«Хлорофилл и фотосинтетические пигменты» без угадывания: тест по биологии с разбором вариантов
Содержание статьи5 разделовПоказатьСкрыть
Пять опорных фактов перед заданиями
1. Хлорофилл a — ключевой пигмент реакционных центров.
2. Хлорофилл b и каротиноиды расширяют спектр используемого света.
3. Пигмент поглощает одни длины волн лучше других.
4. Спектр поглощения не равен автоматически спектру действия фотосинтеза.
5. Каротиноиды участвуют и в светосборе, и в фотозащите.
Теперь примените эти факты к новым ситуациям: фильтрам, спектрам, осенней окраске и условиям, при которых пигменты перестают быть единственным ограничением фотосинтеза.
Задания на перенос знаний
Как рассуждать по спектрам
Наблюдение
Корректный вывод
Слишком сильный вывод
Пигмент сильно поглощает красный свет.
Красные фотоны могут эффективно возбуждать этот пигмент.
Скорость всего фотосинтеза всегда максимальна.
Лист выглядит зелёным.
Зелёная часть спектра поглощается слабее некоторых других областей.
Зелёный свет вообще не используется.
Есть несколько типов пигментов.
Суммарный спектр поглощения может расширяться.
Другие лимитирующие факторы больше не важны.
Что повторить по ошибкам
1, 2, 3, 7, 13 — роли хлорофиллов и каротиноидов.
4, 5, 6, 8, 11, 12 — различие между цветом, поглощением и биологическим действием света.
9, 10, 16 — связь пигментов с фотозащитой и состоянием светособирающего комплекса.
14, 15, 17 — лимитирующие факторы: пигменты важны, но не определяют всё в одиночку.
Открытые вопросы
1. Предскажите, как изменится поглощение света у смеси двух пигментов с частично разными спектрами. Критерий: объяснить расширение диапазона, а не просто «станет больше».
2. Почему по зелёному цвету листа нельзя заключить, что зелёный свет бесполезен? Критерий: различать слабое поглощение, прохождение света в глубину ткани и абсолютный ноль.
3. Предложите опыт, сравнивающий красный и зелёный свет. Критерий: одинаковая интенсивность, одинаковые листья/условия и измеримый показатель фотосинтеза.
Ключ и объяснения
1. C — Хлорофилл a. В реакционных центрах фотосистем находится особая пара молекул хлорофилла a. Дополнительные пигменты помогают расширять спектр поглощения, но реакционное превращение энергии связано прежде всего с хлорофиллом a.
2. A — Хлорофиллы хуже поглощают зелёную часть спектра и часть её отражается/проходит. Хлорофиллы особенно хорошо поглощают синие и красные области видимого спектра, а зелёная поглощается слабее. Поэтому значительная часть зелёного света отражается или проходит через ткань.
3. D — Поглощать дополнительные диапазоны света и передавать энергию к реакционному центру. Разные пигменты имеют разные спектры поглощения. Это расширяет диапазон света, который может быть использован фотосистемой, а возбуждённая энергия передаётся к реакционному центру.
4. B — Скорость фотосинтеза часто будет ниже, потому что зелёный свет хуже поглощается хлорофиллами. Хлорофиллы поглощают зелёный свет слабее, хотя часть зелёного света всё же может использоваться и проникать глубже в лист. Поэтому корректен прогноз о снижении, а не абсолютное утверждение о нулевом фотосинтезе.
5. C — Какие длины волн свет поглощает данный пигмент сильнее или слабее. Спектр поглощения — характеристика взаимодействия пигмента со светом разных длин волн. Он не равен напрямую спектру действия фотосинтеза, который отражает эффективность света для всего процесса.
6. A — Он показывает эффективность разных длин волн для фотосинтеза целиком. Спектр действия объединяет вклад всех пигментов и последующих процессов, измеряя биологический результат при разных длинах волн. Спектр поглощения относится к конкретному веществу.
7. B — Они расширяют спектр поглощения и помогают защищать фотосистему от избытка возбуждения. Каротиноиды могут передавать часть поглощённой энергии в фотосистемы и участвовать в фотозащите, рассеивая избыток энергии. Поэтому их роль не сводится к окраске листьев.
8. D — Эти области спектра хорошо поглощаются смесью пигментов, но скорость фотосинтеза нужно проверять отдельным опытом. Поглощение света — необходимый первый шаг, но не полный показатель итоговой скорости фотосинтеза. Для биологического результата нужен спектр действия или прямое измерение фотосинтетической активности.
9. C — Становятся видимее каротиноиды, ранее маскировавшиеся хлорофиллом. Каротиноиды присутствуют в листьях и в течение сезона, но зелёный хлорофилл часто доминирует визуально. При его разрушении вклад жёлтых и оранжевых пигментов становится заметнее.
10. B — Повреждение светособирающих комплексов с вспомогательными пигментами. Светособирающие комплексы улавливают фотоны и передают энергию к реакционному центру. Их повреждение уменьшит эффективность сбора света, даже если сам реакционный центр частично сохранён.
11. A — Растение под фильтром, пропускающим главным образом красный свет, может использовать этот свет, потому что хлорофиллы хорошо поглощают красные длины волн. Хлорофиллы имеют выраженное поглощение в красной области, поэтому такой свет способен эффективно возбуждать фотосистемы. Но итоговая скорость также зависит от интенсивности, температуры, CO₂ и состояния растения.
12. D — Цвет отражает лишь часть взаимодействия со светом и не показывает все физиологические ограничения. Окраска показывает, какие длины волн в заметной степени отражаются или проходят, но не даёт полной информации о концентрации пигментов, состоянии фотосистем и других ограничивающих факторах.
13. B — Он является вспомогательным пигментом и расширяет диапазон поглощаемого света. Хлорофилл b участвует в светособирающих комплексах и передаёт энергию к хлорофиллу a. Он помогает использовать дополнительные участки спектра, но не заменяет роль хлорофилла a в реакционном центре.
14. C — Нет, потому что скорость зависит также от света, CO₂, температуры и состояния фотосинтетического аппарата. Количество пигмента влияет на способность поглощать свет, но фотосинтез — многоступенчатый процесс. Другие факторы могут стать лимитирующими даже при большом содержании хлорофилла.
15. A — Смесь пигментов поглощает более широкий диапазон длин волн, чем каждый компонент по отдельности. Если спектры отдельных пигментов частично различаются, их сочетание расширяет общую область эффективного поглощения. Это повышает вероятность использования фотонов разных длин волн.
16. D — Слишком много возбуждённой энергии повышает риск повреждающих реакций, поэтому нужны механизмы фотозащиты. Фотосистемы должны безопасно управлять потоком возбуждённой энергии. Каротиноиды и другие механизмы фотозащиты помогают рассеивать избыток энергии и снижать риск образования реакционноспособных форм кислорода.
17. B — Набор пигментов помогает растению использовать свет разных длин волн, но не отменяет других ограничений фотосинтеза. Разнообразие пигментов повышает гибкость светособирающей системы. Но итоговый поток фотосинтеза определяется всей системой — от света и газообмена до ферментативных реакций.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
