考點一光合作用的探究歷程1.光合作用發現史中的經典實驗及分析2．恩格爾曼的實驗在設計上的巧妙之處(1)實驗材料選得妙：用水綿作為實驗材料。水綿不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體呈螺旋狀分布在細胞中，便于觀察和分析研究。(2)排除干擾的方法妙：恩格爾曼將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環境中，排除了環境中光線和氧氣的影響，從而確保實驗能夠正常進行。(3)觀測指標設計得妙：通過好氧細菌的分布進行檢測，從而能夠準確地判斷出水綿細胞中釋放氧氣的部位。(4)實驗對照設計得妙：將極細的光束照射處的葉綠體與黑暗處的葉綠體、完全曝光的葉綠體進行對照，從而明確實驗結果是由光照引起的。3．在光合作用的發現中，大多數科學家利用了對照實驗(1)薩克斯：自身對照，自變量為光照(一半曝光與另一半遮光)，因變量為顏色變化。(2)恩格爾曼：自身對照，自變量為光照(照光處與不照光處；黑暗與完全曝光)，因變量為好氧細菌的分布。(3)魯賓和卡門：相互對照，自變量為標記物質(HO與C18O2)，因變量為O2的放射性。(4)普利斯特利：缺少空白對照，實驗結果說服力不強。(1)光反應階段①條件：光、光合色素。②場所：葉綠體類囊體薄膜上。③物質變化：水的光解和ATP的合成。④能量變化：光能轉變成活躍的化學能儲存在ATP中。(2)暗反應階段①條件：酶、[H]、ATP。②場所：葉綠體基質。③物質變化：CO2的固定和C3的還原。CO2的固定：能量變化：ATP中活躍的化學能轉變為有機物中穩定的化學能(3)總反應式：1.過程(4)光反應與暗反應的關系2.光合作用的反應式及元素去向分析當外界條件改變時，短時間內將直接影響光合作用中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)的含量，其含量變化可以采用如圖分析：根據“變誰從誰入手”的方法進行分析:若光照改變，從左端入手，按①→②③分析，④暫時不變；CO2濃度變化從右端入手，按④→②③分析，①暫時不變，快則均快，慢則均慢，最終四個反應速率保持一致。條件過程變化C3C5[H]和ATP模型分析光照由強到弱，CO2供應不變①過程減弱②③過程減弱，④過程正常進行增加減少減少光照由弱到強，CO2供應不變①過程增強②③過程增強④過程正常進行減少增加增加光照不變，CO2由充足到不足④過程減弱，①②③過程正常進行，隨C3減少②③減弱，①過程正常減少增加增加光照不變，CO2由不足到充足④過程增強①②③正常進行，隨C3增加②③增強，①過程正常增加減少減少4.化能合成作用①概念：自然界中少數種類的細菌，能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用叫作化能合成作用。②舉例：硝化細菌的化能合成作用過程：

a.硝化作用

b.有機物合成③化能合成作用與光合作用的比較項目化能合成作用光合作用不同能量來源體外無機物氧化放出的能量光能生物類型原核生物(如硝化細菌等)主要為綠色植物，還有藍藻等相同代謝類型自養需氧型物質變化將無機物(CO2和H2O等)轉化為儲存能量的有機物生態地位生產者考點3影響光合作用的因素及應用光合作用強度(光合作用速率)：是指植物在一定時間內將光能轉化為化學能的多少。通常用單位時間、單位葉面積的CO2吸收量或O2釋放量表示。光合作用效率：是指植物將照射到植物上的光能轉化為化學能的效率。植物通過光合作用制造有機物中所含有的能量與光合作用中吸收的光能的比值，它由植物葉片吸收光能的能力、及將吸收了的光能轉化為化學能的能力決定。光能利用率：植物將一年中投射到該土地上的光能轉化成化學能的效率。指植物光合作用所累積的有機物所含能量，占照射在同一地面上的日光能量的比率。（一）內部因素1.與植物自身的遺傳特性有關，如陰生植物和陽生植物，如圖1所示。2.植物葉片的葉齡、葉面積指數也會制約光合作用，如圖2、圖3所示。（二）外部因素1．光照：

