高二上冊(cè)生物光合作用知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、光合作用的基本概念與反應(yīng)式1.定義：光合作用是綠色植物（包括藻類）通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳（CO?）和水（H?O）轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物（如葡萄糖），并釋放氧氣（O?）的過(guò)程。2.反應(yīng)式：6

（簡(jiǎn)寫(xiě)：CO?+H?O→(CH?O)+O?，其中(CH?O)代表糖類）二、光合作用的場(chǎng)所與色素1.場(chǎng)所：主要在葉綠體（真核生物）中進(jìn)行，原核生物（如藍(lán)細(xì)菌）在光合片層上進(jìn)行。葉綠體結(jié)構(gòu)：外膜/內(nèi)膜：控制物質(zhì)進(jìn)出。類囊體薄膜（基粒）：由多個(gè)類囊體堆疊而成，是光反應(yīng)的場(chǎng)所（含光合色素和光反應(yīng)酶）。葉綠體基質(zhì)：是暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）的場(chǎng)所（含暗反應(yīng)酶和少量DNA/RNA）。2.光合色素（分布在類囊體薄膜上）：種類：葉綠素（占3/4）：葉綠素a（藍(lán)綠色，主要吸收藍(lán)紫光和紅光，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a可轉(zhuǎn)化光能）、葉綠素b（黃綠色，輔助吸收光能）。類胡蘿卜素（占1/4）：胡蘿卜素（橙黃色，主要吸收藍(lán)紫光）、葉黃素（黃色，輔助吸收藍(lán)紫光）。功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能（只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a能轉(zhuǎn)化光能為電能）。提取與分離實(shí)驗(yàn)：提取液：無(wú)水乙醇（溶解色素）+二氧化硅（研磨充分）+碳酸鈣（防止色素被破壞）。分離方法：紙層析法（原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，擴(kuò)散速度不同）。結(jié)果：濾紙條從上到下依次為：胡蘿卜素（最窄，最快）、葉黃素、葉綠素a（最寬，最慢）、葉綠素b。三、光合作用的過(guò)程（分光反應(yīng)和暗反應(yīng)）光合作用分為兩個(gè)階段：光反應(yīng)（依賴光，發(fā)生在類囊體薄膜）和暗反應(yīng)（不直接依賴光，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)），兩者緊密聯(lián)系、缺一不可。1.光反應(yīng)（光能→活躍化學(xué)能）條件：光照、色素、酶、水。場(chǎng)所：類囊體薄膜。物質(zhì)變化：水的光解：2HATP的合成：ADP+Pi+光能→酶能量變化：光能→ATP和NADPH中的活躍化學(xué)能。產(chǎn)物：[H]（NADPH）、ATP、O?（O?釋放到外界）。2.暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)，活躍化學(xué)能→穩(wěn)定化學(xué)能）條件：酶、CO?、[H]（NADPH）、ATP。場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)。物質(zhì)變化（分三步）：CO?的固定：COC?的還原：2C能量轉(zhuǎn)化：ATP和NADPH中的活躍化學(xué)能→糖類等有機(jī)物中的穩(wěn)定化學(xué)能。關(guān)鍵點(diǎn)：CO?是暗反應(yīng)的原料，其濃度直接影響C?的生成量。C?（RuBP）在反應(yīng)中既被消耗（固定CO?），又被再生（通過(guò)C?還原）。3.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]（NADPH）和ATP（能量和還原劑）；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP?（再生光反應(yīng)的原料）。光反應(yīng)必須在光下進(jìn)行，暗反應(yīng)不需要光但需要光反應(yīng)提供的產(chǎn)物，因此暗反應(yīng)在無(wú)光時(shí)也能短暫進(jìn)行（但長(zhǎng)期無(wú)光會(huì)因缺乏ATP和NADPH而停止）。