關于生物細胞器和光合作用的知識點整理
細胞器篇
細胞器的知識紛繁復雜，你能否一一理清呢?也許總有一些遺漏。
我在此并不會簡單重復課本的內容，我在上文中也盡量的避開了課本直接敘述了的知識，更多的都是在學習與做題中收獲的想法，所以接下來我會在講述中加入在高三學習中補充的知識，以及考試中要注意的細節(jié)。
首先，我們來區(qū)分兩個概念，細胞質和細胞質基質。細胞質就是除了細胞膜和細胞核以外的部分，它包括了所有的細胞器以及細胞質基質。我們常說的細胞質遺傳，其實也就包括了線粒體和葉綠體了。
下面從內質網開始：
我們先來認識內質網如何存在于細胞中。很多人通過課本上兩個經典的細胞器圖，產生了一種直觀的印象：內質網就是包裹在細胞核外的一點點東西，其實這種印象是有誤區(qū)的。更為確切地說，內質網覆蓋了整個細胞，它是一張非常大的網，教材中稱它向內連接了細胞核，向外連接了細胞膜。
而內質網分為兩種類型，如下圖：粗面內質網和滑面內質網。粗面內質網與細胞核直接相連，上面附有很多核糖體，附在上面的核糖體主要合成分泌蛋白，為什么說主要?因為還是存在例外的，比如說溶酶體中的水解酶(胞內蛋白)就是由內質網上的核糖體合成的(游離的核糖體則負責胞內蛋白)。核糖體附著在內質網上，就有利于內質網對新生肽鏈進行加工修飾，比如說：糖基化。
你知道脂質的合成場所嗎?
這雖然在課本上已經提及，不過不是考查的重點，往往會被忽略。
脂質的合成場所，也就是我要談的滑面內質網，它的上面不附著核糖體，當然，它也有著其它的作用，像解毒之類的，并不在考試要求范圍中。
物質的結構和功能是相適應的，這個觀點很重要，能幫助你理解很多生物現象。
內質網在分泌蛋白的合成中扮演著非常重要的角色，所以說分泌旺盛的細胞往往內質網十分發(fā)達(當然高爾基體也是，囊泡會比較多)，比如說漿細胞，要合成大量抗體，從課本(必修3)體液調節(jié)圖解中就可以看到漿細胞里面有密密麻麻的網絡，那就是內質網了。
那么，我們再深化地理解一下這個概念吧。
舉舉例子。比如說骨骼肌細胞、心肌細胞線粒體含量很多;陰生植物的葉綠體一般會比較大(來彌補光照的不足);神經細胞樹突發(fā)達可以形成更多的突觸……
另外，還有一個類似概念，結構和環(huán)境相適應。(有別于用進廢退)
我們可以繼續(xù)舉例。葉綠素只在有光的時候產生，所以埋在地下的基本都不是綠色的(馬鈴薯，蘿卜，洋蔥……)，冒出來的部分可能變綠;細胞衰老了的時候，細胞核往往會變大(功能衰退所以需要變大才能維持原來的水平)……
既然提到了內質網，接下來就該談和它有著密切合作關系的高爾基體，它們的關系十分微妙，有科學家揣測高爾基體就是由滑面內質網進化而來的。
高爾基體的方向是朝著外面的，也就是說它的凹面對著細胞膜，凸面對著細胞核。這樣看起來似乎是為了更好地向外運送物質。
高爾基體的功能可謂多之又多，除了分泌蛋白的合成，在動物細胞中，它與其它分泌物的形成也有關：比如說大名鼎鼎的突觸小泡，就是由高爾基體吐出來。而就連溶酶體也不過是高爾基體的分泌產物。(生物必修1書中介紹了溶酶體發(fā)現史，有興趣者可翻閱課本)
而在植物細胞中，我們見過這樣一句話：高爾基體與細胞壁的合成有關，因而在植物細胞有絲分裂末期形成細胞板時，高爾基體就十分活躍了。我們可以深入地想一想，細胞壁是由什么構成的?纖維素和果膠。由此我們可以得出一個猜想：高爾基體參與了纖維素和果膠的合成，也就是說，高爾基體可以合成糖類。事實上，這個猜想是正確的。如此看來，“有關”這個表述也未免過于含蓄了。
