光合作用
基础光合作用在叶绿体进行：光化学反应于类囊体把光能转为 ATP 和 NADPH 并放出氧，碳固定（卡尔文循环）在基质把二氧化碳造成葡萄糖；光强度、二氧化碳浓度和温度都会限定光合速率，温室种植正是利用这原理增产。
- 光合作用以二氧化碳和水为原料、光能为动力合成葡萄糖并放出氧，养活几乎所有生物。
- 叶的结构配合功能：阔而薄、栅栏组织叶绿体多、海绵组织留气隙、气孔交换气体、叶脉送水。
- 光化学反应在类囊体膜进行：叶绿素吸光、水分解，产生 NADPH 和 ATP，放出氧，必须有光。
文体小知识：科学知识说明文——由叶与叶绿体的结构讲起，说明光化学反应与碳固定（卡尔文循环）的分工，并解释影响光合速率的因素与温室增产原理。
§课文原文 Passage
1绿色植物是自养生物，能以二氧化碳和水为原料，利用光能合成葡萄糖等有机物，并放出氧，这个过程就是光合作用。它合成的糖储存了化学能，直接或间接养活地球上几乎所有生物；放出的氧则维持大气的含氧量，是所有需氧生物的命脉。
2光合作用在叶绿体内进行。叶片阔而薄，既充分受光，又缩短气体扩散距离；上表皮之下是排列紧密的栅栏叶肉组织，细胞含最多叶绿体；叶绿体内有许多叠成基粒的类囊体膜，叶绿素正位于这些膜上，负责吸收光能。叶的下表皮有大量气孔，让二氧化碳扩散进入。
3光合作用分两个阶段。第一阶段是光化学反应，在类囊体膜上进行：叶绿素吸收光能，把水分解成氢和氧，氢用于生成 NADPH，同时产生 ATP，氧则经气孔散出体外。这一阶段必须有光才能发生，它把光能转为暂存的化学能。
4第二阶段是碳固定，即卡尔文循环，在叶绿体基质进行：二氧化碳与五碳化合物（二氧化碳受体）结合，生成三碳化合物；三碳化合物利用光化学反应提供的 ATP 和 NADPH，被还原成葡萄糖；其后五碳受体再生，循环得以不断运转。可见碳固定完全依赖光化学反应的产品。
5光合作用的必须条件是光、二氧化碳、水和叶绿素；影响光合速率的主要因素是光强度、二氧化碳浓度和温度。农民在温室通入二氧化碳、补充光照，正是针对这些因素提高产量。光合作用产生的糖还可转换为淀粉、纤维素和氨基酸等其他生物分子。
1重点摘要 Summary
光合作用在叶绿体进行：光化学反应于类囊体把光能转为 ATP 和 NADPH 并放出氧，碳固定（卡尔文循环）在基质把二氧化碳造成葡萄糖；光强度、二氧化碳浓度和温度都会限定光合速率，温室种植正是利用这原理增产。
2生字卡 Vocabulary
绿色植物利用光能，把二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧的过程。
植物细胞内含叶绿素、进行光合作用的细胞器。
叶绿体内叠成基粒的膜状结构，叶绿素位于其上，是光化学反应的场所。
类囊体膜上的光合色素，吸收红光和蓝光供光合作用使用，反射绿光所以叶片呈绿色。
光合作用第一阶段：叶绿素吸收光能把水分解，产生 NADPH、ATP 并放出氧。
二氧化碳与五碳化合物结合、转为有机物的过程，发生在叶绿体基质。
在叶绿体基质进行的碳固定循环，用 ATP 和 NADPH 把二氧化碳还原成葡萄糖。
叶表皮上由两个保卫细胞围成的小孔，让二氧化碳进入，氧和水汽散出。
光强度、二氧化碳浓度或温度之中，最终决定光合速率上限的因素。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：光合作用的意义与总反应绿色植物是自养生物，能够利用光能，把二氧化碳和水这两种简单的无机物合成葡萄糖等有机物，同时放出氧，这就是光合作用。以式子表示：二氧化碳＋水，在光和叶绿素的作用下，生成葡萄糖＋氧。光合作用合成的糖储存化学能，养活植物自身，也经食物链养活所有动物。举个例子：把水草放进盛满水的烧杯，放在阳光下，叶片切口很快冒出一串气泡，用带火星的木条检验可证实是氧。
- 第二步：叶的结构适应叶是光合作用的主力器官，结构处处配合功能。叶片阔而薄，既可吸收充足光照，又缩短气体扩散的距离；上表皮之下是排列紧密的栅栏叶肉组织，细胞含最多叶绿体，抢先拦截阳光；较松散的海绵叶肉组织之间留有大量空气隙，方便气体流动；下表皮的气孔让二氧化碳进入，叶脉则把水分运到每一个细胞。举个例子：对着阳光看树叶，可见叶脉的网络把叶面分成许多小区，正是为了把水送到每一处。