影響光反應階段(1)光照時間：光照時間越長，產生的光合產物越多。(2)光質：由于色素吸收可見光中的紅光和藍紫光最多，吸收綠光最少，故不同波長的光對光合作用的影響不同，建溫室時，選用無色透明的玻璃(或塑料薄膜)作頂棚，能提高光能利用率。(3)光照強度：光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度加快，產生的[H]和ATP增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產物增加。(4)光照強度對光合作用速率影響的曲線分析應用：①溫室生產中，適當增強光照強度，以提高光合速率，使作物增產；②陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，如圖中虛線所示，間作套種農作物，可合理利用光能。2．CO2濃度(1)原理：CO2影響暗反應階段，制約C3的形成。(2)曲線分析：圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度。

圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點都表示CO2飽和點。(3)應用：在農業生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。3．溫度(1)原理：溫度通過影響酶的活性影響暗反應階段。(2)曲線分析：AB段在B點之前，隨著溫度升高，光合速率增大B點酶的最適溫度，光合速率最大BC段隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率減小，50℃左右光合速率幾乎為零(3)應用：溫室栽培植物時，白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。4．水分和礦質元素對光合作用的影響(1)水分：水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響二氧化碳進入植物體內。如夏季中午，植物為防止蒸騰作用失水過多，氣孔關閉，二氧化碳供應不足，光合速率下降，這種現象稱為植物的“光合午休”。(2)礦質元素：礦質元素直接或間接影響光合作用。N是構成葉綠素、酶、ATP等的元素；P是構成ATP的元素，并參與葉綠體膜的構成；Mg是構成葉綠素的元素；K影響糖類的合成與運輸。無機鹽對光合速率的影響：N、P、K、Mg等無機鹽缺乏時主要導致光反應強度降低，從而使植物的產量減少，因此在農業生產中要適當地施肥以增加農作物的產量。影響光合作用的環境因素5．光合作用曲線的分析(1)環境條件改變對補償點、飽和點的影響CO2(或光)補償點和飽和點的移動方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補償點B是曲線與橫軸的交點，CO2(或光)飽和點C是最大光合速率對應的CO2濃度(或光照強度)，位于橫軸上。(1)補償點的移動：①呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。②呼吸速率基本不變，相關條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。(2)飽和點的移動：相關條件的改變(如增大光照強度或增大CO2濃度)使光合速率增大時，飽和點應右移，反之左移。(3)陰生植物與陽生植物相比，CO2(或光)補償點和飽和點都應向左移動。①當缺鎂時，其他條件不變：：a

b

cd②當圖示表示陽生植物的光合作用強度時，則陰生植物：a

b

cd③當CO2濃度較低時，其他條件不變：a

b

cd④干旱初期，對呼吸影響不大:a

,但氣孔關閉,CO2吸收量少,則b

cd⑤當圖示表示綠光時的光合作用強度，則改用紅光后：a

b

cd(2)光照、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用①常見曲線：②曲線分析：P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。Q點：橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的因素，影響因素主要為各曲線所表示的因子。要想提高光合速率，可適當提高圖示中的其他影響因子的強度。③應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。（3）密閉容器及自然環境中植物—晝夜光合作用曲線