四、影響光合作用的因素光合作用強(qiáng)度（單位時(shí)間、單位葉面積的有機(jī)物合成量）受多種內(nèi)外因素影響：1.內(nèi)部因素葉齡：幼葉光合速率較低（葉綠體發(fā)育不完善），壯葉光合速率高，老葉光合速率下降（葉綠素分解）。葉綠體數(shù)量/色素含量：葉綠體多、色素（葉綠素/類胡蘿卜素）含量高，光反應(yīng)效率高。2.外部因素光照強(qiáng)度：原理：直接影響光反應(yīng)（光反應(yīng)需要光能）。曲線規(guī)律：光照較弱時(shí)，光合速率隨光照增強(qiáng)而升高（光反應(yīng)限制）；光照達(dá)到飽和點(diǎn)后，光合速率不再增加（受暗反應(yīng)或其他因素限制）；光照過(guò)強(qiáng)可能導(dǎo)致氣孔關(guān)閉（減少CO?供應(yīng)）或葉綠體受損。應(yīng)用：合理密植、間作套種（避免葉片遮光）。CO?濃度：原理：直接影響暗反應(yīng)（CO?是暗反應(yīng)的原料）。曲線規(guī)律：CO?濃度較低時(shí)，光合速率隨CO?濃度升高而增加（暗反應(yīng)限制）；達(dá)到飽和點(diǎn)后，光合速率不再增加（受光反應(yīng)或其他因素限制）；CO?濃度過(guò)低時(shí)，暗反應(yīng)受阻（C?生成少，C?積累）。應(yīng)用：增施有機(jī)肥（微生物分解有機(jī)物釋放CO?）、通風(fēng)透氣（提高田間CO?濃度）。溫度：原理：影響酶的活性（光合作用相關(guān)酶的最適溫度一般為25~30℃）。曲線規(guī)律：低溫時(shí)，酶活性低，光合速率慢；適宜溫度范圍內(nèi)，光合速率隨溫度升高而增加；高溫時(shí)，酶失活或氣孔關(guān)閉（減少CO?進(jìn)入），光合速率下降。應(yīng)用：溫室種植時(shí)控制適宜溫度（白天適當(dāng)升高，夜間降低以減少呼吸消耗）。水分：原理：水是光反應(yīng)的原料（參與水的光解），缺水會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉（減少CO?進(jìn)入），間接影響光合速率。應(yīng)用：合理灌溉（避免干旱）。礦質(zhì)元素：N、P、Mg：參與葉綠素、酶、ATP等物質(zhì)的合成（如Mg是葉綠素的組成元素）。五、光合作用的實(shí)驗(yàn)探究1.色素提取與分離實(shí)驗(yàn)：目的：驗(yàn)證葉綠體中色素的種類和顏色。關(guān)鍵操作：研磨時(shí)加無(wú)水乙醇（提取色素）、二氧化硅（研磨充分）、碳酸鈣（保護(hù)色素）；分離時(shí)層析液不能沒(méi)過(guò)濾液細(xì)線（防止色素溶解在層析液中）。2.光合作用產(chǎn)生氧氣的驗(yàn)證（恩格爾曼實(shí)驗(yàn)）：方法：用水綿（葉綠體呈帶狀）和好氧細(xì)菌（聚集在氧氣多的地方），在黑暗、極細(xì)光束照射下觀察。結(jié)論：光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，且光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。3.光合作用強(qiáng)度的測(cè)定：常用方法：測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)O?釋放量（光反應(yīng)產(chǎn)物）、CO?吸收量（暗反應(yīng)原料消耗）或有機(jī)物積累量（如淀粉的生成）。六、化能合成作用（對(duì)比光合作用）定義：某些原核生物（如硝化細(xì)菌）利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)釋放的能量（如氨氧化為硝酸釋放的化學(xué)能），將CO?和H?O合成有機(jī)物（如糖類）的過(guò)程。與光合作用的區(qū)別：能量來(lái)源：光合作用是光能，化能合成作用是化學(xué)能（無(wú)機(jī)物氧化）。色素：光合作用需要光合色素，化能合成作用不需要。代表生物：光合作用（綠色植物、藍(lán)細(xì)菌），化能合成作用（硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌等）。七、總結(jié)：光合作用的核心要點(diǎn)1.兩個(gè)階段：光反應(yīng)（類囊體薄膜，光能→ATP/NADPH）+暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)，ATP/NADPH→有機(jī)物）。2.三個(gè)關(guān)鍵物質(zhì)：CO?（原料）、水（原料）、光能（動(dòng)力）。3.四個(gè)影響因素：光照強(qiáng)度、CO?濃度、溫