se muestra en la imagen) para disolver la clorofila en el alcohol. Cuando las hojas verdes en el matraz Erlenmeyer se hayan descolorido y se hayan vuelto amarillas y blancas, retire la lámpara de alcohol y saque las hojas. Enjuaga las hojas con agua y colócalas en un plato de porcelana blanca.

5. Coloque las hojas en posición horizontal y gotee uniformemente sobre las dos hojas con una dilución de yodo 1:10. Después de un período de tiempo, se puede observar que todas las hojas expuestas al sol se vuelven azules; después del tratamiento de sombreado, las partes sombreadas de las hojas no se volverán azules, solo las partes circundantes iluminadas por la luz se volverán azules. Esto muestra que las hojas verdes pueden producir almidón y las hojas verdes solo pueden producir almidón cuando se exponen a la luz.

Nota

1. Cuando la concentración de yodo es demasiado alta, el color de las hojas es marrón oscuro en lugar de azul. En el caso del yodo que ha estado almacenado durante demasiado tiempo, la concentración de yodo aumenta a medida que el alcohol se evapora y se puede diluir con más agua.

2. El alcohol tiene un punto de ignición bajo y debe calentarse en un vaso de precipitados sin agua. Nunca calentarlo directamente con una llama abierta para evitar el fuego.

La fotosíntesis se refiere al proceso en el que las plantas verdes utilizan la energía luminosa a través de los cloroplastos para convertir el dióxido de carbono y el agua en materia orgánica que almacena energía y libera oxígeno. Respiramos el oxígeno liberado durante la fotosíntesis todo el tiempo. Los alimentos que comemos cada día también provienen directa o indirectamente de materia orgánica producida por la fotosíntesis. Entonces, ¿cómo se descubrió la fotosíntesis?

Hasta el descubrimiento de la fotosíntesis a mediados del siglo XVIII, la gente creía que todos los nutrientes de las plantas se obtenían del suelo, pero no pensaban que las plantas pudieran obtener nada del aire. En 1771, el científico británico Priestley descubrió que no era fácil apagar una vela encendida en un recinto de cristal cerrado con plantas verdes. Cuando los ratones se colocan en un recinto de vidrio con plantas verdes, es menos probable que se asfixien. Por ello, señaló que las plantas renuevan el aire. Pero no sabía qué plantas compositivas se actualizaban en el aire, ni descubrió el papel clave que desempeñaba la luz en el proceso. Posteriormente, a través de experimentos de muchos científicos, se fueron descubriendo gradualmente los lugares, las condiciones, las materias primas y los productos de la fotosíntesis. En 1864, el científico alemán Sachs realizó un experimento: dejar hojas verdes en la oscuridad durante varias horas para consumir los nutrientes de las hojas. Luego deja la mitad de la hoja expuesta y la otra mitad cubierta. Después de un período de tiempo, las hojas se trataron con vapor de yodo y se descubrió que el color de la mitad sombreada de las hojas no cambiaba, mientras que la mitad expuesta era azul oscuro. Este experimento demostró con éxito que las hojas verdes producen almidón durante la fotosíntesis. En 1880, el científico alemán Engelmann realizó un experimento sobre la fotosíntesis de Spirogyra: se colocó un paquete temporal que contenía bacterias aeróbicas en un ambiente oscuro sin aire y luego se utilizó un haz de luz muy fino para iluminar Spirogyra. Mediante observación microscópica, se descubrió que las bacterias aeróbicas solo se concentraban cerca del lugar donde el haz iluminaba los cloroplastos.

Si el embalaje temporal está completamente expuesto a la luz, las bacterias aeróbicas se concentrarán alrededor de todas las partes de los cloroplastos que reciben luz. Los experimentos de Engelmann demostraron que el oxígeno se libera de los cloroplastos, donde se produce la fotosíntesis en las plantas verdes.

El proceso de la fotosíntesis: 1. La reacción química en la primera etapa de la fotosíntesis requiere energía luminosa y se llama etapa de reacción luminosa. Las reacciones químicas en la etapa de fotorreacción se llevan a cabo en los tilacoides de los cloroplastos. Fase de reacción oscura Las reacciones químicas de la segunda fase de la fotosíntesis pueden realizarse sin energía luminosa. Esta etapa se llama etapa de reacción oscura. Las reacciones químicas en la etapa de reacción oscura tienen lugar en la matriz dentro del cloroplasto. La etapa de reacción a la luz y la etapa de reacción a la oscuridad son un todo, estrechamente relacionadas en el proceso de la fotosíntesis, y ambas son indispensables. Importancia de la fotosíntesis La fotosíntesis proporciona una fuente de materia y energía para la supervivencia de casi todos los seres vivos, incluidos los humanos. Por lo tanto, la fotosíntesis es de gran importancia para los humanos e incluso para todo el mundo biológico. Primero, crea materia orgánica. La cantidad de materia orgánica producida por las plantas verdes mediante la fotosíntesis es enorme. Se estima que las plantas verdes de la Tierra producen alrededor de 450 mil millones de toneladas de materia orgánica cada año, superando con creces la producción anual total de productos industriales de la Tierra. Por lo tanto, la gente compara las plantas verdes de la tierra con una enorme "fábrica verde". La supervivencia de las plantas verdes no se puede separar de la materia orgánica producida por la fotosíntesis. Los alimentos para humanos y animales también provienen directa o indirectamente de la materia orgánica producida mediante la fotosíntesis. En segundo lugar, convertir y almacenar la energía solar. Las plantas verdes convierten la energía solar en energía química mediante la fotosíntesis y la almacenan en la materia orgánica producida por la fotosíntesis. Casi todos los seres vivos de la Tierra utilizan esta energía directa o indirectamente como energía para las actividades vitales. En última instancia, la energía contenida en combustibles como el carbón, el petróleo y el gas natural fue almacenada por antiguas plantas verdes mediante la fotosíntesis.