ob段、fg段：bf段：bc段、ef段：ce段：a點：b點：c點：d點：e點：圖1夏季一晝夜CO2吸收和釋放變化曲線夜間沒有光照，光合停止，只進行呼吸；有機物減少，環境中CO2增加，O2減少。白天光合作用與呼吸作用同時進行，制造有機物的時間段。清晨和傍晚光照較弱，光合小于呼吸；有機物減少，環境中CO2增加，O2減少。光合大于呼吸；積累有機物，有機物的總量增加；環境中CO2減少，O2增加。凌晨2～4時，溫度降低，呼吸作用減弱，CO2釋放減少。有微弱光照，植物開始進行光合作用。上午7時左右，光合作用等于呼吸作用。CO2積累量最大。溫度過高，部分氣孔關閉，出現光合“午休”現象。下午6時左右，光合作用等于呼吸作用。光合作用產物積累量最大。一晝夜有機物的積累量(用CO2量表示)的表示方法:方法1：一晝夜有機物的積累量＝白天從外界吸收的CO2量－晚上呼吸釋放的CO2量；方法2：一晝夜有機物的積累量＝白天固定的CO2量－24小時呼吸釋放的CO2量。方法1中用的是凈光合作用量，方法2中用的是總光合作用量。圖1夏季一晝夜CO2吸收和釋放變化曲線圖1中有機物的積累量：一晝夜有機物的積累量＝SP－SM－SN(Sp、SM、SN分別表示P、M、N的面積)。一晝夜光合作用中C3含量的變化(1)AB段、IJ段的C3含量較高，原因是夜間無光，[H]和ATP缺乏，C3不能被還原。(2)BC段的C3含量下降，原因是BC段的光照強度增強，產生[H]和ATP增多，C3被還原，C3減少；GI段的C3含量上升，原因是GI段的光照強度減弱，產生[H]和ATP減少，C3被還原的量減少，C3增多。(3)CD段的C3含量升高，原因可能是白天該地區天氣暫時由晴轉陰，光反應不足。(4)G點的C3含量最低，原因是G點氣孔關閉，二氧化碳不足，生成C3的量減少，而C3的還原正常進行，所以C3含量低；相反C5的消耗減少，而還原過程又產生C5，因此G點C5含量較高。圖2密閉玻璃罩內CO2濃度與時間的關系曲線AB段：BC段：CD段：D點：DH段：H點：HI段：無光照，植物只進行呼吸作用。溫度降低，呼吸作用減弱。4時后，微弱光照，開始進行光合作用，但光合作用強度＜呼吸作用強度。隨光照增強，光合作用強度＝呼吸作用強度。光合作用強度＞呼吸作用強度。其中FG段表示“光合午休”現象。隨光照減弱，光合作用強度下降，光合作用強度＝呼吸作用強度。光照繼續減弱，光合作用強度＜呼吸作用強度，直至光合作用完全停止。圖2密閉玻璃罩內CO2濃度與時間的關系曲線圖2中植物生長與否的判斷(1)I點低于A點，說明：(2)若I點高于A點，說明：(3)若I點等于A點，說明：一晝夜，密閉容器中CO2濃度減小，即光合作用＞呼吸作用，植物生長。光合作用＜呼吸作用，植物體內有機物總量減少，植物不能生長。光合作用＝呼吸作用，植物體內有機物總量不變，植物不生長。考點15光合作用和細胞呼吸考點4光合作用與細胞呼吸的關系1．場所的比較(1)葉綠體的類囊體薄膜：ATP、[H]和O2產生的場所。(2)葉綠體基質：CO2固定的場所、ATP和[H]消耗的場所。(3)線粒體基質：CO2產生的場所。(4)線粒體內膜：O2消耗的場所。考點15光合作用和細胞呼吸項目來源去路[H]光合作用光反應中水的光解作為還原劑用于暗反應階段中還原C3形成(CH2O)有氧呼吸第一階段從葡萄糖到丙酮酸及第二階段丙酮酸和水反應產生用于第三階段還原O2產生H2O，同時釋放出大量能量ATP光合作用光反應階段合成，所需能量來自色素吸收的光能供暗反應階段C3還原時的能量之需，以穩定的化學能儲存于有機物中有氧呼吸第一、二、三階段均能產生，第三階段產生能量最多，來自有機物氧化分解作為能量“通貨”，用于各項生命活動5.光合速率、呼吸速率的關系

