“光合作用”复习策略略谈

山东 陈 龙

“光合作用”复习策略略谈

山东 陈 龙

光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，其探究过程使用了丰富的生物学方法，其原理的应用对指导农业生产具有很重要的指导意义；以光合作用为落脚点的题目可考查考试说明中要求的各方面能力。故 “光合作用”是高考的高频考点，现从三大方面对复习策略做探索，以飨读者。

一、构建“光合—呼吸”联系模型

细胞内的代谢是普遍联系的，光合作用和细胞呼吸也不例外。二者从反应物和产物来分析正好相反，可通过构建模型综合掌握二者反应过程和原理。

1.反应式模型：

【解读】光合作用和细胞呼吸在反应物和产物上是可逆的，能量上是不可逆的。过程①发生在细胞质基质和线粒体中，过程②一般只在叶绿体中进行；过程①产生的能量部分转移到ATP中，另一部分以热能的形式散失；过程②产生的（CH2O）中的氧元素全部来自CO2，过程②H2O发生光解，O2释放到空气中；过程①和②中均能产生还原剂[H]，前者还原O2，即与氧结合产生水，后者还原C3，产生（CH2O）。

2.物质转化关系模型：

【解读】图2也是反映了光合作用和细胞呼吸之间的关系，与反应式模型图1相比，更加注重对中间过程描述。①为葡萄糖在细胞质基质分解产生丙酮酸和[H]，则Y物质为丙酮酸，④为丙酮酸进入线粒体和水彻底分解成CO2和[H]，释放少量能量；③②表示光合作用过程，③为CO2的固定，即CO2+C5→C3，X物质为C3，②为C3的还原，最终产生糖类。

3.结构图示模型：

【解读】对叶肉细胞来讲，既可进行光合作用，也可进行细胞呼吸，图3通过CO2的扩散方向表示不同条件下光合作用与细胞呼吸状况。图3-A表示线粒体产生的CO2部分进入叶绿体参与光合作用，另一部分出细胞，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度；图3-B表示线粒体产生的CO2全部释放出细胞，此时细胞只进行细胞呼吸；同理，图3-C表示细胞呼吸强度=光合作用强度；图3-D表示细胞呼吸强度＜光合作用强度。此模型也可以O2的角度表示，箭头方向与上图相反。

二、通过相关探究过程挖掘学科方法

1.实验设计的对照性原则

光合作用的探究过程涉及若干实验，实验均通过设计实验组和对照组，使实验结论更科学。对相关实验剖析如下：

2.实验设计的单一变量原则

生物学实验设计遵循单一变量原则，即只能有一个自变量（需人为加以控制），由此产生的因变量需通过一定的方法加以检测或观察。自变量有时是是否施加某种影响，有时是对若干组实验材料实施系列影响，后者对实验的要求更高。如探究光照强弱对光合作用强度的影响时，可用同瓦数的台灯不同距离加以照射作为自变量，也可用不同瓦数的台灯相同距离加以照射作为自变量，但不同实验组的温度、CO2供应等应相同；探究不同浓度的CO2或温度对光合作用的影响时仍需遵循单一变量原则。

3.同位素标记法和双向纸层析法

放射性同位素可用于追踪物质的运行规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫作同位素标记法。此法在研究“分泌蛋白的合成和运输”时已接触过，美国科学家卡尔文以小球藻为实验材料，用14C标记的14CO2供小球藻光合作用，最终探明了碳在光合作用中的途径。具体操作是，在不同时间内阻断细胞内的酶促反应，利用双向纸层析法分离放射性产物，探测14C的去向，因学过纸层析法分离色素，在此提出双向纸层析法，学生不难理解且拓展了思维。

三、注重对“原理的应用”的拓展

新教材对光合作用原理的应用阐述较少，只是简明提出光照的强弱、温度的高低、二氧化碳的浓度可影响光合作用强度，进而影响农作物的产量，外加“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验。光合作用强度是光照、温度、二氧化碳和矿质元素等多种环境因素共同作用的结果，其表述通常以坐标曲线的形式表示，对学生的能力要求较高。相关因素作用曲线及解读：

1.

A点对应的光照强度为0，只进行细胞呼吸，释放CO2；B点光合速率=呼吸速率，CO2既不吸收也不释放，为光补偿点；AB段表示光合速率小于呼吸速率；B点以后光合速率大于呼吸速率；C点以后CO2的吸收速率不再上升，C点对应的光照强度为光饱和点。若此图表示阳生植物的CO2吸收情况，阴生植物对应的曲线应当左移，且最高点对应的纵轴点下移。

2.

光合作用由一系列的酶催化，温度会通过影响酶的活性影响光合作用，对某种植物来讲，存在光合作用的最适温度。

3.

CO2作为反应物，其浓度高低会影响光合作用。B为补偿点，C点对应的CO2浓度为CO2饱和点。A点及曲线趋势分析同光照强度的影响。

4.

N、P、K等矿质元素通过参与有关化合物的合成、叶绿体有关结构的构建、光合产物的运输等过程影响光合速率，如浓度过高会影响根的吸水对植物造成伤害而影响光合速率。

农作物种植要“正其行，通其风”是为了保证CO2的供应；大棚蔬菜的种植在阴天可通过补光促进其光合作用；农作物施用有机肥可为植物长期持续地提供CO2和必要的矿质元素；合理密植可减少地上部分对光照的竞争和根系对水和矿质元素的竞争。以上原理在农业生产中要综合应用，使作物经济效益最大化。

（作者单位：山东省新泰市教学研究室）