高爾基體旁邊有很多泡泡，它們可能來自于內質網，也可能是高爾基體自己產生的，書本上稱之為囊泡，當然你也會看到有些地方叫它具膜小泡。這再一次驗證了高爾基體是一個合格的樞紐。
我們現在看看兩大半自主性細胞器：葉綠體和線粒體。
不久后你將會知道，或者說你已經知道了這樣一些有趣的東西(內共生假說)。葉綠體和線粒體可能本是藍藻(光合細菌)和好氧細菌，后來被其它生物通過捕食攝入。絕大多數的它們應該都被消化為其它生物的一體，而卻有少部分僥幸逃脫，進入了生物的細胞，開始了奇妙的寄生生活。
它們和宿主細胞慢慢地形成了一種合作關系。葉綠體依附于細胞提供物質來源，也為細胞合成糖類以供能;線粒體則幫助細胞完成穩(wěn)定的化學能到活躍的化學能的轉化使能量變得可直接利用。通過漫長的進化歷程，逐漸形成了今天的局面。
有了如上的假說，我們就可以更好地理解葉綠體和線粒體的獨特之處了。
1.細胞中僅有的含雙層膜細胞器。有人說不對呀，被吞噬的細菌本來也只是單層膜，為何的雙層膜呢?你可以試想一下在胞吞過程中，會有一個小泡包裹住細菌，兩層膜就是這么來的了。
2.細胞中僅有的含DNA，RNA，核糖體的細胞器。其中DNA是環(huán)狀的，這和原核生物的特點接近(大型環(huán)狀DNA和具有抗藥性的質粒)，它其中的質基因可以自主表達一些蛋白質，而它們自身也受到核基因的調控，在二者共同作用下存在。
葉綠體結構如課本圖，不再贅述。像光合色素就分布在類囊體薄膜的內側上，因而類囊體就成為了光反應的場所，也就是說光反應的產物在運輸出葉綠體還要跨過一層薄膜。
提到了產物的運輸，我們來想想，氧氣的濃度在葉綠體中濃度高還是在線粒體中濃度高?通過對自由擴散概念的理解，我們認為還是在葉綠體中濃度高的，因為氧氣只能從高濃度向低濃度擴散。
這樣的思維方式在很多地方都可以用到。
比如說，對于正在進行質壁分離的植物細胞，外界溶液的濃度大于細胞液的濃度;對于攜帶著氧氣的動脈血，氧氣將從血漿進入組織液再進入細胞內液，因而氧氣濃度排序是血漿>組織液>細胞內液。(如下)
其它未上榜的細胞器(或結構)，在此僅收錄。
1.核糖體。由rRNA蛋白質構成，細胞核核仁與之相關。有很多人到了高三還是搞不清楚復制轉錄翻譯場所，在此簡述。
在真核生物中，核DNA在細胞核復制，也在細胞核進行轉錄，轉錄后得到RNA，從核孔鉆出來，再去尋找細胞質中的核糖體進行翻譯。(核孔只能讓RNA鉆出卻不能讓DNA鉆出);在原核生物中，轉錄和翻譯在擬核區(qū)(不考慮質粒)同時進行。
核糖體因而成為了細胞生物(唯一)共有的細胞器。
2.液泡。內含很多東西，水、蛋白質、色素、糖類等等。其中色素與光合色素有別，是水溶性的，而光合色素在類囊體薄膜，是脂溶性的(所以在我們做光合色素提取分離實驗時，用的是有機溶劑無水乙醇或者丙酮)。比如說：紅色的瓜瓤，紅色的楓葉，紫色的洋蔥……
液泡有小液泡，也有成熟大液泡。只有成熟大液泡才具有滲透吸水的能力，它可以占據整個細胞2/3的空間。而其它不含大液泡的細胞只能進行吸脹吸水。
說到液泡，我下面將結合根尖細胞來談談。
根尖細胞無疑都是沒有葉綠體的。但是液泡呢?我們來普及一下吧。
分生區(qū)和根冠都是沒有液泡或只有小液泡的，而伸長區(qū)和成熟區(qū)卻是有成熟大液泡的。
和高中生物有關的知識：分生區(qū)細胞呈正方形，在觀察洋蔥有絲分裂時選取的就應該是分生區(qū)細胞，標準取法：截取根尖2-3mm，不能太長了，這個數據建議背下。
液泡也含有很多水解酶，感覺和溶酶體有了異曲同工之妙，只不過液泡比溶酶體大的多了，因而液泡也就具備了維持細胞形態(tài)和維持滲透壓的功能。
