Тест-тренажёр «Общее уравнение фотосинтеза» для 6–10 классов: ответы и объяснения
Общее уравнение фотосинтеза полезно как карта материального баланса, но оно скрывает десятки промежуточных реакций. Поэтому здесь важно уметь читать коэффициенты, понимать происхождение атомов и не превращать суммарную запись в «один химический шаг».
Содержание статьи5 разделовПоказатьСкрыть
Мини-словарь
Суммарное уравнение: компактная запись общего баланса реагентов и продуктов.
Фиксация углерода: включение углерода CO₂ в органическое соединение.
Фотолиз воды: светозависимое окисление воды с получением электронов, H⁺ и O₂.
ATP/NADPH: промежуточные переносчики энергии и восстановительной силы.
Учебная запись: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂, при участии света. Это удобный сокращённый баланс, а не последовательность одной реакции.
Тренажёр: 22 вопроса
Три проверки любого уравнения
Баланс атомов: одинаково ли число C, H и O с обеих сторон?
Источник атомов: углерод сахаров приходит из CO₂, а выделяемый O₂ — из воды.
Механизм: не перепутаны ли суммарный итог и реальные стадии световых реакций/цикла Кальвина?
Что повторить по ошибкам
Вопросы 1–5, 8 и 15 проверяют стехиометрию и смысл записи. Вопросы 3, 9, 10, 13, 18–19 — происхождение O₂ и роль воды. Вопросы 4, 6–7, 11–14, 16–17 — путь углерода и связь фаз. Ошибки в 20–22 означают, что стоит отдельно повторить различие между суммарным балансом и механизмом.
Открытые мини-задачи
1. Проверьте атомный баланс уравнения и покажите расчёт. Критерий: отдельно посчитать C, H и O с каждой стороны.
2. Объясните, почему выделяемый O₂ нельзя считать «углекислым газом, потерявшим углерод». Критерий: указать воду как источник O₂ и разнести две группы реакций.
3. Составьте короткую цепочку от света до органического углерода. Критерий: свет → ATP/NADPH → фиксация CO₂ → триозофосфаты/углеводы.
Ключ и объяснения
1. B — CO₂ и H₂O. В школьной суммарной записи углекислый газ и вода являются исходными веществами, а свет — источником энергии. Хлорофилл участвует в процессе, но не расходуется как стехиометрический реагент уравнения.
2. D — Суммарный материальный баланс фотосинтеза, а не одну химическую стадию. Общее уравнение объединяет множество реакций в один баланс. Реальный процесс включает светозависимые реакции, фиксацию углерода и многочисленные промежуточные соединения.
3. A — Из воды. Кислород образуется при окислении воды в светозависимых реакциях. Это важно отличать от углерода органических веществ, который поступает из CO₂.
4. C — Из CO₂. Углекислый газ фиксируется в цикле Кальвина, и его углерод включается в органические молекулы. Вода предоставляет электроны и протоны для светозависимых реакций, но не является главным источником углерода.
5. B — Свет является источником энергии, а не обычным расходуемым химическим реагентом. Фотоны передают энергию пигментам и запускают фотохимические процессы. Энергия преобразуется в химическую форму, но свет не учитывают как вещество в стехиометрическом балансе атомов.
6. A — Световая фаза образует прежде всего ATP и NADPH, а фиксация углерода идёт отдельно. Светозависимые реакции обеспечивают энергию и восстановительную силу. Органический углерод формируется через реакции цикла Кальвина и дальнейший метаболизм, поэтому суммарное уравнение не следует читать как одну реакцию.
7. D — Снижение скорости включения углерода в органические соединения. Недостаток CO₂ ограничивает фиксацию углерода в цикле Кальвина. В реальной клетке это также влияет на использование ATP и NADPH и может изменять работу световых реакций через регуляцию.
8. C — С обеих сторон по 6 C, 12 H и 18 O. Подсчёт атомов подтверждает баланс: 6 атомов C, 12 H и 18 O с каждой стороны. Это проверка корректности суммарной записи, а не описание механизма.
9. B — Эти переносчики образуются и расходуются внутри связанной системы реакций. ATP и NADPH служат промежуточными энергетическими и восстановительными переносчиками между световыми реакциями и фиксацией углерода. В суммарном внешнем балансе их обычно не записывают.
10. D — Она использует воду и свет, образуя O₂, ATP и NADPH. Светозависимые реакции обеспечивают кислород как побочный продукт расщепления воды и создают ATP/NADPH. Эти переносчики затем поддерживают восстановление углерода.
11. A — Он включает углерод CO₂ в органические молекулы, используя ATP и NADPH. Цикл Кальвина фиксирует углекислый газ в строме и восстанавливает углерод с использованием энергии и электронов, полученных в светозависимых реакциях.
12. C — Первичным экспортируемым продуктом цикла является триозофосфат, из которого клетка строит разные углеводы. Цикл Кальвина непосредственно даёт трёхуглеродные продукты, которые затем используются для синтеза сахарозы, крахмала и других веществ. Запись глюкозы удобна как итоговый учебный баланс.
13. D — В выделяемом O₂. Кислородный газ фотосинтеза образуется из воды. Поэтому изотопная метка кислорода воды обнаруживается в выделяемом O₂, что исторически помогло установить источник кислорода.
14. B — В органических соединениях, образованных из фиксированного углерода. Углерод CO₂ включается в промежуточные продукты цикла Кальвина и далее распределяется по органическим веществам клетки. Это прямое следствие фиксации углерода.
15. A — Умножение всех коэффициентов обеих частей на одно и то же число. Стехиометрическое уравнение можно масштабировать целиком, сохраняя соотношения. Одностороннее изменение коэффициентов нарушает баланс атомов.
16. C — Для растения центрально преобразование энергии и восстановление углерода, а O₂ является побочным продуктом окисления воды. Выделение кислорода имеет огромное значение для биосферы, но в механизме фотосинтеза он появляется как продукт извлечения электронов из воды. Клетка использует световую энергию для построения восстановленных органических соединений.
17. B — Ограничивается один из исходных субстратов фиксации углерода. CO₂ должен диффундировать в лист и хлоропласт для фиксации. Снижение его поступления ограничивает углеродную часть процесса, даже если свет ещё доступен.
18. D — Она участвует как донор электронов в световых реакциях и входит в более сложный общий баланс воды. Вода окисляется в фотосистеме II, предоставляя электроны и протоны и давая O₂. В развёрнутых суммарных уравнениях вода может присутствовать по обе стороны, поэтому школьная запись является сокращённым балансом.
19. A — Светозависимые реакции получают меньше энергии, поэтому поток электронов и фотолиз воды снижаются. Снижение освещённости уменьшает возбуждение фотосистем. Это ограничивает электронный транспорт и образование O₂, ATP и NADPH.
20. C — Они связаны обменом веществами и энергией, но идут через разные ферментативные пути. Суммарные уравнения выглядят взаимосвязанными, потому что продукты одного процесса могут быть субстратами другого. Однако механизмы, промежуточные реакции и энергетика существенно различаются.
21. A — Подсчитать атомы каждого элемента и проверить биологический смысл реагентов и продуктов. Химическое уравнение должно сохранять число атомов, а биологическая запись должна соответствовать механизму процесса. Оба уровня проверки полезны: стехиометрия и смысл.
22. D — Световая энергия используется для восстановления углерода CO₂ с участием воды, а O₂ выделяется из воды. Суммарная запись скрывает множество стадий, но правильно показывает направление материальных превращений и необходимость энергии. Она должна служить картой баланса, а не моделью одной элементарной реакции.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
