植物的光合作用与营养
所有活的生物都需要养料。生物为了生长，需要将养料作为原料，由其构成新的细胞和组织。养料还是生物的能源、一种“燃料”，通过对养料的利用来进行基本的生命过程和化学变化。
动物摄取食物并消化，然后利用消化后所得到的物质来构成其组织或产生能量。另一方面，植物首先制造出它所需要的养料，然后才将其作为能源和生长需要的物质加以利用。植物制造其养料的过程称为光合作用。
光合作用
植物可将空气中的二氧化碳和土壤中的水合成糖类物质。糖分子中含有碳、氢和氧三种元素（例如萄葡糖C6H12O6）。二氧化碳分子提供碳和氧，水分子提供氢。植物由这两种简单的化合物就可合成糖分子。这一过程需要有酶，并需要供给能量，所需要的酶含在细胞内，所需要的能量由阳光得到。光合作用过程主要是在树叶的细胞内部发生的，图24.1对这一过程进行了总结。根从土壤中吸收水分后，通过小型输水导管——叶脉输送到植物的茎、叶。通过气孔吸收空气中的二氧化碳。二氧化碳和水在叶细胞内结合生成糖。该反应所需的能量来源于绿色素——叶绿素吸收的太阳光。叶绿素存在于叶细胞的叶绿体内，反应正是在叶绿体内发生。叶绿素这种物质使植物的叶和茎带上绿色，它的特点是可吸收光能，并可将吸收到的光能用于把水和二氧化碳合成为糖的化学反应。
光合作用就是通过绿色植物、利用叶绿体吸收阳光的能量将水和二氧化碳合成为糖。
光合作用的化学方程式是：
可以看出，其中二氧化碳和水为该作用的原料，阳光提供能量，而叶绿素则是光合作用进行的场所。植物进行光合作用的目的是产生葡萄糖，而整个过程的“副产品”是氧。
因此，绿色植物在白天进行光合作用时，吸收二氧化碳而放出氧气。气体的这种转变恰好与呼吸相反。但是，绝对不能认为绿色植物不进行呼吸。除了光合作用过程外，绿色植物在其生存过程中所需的能量均由呼吸提供，呼吸对于植物来说是始终进行着的，在呼吸过程中消耗氧并放出二氧化碳。
植物在白天既进行光合作用同时又进行呼吸过程，由呼吸产生的二氧化碳均用于进行光合作用，而呼吸需要的全部氧均由光合作用过程提供。只有当光合作用的速率快于呼吸过程进行的速率时，植物才会吸收二氧化碳并放出过量的氧气。
叶对光合作用的适应
左图给出了叶的内部结构详图。尽管不同植物的叶有很大差别，但可以看到，多数的叶子在下列几方面是彼此相似的。
a.叶面呈宽、扁平形状，这为其吸收阳光和二氧化碳提供了大的表面积。
b.多数叶子很薄，这样，二氧化碳由气孔穿过叶片扩散到叶肉细胞的距离就很短。
c.叶肉细胞间的空隙大，为二氧化碳的扩散提供了便利的通道。
d.通过下表皮的许多气孔与大气交换二氧化碳和氧气。
e.栅栏细胞内的叶绿体多于海绵叶肉细胞内的叶绿体。上叶表面的栅栏细胞接收的阳光最多，这些阳光在没有被太多的起干预作用的细胞壁的吸收情况下可为叶绿体所利用。
f.网状叶脉广泛分布，为进行光合作用的细胞提供了充足的水分。细胞均离水导管不远。
光合作用实验
光合作用过程可以通过实验验证。设计实验时，可采用“如果……，那么……”的推论方法。例如生物学家说的：“如果植物利用二氧化碳可合成糖，那么除去植物内的二氧化碳后，植物就不能制造出糖”。如果实验结果表明除去植物内的二氧化碳后，植物不能制造出糖，那么就证实了光合作用理论。但是如果实验结果表明，植物不利用二氧化碳也可制造出糖，则说明该理论有错误，因而必须以新的理论代之。
在下面的实验中，依次不让叶受到光照，除去叶子的叶绿素和不让叶吸收二氧化碳，观察叶子是否还能制造出糖。在设计该实验时，很重要的一点就是只能改变一个条件。例如，如果同时不让叶受到光照和吸收二氧化碳，那就不能确定到底是由于缺乏光照还是由于缺少二氧化碳才抑制了糖的产生，在这里要注意的是，所设计的实验最多只有一个条件与对照实验不同。所谓对照实验，除了缺少某个实验条件，如阳光、二氧化碳或叶绿素之外，是与设计实验完全相同的。
尽管糖是光合作用首先制造出的一种碳水化合物，但很快叶子就将其转化为淀粉。检验叶内的淀粉要比检验叶内的糖容易得多。因此，叶子含有淀粉可以看成是发生光合作用的证据，倘若叶内不含淀粉，那么光合作用就将开始进行。
除去植物的淀粉。为保证实验开始时叶内不含淀粉，必须对植物进行脱（淀粉）浆处理。对于盆栽植物可将其置于黑暗的柜厨中2～3天，户外植物的脱浆处理可在实验的前一天进行。叶内的大部分淀粉可在夜间由叶内除去。其较好的方法是将待检验的叶子包在铝箔内放置两天，然后对一片叶子检验，可以观察到叶内不含淀粉。
检验叶内的淀粉
http://www.phyworld.idv.tw/BIO/98_BIO/98303.htm
步驟
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鋁箔包住
甲葉片一星期 |
甲葉片浸入沸水中水煮加熱
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以酒精
隔水加熱 |
以熱水漂洗
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滴碘液
檢驗澱粉 |
檢驗結果
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裝置