像一些原生動物也會含有液泡，就是食物泡伸縮泡之類的。至于它和囊泡有什么區(qū)別，這還有待商討。
3.細胞骨架：蛋白質纖維構成。詳見課本。
4.中心體：兩個垂直中心粒構成，在間期復制，存在于動物和低等植物(這個知識點大家耳熟能詳，不過逢考必有人跪，比如廣州二模和省實三模跪倒一片，為什么?等你錯了你就會知道那種被中心體徹底洗腦無視隱藏的高等植物存在的感覺)。在課本圖上表現為兩個小帽子，連著紡錘絲。
一般來說，間期完成DNA復制蛋白質合成，當然在分裂期時也會有少量蛋白質合成，因為還殘留著一些間期合成的RNA，但是就不再有DNA合成了，因為DNA已經高度螺旋化了。
RNA，神經遞質，抗體……這些都是用完了就滅活或者被回收了。(那為什么血清中還會有抗體?因為還沒作用呢。)
順手來一個：洋蔥的用法。
1.觀察根尖分生區(qū)細胞的有絲分裂。(取材：洋蔥根尖)
2.低溫誘導染色體加倍。(取材：洋蔥根尖)
3.觀察質壁分離和復原。(取材：優(yōu)選洋蔥外表皮細胞，內表皮搭配有色溶液也湊合)
4.觀察DNA和RNA在細胞中的分布。(取材：內表皮細胞)
5.探究生物酶的高效性：催化過氧化氫的分解。(更優(yōu)選擇是豬肝)
其實還有很多，但感覺都有些牽強(不是必需材料)所以沒有收納
光合作用篇
先來個要背的，色素的作用：吸收傳遞轉化。
光合呼吸的具體過程在此省略，影響光合作用的因素也省略;我們接下來就直接進入光合呼吸常見圖像的整理。(這個是多年做題得來的經驗，一般教輔上不會歸納這些知識的。)
經典圖像1：類正弦函數圖像
適用背景：密閉玻璃罩里的綠色植物
(感覺這個圖畫的比較奇怪，二氧化碳濃度還能是負的，它的意思應該是和初始玻璃罩內二氧化碳濃度相比較的濃度)
AB段(0-2時)：凌晨時分，植物只進行呼吸作用，放出二氧化碳。
BC段(2-6時)(按照我們老師的說法是2-5時)：植物仍然只進行呼吸作用，不同的是溫度降低，呼吸速率減慢。
CD段(6-8時)：太陽升起，植物開始進行光合作用，但尚未達到光補償點。
D點：植物達到光補償點，即光合作用強度等于呼吸作用強度。接下來二氧化碳濃度就開始降低了。
DE段(8-11時)：光合作用強度大于呼吸作用強度，植物開始有凈積累量。
EF段(11-14時)：午休階段。溫度過高，為防止蒸騰失水，氣孔關閉，胞間二氧化碳增大，吸收二氧化碳含量減少，暗反應速率下降，進而總(凈)光合速率下降。
FG段(14-18時)：午休解除。凈光合速率上升。
G點：植物達到光補償點。
GH點(18-20時)：溫度降低，光照減弱，呼吸作用強于光合作用。
HI點(20-24時)：光照徹底消失，二氧化碳濃度加速上升。
既然找到的兩張圖放在了一起，那就一起講吧。
陰生植物適合于弱光環(huán)境。在一定的弱光條件下(不能太弱)，陰生植物生長的會比陽生植物更好。在群落演替的過程中，當高大的喬木逐漸成為優(yōu)勢種，光照被搶奪時，自然選擇了一部分耐受弱光的植物。
陰生植物的葉片肥厚，葉綠體大、多，光合作用的效率更高，因而光補償點也更靠前了。還有一個原因是無光照時，陰生植物呼吸作用強度比陽生植物弱。
陰生植物光飽和點較低，這也可以看作是自然選擇的一個結果。
提高光照利用率：陰生植物和陽生植物間種套作。
乙圖
放這個圖做什么呢，我們可以來提取一下信息，不要覺得很無趣，高考就考信息提取與概括這些奇怪的題目。
只看一條曲線，這就是一個普通的凈光合速率隨溫度變化的鐘型曲線，再加上一條呢?信息可就多了。
首先，我們發(fā)現大氣二氧化碳濃度并不是飽和的。這也就意味著我們可以通過提高二氧化碳的濃度來提高光合速率。