En tercer lugar, mantener relativamente estables los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera. Se estima que todos los seres vivos del mundo consumen una media de 10.000 t/s (toneladas/segundo) de oxígeno a través de la respiración y la quema de diversos combustibles. A este ritmo de consumo de oxígeno, la atmósfera se quedará sin oxígeno en unos dos mil años. Sin embargo, esto no sucedió. Esto se debe a que las plantas verdes están ampliamente distribuidas en la tierra y absorben continuamente dióxido de carbono y liberan oxígeno a través de la fotosíntesis, manteniendo relativamente estable el contenido de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera. Cuarto, juega un papel importante en la evolución biológica. Antes de que aparecieran las plantas verdes, no había oxígeno en la atmósfera terrestre. Hace sólo 2 mil millones o 3 mil millones de años que las plantas verdes aparecieron en la tierra y gradualmente se volvieron dominantes. La atmósfera terrestre contuvo gradualmente oxígeno, lo que permitió que otros organismos en la tierra tuvieran respiración aeróbica y se desarrollaran. Porque parte del oxígeno de la atmósfera se convierte en ozono (O3). La capa de ozono formada por el ozono en la atmósfera superior puede filtrar eficazmente los rayos ultravioleta de la radiación solar que son altamente dañinos para los organismos, permitiendo que los organismos acuáticos vivan gradualmente en la tierra. Después de un largo proceso de evolución biológica, finalmente aparecieron diversos animales y plantas ampliamente distribuidos en la naturaleza.

El cultivo de plantas y el uso racional de la energía luminosa son las fuerzas impulsoras de la fotosíntesis de las plantas verdes. En el cultivo de plantas, el uso racional de la energía luminosa puede permitir que las plantas verdes realicen plenamente la fotosíntesis. El uso racional de la energía luminosa incluye principalmente dos aspectos: prolongar el tiempo de la fotosíntesis y aumentar el área de la fotosíntesis.

Prolongar el tiempo de fotosíntesis y extender el tiempo de fotosíntesis de las plantas verdes por unidad de superficie de tierra durante todo el año son medidas importantes para el uso racional de la energía luminosa. Por ejemplo, cultivar y cosechar trigo una vez al año en la misma tierra, en lugar de cosechar trigo una vez al año y luego plantar y cosechar maíz nuevamente, puede aumentar los rendimientos por unidad de superficie.

Aumentar el área fotosintética y una plantación razonablemente densa son medidas importantes para aumentar el área fotosintética. La plantación densa razonable se refiere a plantar una densidad adecuada de plantas en una unidad de superficie de tierra en función de la fertilidad del suelo.

China soluciona el problema mundial de la eficiencia de la fotosíntesis.

Na Zhongyuan, director del Instituto de Agricultura Ecológica de Yunnan, desarrolló la tecnología de inducción y expresión fenotípica de genes de cultivos (GPIT) y fue el primero en el mundo en resolver con éxito el problema de mejorar la eficiencia de la fotosíntesis.

Hay muchas maneras de aumentar el rendimiento de los cultivos, una de las cuales es mejorar la eficiencia fotosintética de los cultivos. Cómo mejorarla es un problema global.

Muchos países desarrollados han llevado a cabo investigaciones durante muchos años, pero hasta ahora no se ha informado de informes exitosos.

La tecnología GPIT desarrollada por Nazhongyuan tomó la iniciativa en la solución de este problema. Según los resultados de las pruebas realizadas en el Tíbet, Yunnan, Shandong, Heilongjiang, Jilin y otras provincias, el uso de la tecnología GPIT puede aumentar la eficiencia fotosintética de diferentes cultivos entre 50 y 400 respectivamente.

El área de la presa de la meseta de Zhongdian en la prefectura autónoma tibetana de Diqing, en el noroeste de la provincia de Yunnan, se encuentra a 3.276 metros sobre el nivel del mar. La temperatura acumulada efectiva del maíz durante todo el período de crecimiento es de 493 °C, menos de la mitad de la más baja. límite reconocido en el mundo. La temperatura más baja de las plántulas de maíz es -5,4 ℃ y la temperatura más baja de la superficie es -9,5 ℃. Sin embargo, el maíz cultivado con tecnología GPIT sigue creciendo bien, con un rendimiento de hasta 499 kilogramos por mu.

El maíz plantado en 1999 a una altitud de 3.658 metros en Lhasa tiene ocho mazorcas por planta, todas están maduras y todas son maíz de alta calidad con alto contenido de lisina. Demostraciones experimentales en zonas frías y de gran altitud de mi país han demostrado que la aplicación de la tecnología GPIT puede acortar en gran medida el período de crecimiento de los cultivos, con un promedio de 7 a 15 días para el trigo, de 10 a 20 días para el arroz y de 30 a 20 días. 40 días para el maíz.

La tecnología GPIT también resuelve el problema centenario de la expresión de la resistencia de los cultivos y la alta resistencia a las enfermedades de las raíces, los tallos y las hojas. Desde 65438 hasta 0999, se llevó a cabo un experimento de control continuo de trigo de 100 acres en el distrito de Guandu, ciudad de Kunming. En el trigo que no utiliza la tecnología GPIT, el oídio sigue siendo muy grave después de tres aplicaciones. Sin embargo, los 100 acres de trigo tratados con tecnología GPIT no requirieron pesticidas y básicamente no se encontraron plantas enfermas.