猩红色生物
光合作用是捕捉和转化光能的唯一生物学途径。
1.捕捉光能的色素-绿叶中色素的提取和分离。
(1)实验原理
提取:色素可溶于有机溶剂无水乙醇(浸膏)；
分离:不同的色素在色谱溶液中的溶解度不同。溶解度高的用滤纸上的色谱溶液扩散快，溶解度低的扩散慢。
(2)实验步骤
①从绿叶中提取色素
材料:新鲜菠菜叶，切碎；
研磨:加入无水乙醇的目的是溶解颜料，加入碳酸钙的目的是防止颜料在研磨过程中被破坏，加入二氧化硅的目的是帮助研磨更充分。
收集:将滤液收集到试管中，用棉塞将试管口塞紧，防止滤液蒸发。
②准备滤纸条。
滤纸条的两个角在一个部分被切掉，以使颜料带均匀。
③画出滤液的细线。
画细、直、整齐的线条，滤液干燥后画2~3遍，以尽可能多得颜料。
④色素分离
将滤纸条(滤液细线朝下的一端)插入色谱溶液中，注意不要让色谱溶液接触色谱溶液。
(3)实验结果
颜料的吸收光谱
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
叶子是绿色的，因为叶绿素吸收的绿光最少，绿光被反射。
2.叶绿体结构
1)与光反应有关的结构色素和酶(③颗粒:由堆叠分布的类囊体组成)
注:影响颜料合成的因素:
光:叶绿素只能在光照条件下合成；
温度:温度通过影响酶的活性来影响叶绿素的合成；
必需元素:氮、镁等元素是构成叶绿素的元素。没有这些元素，叶绿素就无法合成。
(2)增加叶绿体膜面积的途径:类囊体堆积形成颗粒，增加酶的附着面积。
(2)叶绿体的功能
恩格尔曼水绵实验证明叶绿体在光合作用中可以吸收光能释放氧气。
4.光合作用原理探索课程
(1)科学界普遍认为，CO2中的C和O分离释放出氧气，C和H2O结合形成甲醛，再凝聚成糖。发现甲醛对植物有害，甲醛不能通过光合作用转化为糖。
(2)希尔反应:离体叶绿体在适宜的条件下，发生水光解和产氧的化学反应。
(3)鲁宾和卡门:利用同位素示踪方法，证明光合作用释放的氧气来源于水。
(4) arnon发现叶绿体在光照下合成ATP，这个过程总是伴随着水光解。
(5)卡尔文:利用14CO2，证明了光合作用中CO2中的C转化为有机物中C的途径，即卡尔文循环。
5.光合作用过程
(1)光合作用总反应式:CO2+H2O光能(CH2O)+O2。
(2)光反应和暗反应的过程
注:水的光解不需要酶催化；
光反应只能在光的条件下进行，暗反应不需要光的参与，但暗反应不能在没有光的条件下进行，因为缺少光反应提供的[H]和ATP。
光的反应时间略长于暗的反应时间。因此，明暗交替有利于提高光能利用率。
光反应中的[H]还原型辅酶ⅱ，NADPH，呼吸作用中的[H]是还原型辅酶ⅰ，NADH。
(3)环境因素突变分析
恒定的光照强度和增加的CO2浓度会导致C3增加，C5减少，H和ATP减少，合成有机物增加。
随着光照强度的增加和CO2浓度的不变，[H]和ATP会增加，导致C3减少，C5增加，合成有机物增加。
(4)化学合成:少数细菌利用无机氧化释放的能量制造有机物。例如，硝化细菌将土壤中的氨氧化成硝酸，并利用这一系列化学反应释放的能量将二氧化碳和水转化为糖。属于自养生物。
6.光合作用的影响因素
(1)内在因素:色素和酶的含量、叶绿体等因素；
(2)外部因素
(1)光强(如图1所示)
①原理:主要影响光反应阶段ATP和[H]的生成。
②分析P点后的限制因素。
内部因素:色素含量、酶量和活性(外部因素:温度、CO2浓度)
③应用:在温室生产中，适当提高光照强度，增加光合速率，提高作物产量；
阴生植物的光补偿点和光饱和点低于阳生植物。间作作物可以合理利用光能。
(2)二氧化碳浓度(图2)
①原理:影响暗反应阶段C3的形成。
②分析P点后的限制因素。
内部因素:酶的数量和活性(外部因素:温度、光照强度)
③应用:在农业生产中，我们可以通过“做我们正在做的事，吹吹风”和施用农家肥来提高CO2浓度和光合速率。
(3)温度:通过影响酶活性影响光合作用(图3)。
应用:温室种植植物时，白天调整光合作用的最适温度，提高光合速率；夜间降低温室内温度，降低细胞呼吸速率，保证植物有机质的积累。
(4)水和矿物元素
原理:水不仅是光合作用的原料，也是体内各种化学反应的介质。例如，植物缺水会导致萎蔫，从而降低光合速率。此外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