- 第三步：叶绿体与类囊体叶绿体是光合作用的场所，呈扁平椭圆形，内部有叠成基粒的类囊体膜，浸泡在液态基质之中。叶绿素等光合色素整齐地嵌在类囊体膜上，主要吸收红光和蓝光，反射绿光，所以叶片呈绿色。举个例子：秋天叶柄基部形成离层，切断水分供应，叶绿素先行分解，原本被掩盖的黄色和橙色色素便显露出来，叶片转黄——这正说明生长季节里叶绿素含量占压倒性优势。
- 第四步：光化学反应光化学反应在类囊体膜上进行，必须有光才能发生。叶绿素吸收光能后，把水分解为氢和氧，称为水的光解：氢交给载体生成 NADPH，光能同时把 ADP 转为 ATP，氧则经气孔散出体外。这一阶段把光能转为化学能，暂存在 ATP 和 NADPH 之中，供下一阶段使用。举个例子：把一片叶的一半用铝箔遮光，数小时后用碘液检验，见光部分变蓝黑色而遮光部分不变色，证明光是光合作用的必须条件。
- 第五步：碳固定——卡尔文循环碳固定即卡尔文循环，在叶绿体基质进行，本身不直接需要光。二氧化碳与五碳化合物（二氧化碳受体）结合，生成三碳化合物；三碳化合物利用光化学反应提供的 ATP 和 NADPH，被还原成葡萄糖；其后五碳受体再生，循环不断运转。可见碳固定完全依赖光化学反应的产品，两个阶段分工紧密。举个例子：把二氧化碳当作原料，ATP 和 NADPH 当作动力与工人，光化学反应一停工，碳固定的生产线也很快要停摆。
- 第六步：必须条件与影响速率的因素光合作用的必须条件有四项：光、二氧化碳、水和叶绿素，缺一便无法进行。影响光合速率的因素主要是光强度、二氧化碳浓度和温度：光强度或二氧化碳浓度低时，提高它们可使光合速率上升，到达某一点后不再增加，表示另一因素成为瓶颈；温度则透过影响碳固定中的酶起作用，过高会令酶变性。举个例子：夏天正午光强，但叶片失水过多而关闭气孔，二氧化碳供应受阻，光合速率反而下跌。
- 第七步：温室增产与产物转换光合作用的产品远不止葡萄糖：葡萄糖可转换为淀粉储存于叶绿体或贮藏器官，转换为纤维素构成细胞壁，与氮结合可合成氨基酸和蛋白质，也能转为脂质。农业上，温室通入二氧化碳、补充光照、维持适温，都是针对限定因素提高产量。举个例子：稻米和小麦的谷粒储满淀粉，这些淀粉正是叶片把光合作用制成的糖运往果实后转换储存的成果，养活了全球一半以上的人口。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
例题：某农场以温室种植番茄。研究发现，在冬天清晨只增加光照时，光合速率上升有限；当同时把温室内二氧化碳浓度由大气水平的 0.04% 提高至 0.1%，光合速率显著增加，番茄产量明显提高。试解释提高二氧化碳浓度能增产的原因，并指出光化学反应与碳固定在此过程中的分工。
- 二氧化碳是碳固定的原料：浓度提高后，二氧化碳与五碳受体结合更快，三碳化合物生成增多，卡尔文循环整体加快。
- 循环加快令光化学反应提供的 ATP 和 NADPH 得到更充分利用，葡萄糖生成量增加，糖分运往果实，产量因此提高。
- 冬天清晨只加强光照而速率上升有限，是因为当时二氧化碳浓度成为限定因素，光是足了，碳固定的原料却不够。
- 先补足二氧化碳后，光强度与酶的条件仍良好，两个阶段都畅顺运作，速率才显著上升，可见各因素须互相配合。
- 答案：提高二氧化碳浓度为碳固定提供充足原料，令卡尔文循环加快、葡萄糖生成增多，糖分运往果实使产量提高。分工方面：光化学反应在类囊体膜吸收光能、把水分解，产生 ATP 和 NADPH 并放出氧；碳固定在基质利用这些产物把二氧化碳还原成葡萄糖。答资料题时，应把结果归因于限定因素的改变，并点出两阶段的依赖关系。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1光合作用的四项必须条件是什么？
Q2光化学反应在叶绿体哪个部位进行？产生哪些物质？
Q3为什么卡尔文循环被称为碳固定？
Q4入夜后，植物还会继续放氧吗？为什么？
Q5温室种植时通入二氧化碳为什么能增产？
8重点回顾 Recap
- 光合作用以二氧化碳和水为原料、光能为动力合成葡萄糖并放出氧，养活几乎所有生物。
- 叶的结构配合功能：阔而薄、栅栏组织叶绿体多、海绵组织留气隙、气孔交换气体、叶脉送水。
- 光化学反应在类囊体膜进行：叶绿素吸光、水分解，产生 NADPH 和 ATP，放出氧，必须有光。
- 碳固定（卡尔文循环）在基质进行：二氧化碳与五碳受体结合成三碳化合物，靠 ATP 和 NADPH 还原成葡萄糖，依赖光化学反应。
- 光强度、二氧化碳浓度和温度限定光合速率；温室增产就是逐项解除限定，产物可转为淀粉、纤维素和氨基酸。