Cơ sở của biện pháp trên chính là sự trao đổi khí của cây xanh trong quá trình quang hợp: Trong quá trình quang hợp, cây xanh hấp thụ khí CO₂ và thải ra khí O₂. Nhờ đó, trồng nhiều cây xanh sẽ làm giảm hàm lượng CO₂ trong khí quyển, góp phần hạn chế hiệu ứng nhà kính hiệu quả.

Một số ví dụ về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào:

Quá trình tổng hợp các chất song song với tích lũy năng lượng vì: Trong quá trình tổng hợp có sự hình thành liên kết hóa học giữa các chất phản ứng với nhau để tạo thành sản phẩm. Như vậy, năng lượng có trong liên kết hóa học của các chất phản ứng được tích lũy trong liên kết hóa học của sản phẩm.

Insulin là hormone có vai trò kích thích tế bào gan và tế bào cơ chuyển hóa glucose thành glycogen dự trữ khi hàm lượng glucose trong máu tăng cao. Vì vậy, khi quá trình tổng hợp insulin của tuyến tụy bị ức chế, glucose dư thừa không được chuyển hóa sẽ được bài tiết theo nước tiểu dẫn đến tình trạng đái tháo đường (bệnh tiểu đường).

- Nguyên liệu của quang hợp: CO₂, H₂O.

- Sản phẩm của quang hợp: O₂, C₆H₁₂O₆.

Trong pha sáng, quang năng đã được chuyển hóa thành hóa năng bằng cách: Năng lượng ánh sáng được hệ sắc tố hấp thụ sẽ được chuyển vào chuỗi chuyền electron quang hợp để tổng hợp ATP, NADPH.

Chu trình Calvin gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1. Cố định CO₂: CO₂ kết hợp với phân tử ribulose 1,5-bisphosphat (RuBP) dưới tác dụng của enzyme xúc tác rubisco tạo thành 2 phân tử 3 – phosphoglyceric acid (APG).

- Giai đoạn 2. Giai đoạn khử: 3 – phosphoglyceric acid (APG) được phosphoryl hóa nhờ enzyme phosphoglycerate kinase, quá trình này sử dụng năng lượng ATP và giải phóng ADP; sau đó sản phẩm tiếp tục bị khử bởi NADPH thành aldehyde phosphoglyceric (AlPG).

- Giai đoạn 3. Giai đoạn tái tạo chất nhận: Phần lớn AlPG được sử dụng để tái tạo RuBP. Trong loạt phản ứng, khung carbon của 5 phân tử AlPG được sắp xếp lại nhờ 3 phân tử ATP và tạo nên 3 phân tử RuBP để chuẩn bị nhận trở lại nhận 3 phân tử CO₂ {\displaystyle {\ce {CO2}}}và 1 chu trình Calvin mới lại được bắt đầu.

Sơ đồ thể hiện vai trò cung cấp nguồn dinh dưỡng cho sinh giới của quang hợp:

Thực vật → Động vật ăn thực vật → Động vật ăn động vật → Sinh vật phân giải

Nếu không có ánh sáng thì pha tối không thể diễn ra vì: Pha tối sử dụng nguyên liệu là các sản phẩm hình thành từ pha sáng – pha cần có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng (ATP và NADPH) đồng thời một số enzyme thực hiện pha tối chỉ được hoạt hóa khi có ánh sáng. Do đó, trong điều kiện không có ánh sáng kéo dài, pha tối sẽ không thể diễn ra.

a) Đảm bảo sự tuần hoàn của chu trình vật chất trong tự nhiên (chu trình nitrogen) là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa nitrogen.

b) Cung cấp nguồn nitrogen cho thực vật là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa nitrogen.

c) Góp phần làm sạch môi trường nước là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh.

d) Tạo ra các mỏ quặng là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa sắt.

Sự khác nhau giữa quang tổng hợp có giải phóng O₂ và không giải phóng O₂:

- Vai trò của quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn giống với ở thực vật.

- Giải thích: Ở vi khuẩn, quá trình quang tổng hợp cũng có vai trò cung cấp nguồn chất hữu cơ tạo nên sinh khối cho vi khuẩn đồng thời hấp thụ CO₂ và giải phóng O₂ góp phần điều hòa khí quyển giống với thực vật.

- Quá trình quang khử ở vi khuẩn có góp phần làm sạch môi trường nước.

- Giải thích: Quá trình quang khử của vi khuẩn sử dụng các chất độc có trong môi trường nước (H₂S, S) làm chất cho electron và H⁺. Do đó, quá trình quang khử ở vi khuẩn góp phần làm sạch môi trường nước.

Ý nghĩa của sự hoạt động của vi khuẩn oxi hóa nitrogen với quá trình sinh trưởng và phát triển ở thực vật: Nitrogen là một dưỡng chất không thể thiếu đối với thực vật. Trong không khí, nitrogen tồn tại dưới dạng phân tử N₂, đây là khí trơ nên thực vật không sử dụng được. Nhờ hoạt động của vi khuẩn oxi hóa nitrogen mà N₂ được chuyển hóa thành dạng mà cây có thể hấp thụ được ($N{O}_3^{-}$và $N{H}_4^{+}$), giúp cung cấp nitrogen cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.

Quang hợp có vai trò quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất:

- Chất hữu cơ được tạo ra từ quá trình quang hợp cung cấp vật chất và năng lượng cho gần như toàn bộ sự sống trên Trái Đất.

- Quang hợp giải phóng khí O₂ giúp cung cấp O₂ cho sự sống, đồng thời, hấp thụ lượng CO₂ giúp làm giảm hiệu ứng nhà kính, bảo vệ môi trường sống.

- Ngoài ra, các sản phẩm của quá trình quang hợp cấu tạo nên các bộ phận của cơ thể sinh vật, các bộ phận này được dùng làm nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp, xây dựng,…

Sử dụng đồng vị phóng xạ (¹⁸O) để nghiên cứu sự di chuyển của nguyên tử oxygen trong quá trình quang hợp:

- Thí nghiệm 1: Đánh dấu ¹⁸O vào nguyên tử oxygen của CO₂.

- Thí nghiệm 2: Đánh dấu ¹⁸O vào nguyên tử oxygen của H₂O.

Quan sát sự xuất hiện của ¹⁸O trong sản phẩm tạo thành và kết luận:

- Thí nghiệm 1: ¹⁸O xuất hiện trong chất hữu cơ.

- Thí nghiệm 2: ¹⁸O xuất hiện trong O₂.

→ Kết luận: O₂ được tạo ra trong quá trình quang hợp có nguồn gốc từ H₂O.

Việc trồng xen canh các cây ưa sáng và cây ưa bóng sẽ giúp tận dụng tối đa nguồn ánh sáng, chất dinh dưỡng trên một diện tích trồng trọt mà vẫn đảm bảo năng suất do cây ưa sáng cần nhiều ánh sáng sẽ ở phía tầng trên còn cây ưa bóng cần ít ánh sáng hơn sẽ ở tầng dưới.