真正光合速率O2產生(生成)速率CO2固定速率有機物產生(制造、生成)速率凈光合速率O2釋放速率CO2吸收速率有機物積累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機物消耗速率凈光合速率=真正光合速率－呼吸速率凈光合量=真正光合量率－呼吸量(S4-S1)=(S2+S3+S4)－(S1+S2+S3)(3)光合作用和呼吸作用的數量關系(1)光合作用釋放6molO2需要消耗12molH2O。(2)光反應階段，12molH2O光解產生24mol[H]，在暗反應中用于還原6molCO2，并產生6molH2O。(3)每分解1molC6H12O6，需要消耗6molO2，產生6molCO2。(4)光合作用和呼吸作用的綜合計算①光合作用實際O2產生量＝實測的O2釋放量＋呼吸作用O2消耗量。②光合作用實際CO2消耗量＝實測的CO2吸收量＋呼吸作用CO2釋放量。③光合作用實際C6H12O6制造量＝實測C6H12O6積累量－呼吸作用C6H12O6消耗量（4）不同光照條件下，總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關系[易誤提醒]（5）光合速率和呼吸速率的實驗測定結果分析：①若紅色液滴右移，說明光照較強，光合作用速率大于細胞呼吸速率，釋放的O2使瓶內氣壓增大。②若紅色液滴左移，說明光照較弱，細胞呼吸速率大于光合作用速率，吸收O2使瓶內氣壓減小。③若紅色液滴不動，說明在此光照強度下，光合作用速率與細胞呼吸速率相等，釋放的O2量與吸收的O2量相等，瓶內氣壓不變。（5）光合速率和呼吸速率的實驗測定(1)甲裝置：NaHCO3溶液的作用：保證了容器內CO2濃度的恒定，滿足了綠色植物光合作用的需求。條件：光照。結果：單位時間氣體的增加量即為凈光合速率。(2)乙裝置：NaOH溶液的作用：保證了容器內CO2濃度的恒定。條件：黑暗。結果：單位時間氣體的減少量即為呼吸速率。（7）影響光合作用和細胞呼吸速率因素的分析和應用角度1影響因素綜合分析1．水分的變化：干旱時，植物氣孔關閉，影響二氧化碳的吸收，進而影響光合作用的暗反應；水分過多造成淹水時，抑制植物的有氧呼吸，通過無氧呼吸產生的酒精對植物體產生毒害作用。2．二氧化碳的變化：低濃度的二氧化碳抑制光合作用；二氧化碳濃度過高時抑制細胞的有氧呼吸。3．光照強度：弱光時抑制光合作用的光反應；光照過強往往伴隨著氣溫升高、氣孔關閉，影響暗反應。4．溫度：通過影響酶的活性進而全面影響植物的光合作用和細胞呼吸。間作是幾種作物相間種植，即一行A一行B，通常將高和喜陽植物與矮的喜蔭植物間種。套種是在前一茬作物即將收割沿未收割之前將后一茬作物種入前茬的行間株間。如在棉花尚未收完前種入豌豆，還可利用棉花稈作豌豆的支架。

輪作是幾種作物輪流種植，如稻田在冬天種蘿卜或綠肥；也可今年種水稻、明年種玉米，后年種棉花等許多種植物輪流種植。三者通稱為“復種”。其中間作、套種：增加光合面積；輪作：延長光合時間。三者都是為了提高光能利用率，而不是提高光合作用效率。角度2在生產實踐中的應用1．合理密植：增大光合作用面積，提高光能利用率。2．間作套種：充分利用光能，提高光能利用率。3．增施農家肥：農家肥富含有機物，通過微生物的分解作用產生無機鹽和二氧化碳，為植物生長提供原料。4．遮光或補光：陰生植物的光飽和點和補償點均低于陽生植物，因此在強光照時應適當遮光；在連續陰雨天，為提高植物的光合作用，應適當補光。5．夜間降溫：降低酶的活性，降低細胞呼吸強度，減少有機物的消耗。考點15光合作用和細胞呼吸考點5綠葉中色素的提取和分離試劑原理色素提取_______綠葉中的色素溶于_________，而不溶于水色素分離_______各種色素在_______中的_______不同，_________的隨

在濾紙上擴散得快，反之則慢步驟操作方法目的分析提取色素①稱取綠葉，剪碎，放入研缽；②加SiO2、CaCO3和10mL無水乙醇(或5mL丙酮)迅速、充分研磨(若沒有無水乙醇，也可用體積分數為95%的乙醇，但要加入適量的無水碳酸鈉，除去水分)①加SiO2是為了使研磨更充分；②加CaCO3是為了防止研磨時葉綠素受到破壞；③葉綠體色素易溶于無水乙醇(或丙酮)等有機溶劑；④加無水乙醇(或丙酮)迅速研磨的目的是減少研磨過程中葉綠