【知识点详解】
1. 光合作用的基本过程:光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物(如葡萄糖),同时释放氧气的过程。它分为光反应和暗反应两个阶段。光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行,吸收光能并转化为化学能(ATP和NADPH),同时释放氧气;暗反应在叶绿体基质中进行,利用光反应产生的ATP和NADPH固定CO2,形成有机物。
2. 光合作用与细胞呼吸的关系:光合作用是生物体获取能量的主要途径之一,而细胞呼吸则是将光合作用产生的有机物分解,释放能量供细胞生命活动使用。细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸,其中有氧呼吸是最常见的方式,它包括三个阶段,最终产生水和二氧化碳。
3. 光合作用的影响因素:光强、温度、CO2浓度和水分是影响光合作用的主要因素。光强影响光反应的速度,进而影响暗反应;温度影响酶的活性,进而影响光合和呼吸过程;CO2浓度影响暗反应中CO2的固定;水分供应不足会导致光合作用受到限制。
4. 光合色素的作用:叶绿素(主要为叶绿素a和叶绿素b)和类胡萝卜素负责吸收太阳光能,其中叶绿素a在红光和蓝光区域有较强的吸收,类胡萝卜素在蓝紫光区吸收较多,它们共同作用使得植物能广泛吸收太阳光谱的能量。
5. 光合速率的测定与分析:可以通过测定O2的释放或CO2的吸收速率来评估光合速率。坐标曲线可以用来展示光合速率与光照强度、CO2浓度等环境因素之间的关系,帮助理解植物在不同条件下的光合性能。
6. 光呼吸:在高O2浓度和低CO2浓度条件下,植物会发生光呼吸,R酶会催化C5与O2反应,导致有机物的消耗而没有产生新的有机物。光呼吸对植物的净光合效率有负面影响。
7. 光饱和点和光补偿点:a点代表光补偿点,此时光合作用产生的O2等于呼吸作用消耗的O2;b点代表光饱和点,超过此光照强度,光合速率不再增加。m值表示光合速率在光补偿点和光饱和点间的最大值。
8. 温度对光合作用的影响:光合作用和呼吸作用都有各自的最适温度。温度变化会影响相关酶的活性,从而影响光合速率。降低温度可能导致光合速率下降,而提高温度可能会超出酶的最佳活性范围,同样降低光合效率。
总结,本专题主要关注高中生物考试中光合作用的基础概念、影响因素、光合色素的作用、光合作用与细胞呼吸的关系以及如何通过实验数据解析这些关系。通过历年高考真题,学生应掌握如何分析光合速率随环境变化的规律,并理解光合作用过程中的物质和能量转换。