相同溫度下兩條曲線差距的長度有什么意義呢?也就是將大氣二氧化碳濃度提升到飽和二氧化碳濃度光合速率的提升量，我們可以發(fā)現在35度時這個提升是最大的。
那么，我們怎樣提高二氧化碳濃度?施放干冰，施放有機肥都是可行的。有機肥也就是農家肥，可以補充微量元素，不過這和二氧化碳有什么關系?原因在于微生物的分解作用(分解作用其中很重要的一個環(huán)節(jié)就是呼吸作用，是包含關系)，這個過程是比較緩慢的。
另外，加速空氣流動也是很有必要的，這樣才會有二氧化碳隨時來補充，這和開窗戶透氣是一個道理，“正其風，通其行”是經典的概括。
其次，我們發(fā)現兩條曲線的最適溫度并不是重合的，也就是說，最適溫度還與二氧化碳濃度有關。
這是一個雙變量的問題，進而我們因此可以推測二氧化碳的濃度影響了酶的活性，具體原因歡迎大家查閱文獻尋求答案。
在雙變量的影響下，結果往往是多變的。比如說，雙變量組合條件下的實驗，兩個最優(yōu)條件的搭配有時候不一定是最好的，因為兩個變量可能存在疊加或是排斥效應，這也就導致了結果偏差。做生物實驗題時，這是尤其需要注意的一點。
當然有些雙變量也是不受影響的，比如在不同溫度下，最適PH是相同的。
隨后，我們還可以發(fā)現，溫度在飽和二氧化碳濃度時作用效應更明顯。(曲線波動幅度更大)當二氧化碳達到飽和，不再成為限制條件時，溫度自然就成為了影響光合作用的主要因素，所以溫度的效應就明顯了。而在二氧化碳濃度較低時，就有二氧化碳不足在限制光合速率增長，導致光合速率變化幅度小。
根據高中化學知識，碳酸氫鈉只有在固態(tài)的時候加熱才會分解產生二氧化碳。
事實上，那個錯誤裝置的靈感來自這個實驗：用光照射不同濃度碳酸氫鈉溶液中的葉圓片，觀察葉片上浮的時間。
因為葉片通過光合作用產生了氧氣，氣體托起葉片上升。光合作用越強，單位時間產生氧氣越多，上浮時間就越短。
在碳酸氫鈉溶液中，隨溶液酸性增強會有二氧化碳產生，濃度越大產生越多，上浮時間自然縮短。那么為什么之后時間又變長了呢?原因就和把葉片放到高濃度蔗糖溶液里一樣，滲透失水，必然影響光合作用。
而以上那個實驗又是課本實驗的改裝。原課本實驗裝置如上(課本用的是小圓形葉片而不是水藻)，通過白熾燈距離植物的遠近來調節(jié)光照強度，進而探究光照強度對光合作用的影響。
有些教輔指出：最好使用節(jié)能燈之類的燈泡，因為白熾燈產熱(可視為將電能全部轉化為熱能)會影響實驗結果。
這個圖是一個非常經典的圖像，用于檢驗你對凈光合速率、總(真)光合速率的辨析。
光照下CO2吸收量反映了凈光合速率，黑暗下CO2釋放量反映了呼吸速率，而真正的光合速率是兩條曲線的值相加。由此可見大約35度時總光合作用最強。
之后我們可以推測：真光合速率將會在35℃之后下降，在45℃左右減為0，呼吸作用的最適溫度會比光合作用要高(這個是普遍規(guī)律)，大約在40℃左右，然后就會下降。
當然這個也要因植物而異，因為每個植物的酶都不一樣(根本原因就是遺傳物質不同)，在該圖的這類植物中以上最適溫度都是普遍適用的。
然而植物的生長主要看凈光合速率，因此25℃是植物的最適生長溫度。
既然談到了溫度，在農業(yè)生產中怎樣提高產量呢?
前提是在溫室栽培。
白天適當提高溫度(適當這個詞是你需要學會使用的，它很可能就是一個踩分點)，光合作用會加快，呼吸作用也會加快，當然你要相信“適當”一詞保證了光合速率提高更快。
晚上適當降低溫度，目的是降低呼吸作用的強度。
晝夜溫差大有利于有機物積累，原因就一目了然了。