矿物元素通过影响光合作用相关化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。例如，镁可以影响叶绿素的合成，从而影响光反应。
②曲线
③应用:在农业生产中，可根据作物的生长规律合理进行灌溉施肥。
(5)多种因素对光合作用的影响
1.光合作用和呼吸过程的比较
名称:B: O2，C: ATP，D: ADP，E: NADPH ([H])，F: C5，G: CO2，H: C3。
生理过程和场所
2.光合作用和呼吸物质及能量转移分析
(1)光合作用和有氧呼吸中各种元素的命运
C: CO2暗反应(―→)有机呼吸ⅰ (―→)丙酮酸呼吸ⅱⅱ(―→)CO2
H: H2O光反应(―→)[H]暗反应(―→)(CH2O)有氧呼吸ⅰ、ⅱ(―→)[H]有氧呼吸ⅲⅲ(―――→)H2O
O: H2O光反应(―→)O2有氧呼吸ⅲ(―→)H2O有氧呼吸ⅱ(―→)CO2暗反应(―→)有机物
(2)光合作用和好氧呼吸中[H]和ATP的来源和途径
(3)有氧呼吸中的光合作用和能量转换
3.光合作用和呼吸
(1)内部关系
①细胞呼吸速率:黑暗条件下植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织的实测值——单位时间内一定量组织的CO2释放或O2吸收。
②净光合速率:光照条件下植物绿色组织的实测值——单位时间内一定叶面积吸收的CO2量或释放的O2量。
③真光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率。
曲线
(2)判断方法
根据关键词判断
4.光合作用和细胞呼吸曲线中“关键点”的运动
(1)细胞呼吸对应点(A点)的运动:细胞呼吸增加，A点下移；细胞呼吸减少，A点上移。
(2)补偿点的移动(B点)
①当细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应向右移动，否则向左移动。
②细胞呼吸速率基本不变。当光合速率因相关条件变化而降低时，CO2(或光)补偿点应向右移动，否则向左移动。
(3)饱和点(C点)和D点的移动:当光合速率因相关条件变化(如增加光强或增加CO2浓度)而增加时，C点向右移动，D点向右上移；相反，运动方向相反。
5.植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析
(1)植物在自然环境中一昼夜CO2吸收或释放速率的变化曲线
答:清晨气温下降，细胞呼吸减少，CO2排放减少。
光线弱，植物开始光合作用。
d:温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
bf段:制造有机物的时间段。
Ce:有机物积累的时间段。
一昼夜有机质积累= S1-(S2+S3)。
(2)密闭容器内CO2浓度昼夜变化曲线
(注:在分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，要分析曲线变化趋势的速度，即斜率。)
AB节:没有光，植物只呼吸细胞。
BC节:温度降低时，细胞呼吸降低(曲线斜率降低)。
片段CD:4:00后，弱光开始光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度。
d:随着光照的增加，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
DH:光合作用强度大于细胞呼吸强度。FG段代表“光合午休”现象。
h:随着光照的减少，光合作用强度降低，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
HI:光照持续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。
I点低于A点:密闭容器内CO2浓度隔夜下降，即光合作用大于细胞呼吸作用，植物可以正常生长(如果I点高于A点，植物就不能正常生长)。
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