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目的
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1. 包覆的部份阻擋陽光。
2. 使包覆的部分不能合成葡萄糖。
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1. 破壞細胞壁，軟化葉片。
2. 去除角質層。
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1. 酒精能溶解葉綠素，葉片呈白色。
2. 隔水加熱避免危險。
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1. 除去殘留的酒精及葉綠素。
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1. 碘液原為黃褐色，遇澱粉成藍黑色反應。
2. 包覆的部份未照光，無法行光合作用，因此不能產生葡萄糖，合成澱粉。
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a.摘取叶子并将其浸泡于沸水中10分钟。这样由于破坏了其中的酶而将细胞质杀死，从而防止发生进一步的化学变化。同时这也可使细胞更易于透过碘溶液。
b.在水浴中煮沸浸在含甲醇酒精液里的叶子（图24.2），直到叶内的叶绿素全部溶出。这时叶子变成白色，并由于淀粉和碘的相互作用，使得更易于观察颜色的变化。
c.酒精使叶子变得硬而脆，这时可再将其浸到沸水中使其软化，然后将其平铺在白色瓷板的表面上。
d.在叶子上洒些碘溶液，则变蓝的部位含有淀粉，否则，叶子只能被碘染成黄色或棕色。
实验1光合作用需要叶绿素吗？
要想把一片树叶中的叶绿素提取出来就要破坏该树叶，因此，实验时可采用一片完整的树叶或采用含有叶绿素的碎叶片。上图所示为斑叶芋，实验利用其白色部分，绿色部分作为对照物。
不要把树叶从植物上取下，除去其中的淀粉，并让其在阳光下曝晒几个小时。摘下树叶仔细描绘其形状以表明叶绿素的分布情况。按上面讲过的方法检验叶内所含的淀粉。
结果只有原来呈绿色的部位遇碘后变为蓝色，原呈白色的部位被碘染为棕色。
解释由于只有原来含叶绿素的部位含有淀粉，因此，光合作用需要叶绿素的假设看来是合理的。但是，必须记住，对该实验可能还有其它的解释，例如，淀粉可能是在绿色部位制造出来的，而糖可能是在白色部位制造出来的。通过进一步的实验也可以验证这些不同的解释。
实验2 光合作用需要光吗？
解释 如果光线未照射到的区域没有产生淀粉，就可以假设光在植物制造淀粉的过程即在光合作用过程中起着重要的作用。当然，可以认为出现这种现象是由于铝箔抑止了叶子吸收二氧化碳，使叶子中缺少这种气体而不是缺少可抑止进行光合作用的光线。与此相反，还可坚持认为叶子由于本身的呼吸制造出了二氧化碳。然而，可用一种透明材料代替铝箔模板再建立对照物来检验这种想法。
实验3光合作用需要二氧化碳吗？
给两盆经脱浆处理的盆栽植物浇上水，然后用聚氯乙烯塑料袋罩住。其中一盆（作实验用）放入碱石灰以吸收空气所含的二氧化碳，另一盆（作对照物用）内放上碳酸氢钠溶液以产生二氧化碳。让光线照射两盆植物若干小时，然后分别从每株植物上剪一片叶，检验叶子所含的淀粉。
结果二氧化碳被夺走的叶子不会变蓝，而置于大气中含有二氧化碳的叶子则变为蓝色。
解释不能吸收二氧化碳的叶子不能制造出淀粉这一事实说明，要进行光合作用就需要有二氧化碳。对对照物进行实验所得的结果也排除了塑料袋内的高湿度或温度可抑制进行正常光合作用的可能性。
实验4 光合作用产生氧吗？
结果漏斗柄切口处出现气泡，气泡上升后集结在试管内。待收集到足够的气体后，取下试管并向试管内插入一灼热的木条，木条燃烧出现火焰，这表明收集到的气体含有占很大比例的氧气。对照实验应按类似方法进行，不过要将实验装置放入黑暗的柜橱里。结果试管内几乎收集不到气体。
解释灼热的木条复燃不能说明收集到的气体是纯净的氧气。不过，这确实说明，这种特殊的植物在光的作用下放出了一种气体，该气体中所含的氧气要比通常的空气所含的氧气多。
光合作用产物的利用
到目前为止，我们只讨论了糖（如葡萄糖）的制造，另外，植物还需要其它许多物质，如细胞壁需要纤维素，细胞膜需要脂类物质，细胞质和酶需要蛋白质，花瓣需要色素等。所有这些物质均由光合作用制造的糖分子中制取。
让成百个葡萄糖分子接合起来就可构成纤维素的长链分子而添加到细胞壁中。氨基酸的产生也取决于糖分子的形成。随后这些氨基酸结合在一起构成蛋白质。氨基酸合成中的氮气来自硝酸盐，而硝酸盐是植物的根从土壤中吸收到的。同样，植物还可从土壤水中吸收其它矿物盐例如硫酸盐和磷酸盐，这些盐均用于细胞结构和树突的主要分子。例如，叶绿素分子需要镁，镁就是从土壤中获得的。植物中的一些糖要被转化为淀粉贮存在根或茎内，如土豆就是如此，而对另一些植物来说，一些糖则转化为内部的蔗糖而贮存于果实内。
http://www.hssyxx.com/zhsj/kexue-2/co3-2/3-2-2/114.htm
光合作用的意义
光合作用是地球上一切生命的生存、繁荣和发展的根本源泉。
其功能为（1）产生食物（2）产生氧气
