1. 教育科学生物学植物如何获取能量

植物必须像动物一样,将食物吸收到系统中以获取能量并继续生活。植物为动物创造能量,因此必须补充营养。植物以某种方式呼吸。它们吸收所有动物释放的二氧化碳,并释放氧气供所有动物使用。很酷的设计,不是吗?

从最终能源中获取能量

光合作用是植物转化太阳能量的过程。这个过程使植物能够产生用作燃料的有机分子。下面是它的工作原理。

  • 叶绿体中包含的叶绿素分子以来自太阳的光的形式吸收能量。有些植物比其他植物需要更多的阳光,但是全部都至少需要一点。 植物没有像动物那样吸收氧气和呼吸二氧化碳,而是从大气中吸收二氧化碳。植物从根部吸收地下的水分。 在光合作用过程中,来自太阳的能量将水分子分解为氢和氧。氧分子被植物释放出来并排放到大气中。 ATP分子在植物细胞内产生。这些反应称为光化学反应或光反应,因为它们需要光才能发生。 然后,植物中的酶催化氢和二氧化碳的结合,产生一种称为中间体的碳化合物。中间体是用于继续生产另一种化合物的化合物。 在植物中,该中间体称为磷酸甘油醛(PGAL)。 PGAL在生产葡萄糖的过程中继续进行,该植物将葡萄糖用作生存的燃料。这些反应称为碳固定反应(或通过暗反应将它们与上述光反应区分开),因为碳原子是“固定的”。也就是说,将它们放入稳定的化合物中,这些化合物可以有目的地使用,而不是漫无目的地漂浮在细胞周围。 当植物产生的葡萄糖多于维持生命所需的葡萄糖时,它将葡萄糖分子结合成更大的碳水化合物分子,称为淀粉。淀粉分子储存在植物细胞的大液泡中。必要时,植物可以分解淀粉分子以回收葡萄糖以获取能量或产生其他化合物,例如蛋白质,核酸或脂肪。

贯穿木质部和韧皮部

植物经过光合作用为自身(最终为人类)产生能量。需要光和水来执行此过程。但是,植物如何将水和光吸收到细胞中呢?

通常在称为血管束的血管束中发现称为木质部和韧皮部的组织。两种类型的组织都通过植物的根和茎传导物质。木质部从土壤中传导水和矿物质。韧皮部“流动”糖分子。

所有植物细胞都有一个细胞壁,但是木质部中的细胞都有一个额外的细胞壁,以赋予它们额外的强度(有助于避免水从茎上喷出)。血管元素是木质部中的专用细胞,形成称为血管的列。水穿过每个容器元件末端的孔,并继续向上穿过整个容器塔。

韧皮部组织包含称为筛管元件的细胞,这些细胞以称为筛管的列连接。每个筛管元件的末端都有一个孔,来自一个筛管元件的细胞质可以通过该孔“接触”下一个筛管元件的细胞质。这种结构可使植物在叶片中产生的燃料通过并滋养植物的其余部分。此过程称为易位。

将水从细胞转移到细胞

植物有两种方法将水从根的外部向根的内部移动到木质部和韧皮部组织。水可以在相邻细胞的细胞壁之间流动。将此区域视为走廊。或者,水可以通过连接每个细胞胞质的管子在细胞之间流动,就像人们可以走过相邻房间的门一样。

蒸腾的灵感

蒸腾是植物中水分蒸发的技术术语。当水从叶子(或暴露在空气中的植物的任何部分)蒸发时,会在木质部的叶子和组织中产生张力。由于植物通过称为气孔的叶片开口流失水分,因此它们必须重新获得水分。因此,蒸腾的灵感是水分的流失。携带必要矿物质的培养基的流失激发了植物从地面吸取更多水的灵感。