Thí nghiệm Tốc độ Quang hợp Hướng dẫn

Tổng quan

Mọi sự sinh trưởng đều phụ thuộc vào mặt trời. Quang hợp là phản ứng hóa học vĩ đại nhất trên Trái Đất, chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học để cung cấp năng lượng cho hầu hết mọi sự sống. Thí nghiệm này sử dụng 'Phương pháp quan sát bọt khí' để đưa bạn vào thế giới vi mô, khám phá xem các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ và CO2 cùng nhau quyết định tốc độ sinh trưởng của thực vật như thế nào. Bạn sẽ tự mình tìm ra 'Sự kết hợp vàng' để đạt hiệu quả tổng hợp tối đa.

Bối cảnh

Khái niệm chính

Công thức và diễn giải

Các bước thí nghiệm

1. 1

   Thiết lập cơ sở

   Đặt các thông số môi trường ở mức trung bình: Ánh sáng $50\%$, Nhiệt độ $25^\circ\text{C}$, $\text{CO}_2$ $50\%$. Nhấp vào 'Bắt đầu', quan sát tốc độ bọt khí và lượng glucose tổng hợp của rong đuôi chó.
2. 2

   Khám phá cường độ ánh sáng

   Tăng dần 'Cường độ ánh sáng' và quan sát tốc độ tạo bọt khí thay đổi như thế nào. Sau khi tăng đến một mức độ nhất định, xu hướng tốc độ thay đổi ra sao? Suy nghĩ: Khi ánh sáng không còn hiệu quả, yếu tố nào có thể đã trở thành 'yếu tố giới hạn' mới?
3. 3

   Khám phá độ nhạy nhiệt độ

   Thay đổi thanh trượt 'Nhiệt độ' và quan sát sự khác biệt về tốc độ quanh mức $30^\circ\text{C}$ so với hai đầu cực trị. Nhiệt độ có mối quan hệ như thế nào với tốc độ quang hợp? Hãy nghĩ xem, với tư cách là các protein đặc biệt trong cơ thể sinh vật, các 'enzyme' hoạt động như thế nào ở các nhiệt độ khác nhau?
4. 4

   Mô phỏng bón thêm $\text{CO}_2$ trong nhà kính

   Giữ đủ ánh sáng và thử tăng 'Nồng độ $\text{CO}_2$'. Trong sản xuất nông nghiệp, đây được gọi là 'bón phân carbon dioxide'. Nó ảnh hưởng thế nào đến năng suất cuối cùng của rau củ?

Mục tiêu học tập

• Hiểu sâu sắc về nguyên liệu ($\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$) và sản phẩm (chất hữu cơ, $\text{O}_2$) của quang hợp.
• Nắm vững đặc điểm của các đường cong thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và nồng độ lên tốc độ quang hợp.
• Có thể xác định 'yếu tố giới hạn' trong môi trường cụ thể và đề xuất phương án tối ưu.
• Hiểu được sự phụ thuộc cao của các phản ứng hóa sinh (phản ứng enzyme) trong cơ thể sinh vật vào môi trường.

Ứng dụng thực tế

• Nhà kính: Tăng năng suất bằng cách kéo dài thời gian chiếu sáng, kiểm soát nhiệt độ và bón thêm $\text{CO}_2$ (như đốt rơm rạ hoặc sử dụng máy bón phân khí).
• Hệ thống hỗ trợ sự sống trên trạm vũ trụ: Sử dụng tảo hoặc thực vật để quang hợp nhằm hấp thụ $\text{CO}_2$ do phi hành gia thở ra và tái tạo $\text{O}_2$.
• Năng lượng sinh khối: Chuyển hóa năng lượng hóa học được cố định bởi quang hợp thành biodiesel hoặc cồn nhiên liệu như một nguồn năng lượng thay thế xanh.
• Nông nghiệp thẳng đứng: Trong các tòa nhà đô thị, sử dụng phổ $LED$ và hệ thống dinh dưỡng được điều khiển chính xác để sản xuất lương thực quanh năm, năng suất cao.

Sự hiểu lầm phổ biến

Đọc thêm

• Wikipedia - Quang hợp
• Khan Academy - Nhập môn quang hợp