光合作用和細(xì)胞呼吸詳解

1、光合作用和細(xì)胞呼吸專題詳解色素的種類和作用濾紙條上色素帶有四條，分別是（由上到下）橙黃色的胡蘿卜素，黃色的葉黃素，藍(lán)綠色的葉綠素a,黃綠色的葉綠素b。其含量、吸收光譜和色素帶如下圖:mixmn胡蘿卜素：糧黃色一葉黃素：賞色葉綠素肆藍(lán)綠色h葉綠素b：黃嫌色將可見太陽(yáng)光通過三棱鏡分光，在屏幕上可以得到七種光的連續(xù)光譜帶；如果讓可見太陽(yáng)光先經(jīng)過高 等植物的色素溶液，再通過三棱鏡分光得到的光譜帶為色素的吸收光譜，與連續(xù)光譜相比，色素的吸收光 譜在不同光質(zhì)區(qū)段發(fā)生了不同程度的變暗，其中在紅光和藍(lán)紫光區(qū)呈現(xiàn)出明顯的暗帶，由此說明植物光合作用主要吸收紅光和藍(lán)紫光，而對(duì)綠光卻利用的最少。所以葉綠素的溶液呈現(xiàn)綠

2、色。典題1將4支盛有等量衣藻的密閉式試管，在暗室中放置一定時(shí)間后，分別 放在右圖中a、b、c、d所示位置，經(jīng)照射1小時(shí)后，取出衣藻加熱脫色，滴加碘液, 則呈現(xiàn)藍(lán)色較淺的應(yīng)是哪支試管中的衣藻（）A. a B.b C.c D.d、光合作用的過程1 光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較:項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，并放岀 O同化CO形成有機(jī)物（酶促反應(yīng)）時(shí)間短促，以微秒計(jì)較緩慢條件需葉綠素、光、酶、水不需葉綠素和光，需要多種酶、ATP H、CO場(chǎng)所在葉綠體內(nèi)的基粒囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上進(jìn)行在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化光酶.水的光解：2HLOf 4H + O2JCQ 的固定：CQ+2Ca酶.酶ATP的合成：AD

3、P PiATPATP HG 的還原：2C3(CHQ) + G+ HQ能量轉(zhuǎn)化葉綠素把光能T活躍化學(xué)能，并貯存在ATPATP中的活躍化學(xué)能-有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H和ATP;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供 ADF和Pi沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行；沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成總之，光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段，暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是物質(zhì)和能量 轉(zhuǎn)化的完成階段。二者是光合作用全過程的兩個(gè)階段，是相輔相成的。條件C3C5H和 ATP(CHQ)合成量停止光照，CO供應(yīng)不變?cè)黾酉陆禍p少或沒有減少或沒有突然光照，CQ供應(yīng)不變減少增加增加增加光照不變，停止CQ供應(yīng)減少增加增加減少或沒有光照不變

4、，CQ供應(yīng)增加增加減少減少增加光照不變，CQ供應(yīng)不變，(CH2Q)運(yùn)輸 受阻增加減少增加減少典題2下圖為光反應(yīng)、暗反應(yīng)聯(lián)系示意圖，據(jù)圖回答下列問題:(1) 填出圖中字母所表示的物質(zhì)：a，b，c， d。(2) 光反應(yīng)為暗反應(yīng)(3) 光合作用中的能量轉(zhuǎn)變是：光能T_ T。(4) 如小麥在適宜條件下栽培，突然將 d降至極低水平，則小麥葉片中的三碳化合物含量會(huì)突然減少, 其原因是_;若降低 d的同時(shí)，又停止光照，則不會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，其原因是(5) 若對(duì)植物作如下處理：(甲)持續(xù)光照10分鐘，(乙)光照5秒后再黑暗處理5秒，連續(xù)交替進(jìn)行 20分鐘，若其它條件不變，則在甲、乙兩種情況下植物所制造的有機(jī)物的

5、總量是()A.甲多于乙 B.甲少于乙 C.甲和乙相等 D.無法確定三、環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用空氣中CO2的濃度，土壤中水分的多少，光照的長(zhǎng)短和強(qiáng)弱、光的成分以及溫度的高低等，都是影響光合作用強(qiáng)度的外界因素。光合作用強(qiáng)度可以通過測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)原料消耗或產(chǎn)物的生成的數(shù)量來定量的表示。假設(shè)在一定范圍內(nèi)隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也增強(qiáng)。1 光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系曲線曲線分析：A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的CQ量可表示此時(shí)CQ"'C細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。/AB段：隨光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，細(xì)胞呼吸釋放的CQ有一部分用于光合作用，

6、CQ的釋放量逐漸減少，此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。4/ rB點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的 CQ全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。0/B光照強(qiáng)度BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以上不再加CQ強(qiáng)了。放岀A應(yīng)用：陰生植物的 B點(diǎn)前移，C點(diǎn)較低，如圖中虛線所示。間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置，冬季溫室栽培避免高溫等都是對(duì)這一原理的具體運(yùn)用2. 溫度曲線分析光合作用是在酶催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性。AB段隨溫度的升高，光合作用逐漸加強(qiáng)；B點(diǎn)表示光合作用的最適溫度。當(dāng)溫度超過B點(diǎn)（BC段）時(shí)，與光合作用有關(guān)的酶活性下降，光合作用強(qiáng)度也開始下降；5

7、0C左右光合作用幾乎停止。應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度；夏天，溫室栽培要適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度， 以提高光合作用；晚上適當(dāng)降低溫度，降低酶的活性，以降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，保證有機(jī)物積累。3. CO2濃度、含水量和礦質(zhì)元素曲線分析缺水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,AB段：CO和水是光合作用的原料，礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。在一定 范圍內(nèi)，隨CQ濃度、水和礦質(zhì)元素的增多，植物的光合作用強(qiáng)度越高。A點(diǎn)：表示植物進(jìn)行光合作用所需 CQ、水、礦質(zhì)元素的最低濃度。 B點(diǎn)：表示CQX水、 礦質(zhì)元素的飽和點(diǎn)，超過該點(diǎn)，植物的光合作用強(qiáng)度不再增加。應(yīng)用 對(duì)農(nóng)田里的農(nóng)作物應(yīng)合理密植，“正其行，通其風(fēng)”；對(duì)

8、溫室作物來說，應(yīng)增施農(nóng)家肥料或使用CQ發(fā)生器。礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。N是構(gòu)成葉綠素、酶、ATP等的元素；P是構(gòu)成ATP等的元素，參與葉綠體膜的構(gòu) 成；Mg是構(gòu)成葉綠素的元素；K影響糖類的合成和運(yùn)輸。因此要合理施肥。水是光合作用的原料和化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，水對(duì)光合作用的影響在多數(shù)情況下是間接影響。光合產(chǎn)物輸岀緩慢等。因此要預(yù)防干旱,限制CQ進(jìn)入葉片；缺水引起葉片內(nèi)淀粉水解加強(qiáng)，可溶性糖過多, 合理灌溉。典題3如圖所示為研究光照強(qiáng)度和 CQ濃度對(duì)某植物光合作 用速率的影響。下列有關(guān)敘述中不正確.的是（）A. 曲線中a點(diǎn)轉(zhuǎn)向b點(diǎn)時(shí)，葉綠體中 G濃度升高B. 曲線中b點(diǎn)轉(zhuǎn)向d點(diǎn)時(shí)，葉綠體中C5濃

9、度升高C. 在一定范圍內(nèi)增加光照和 CQ濃度，有利于提高光合效率D. 曲線中C點(diǎn)產(chǎn)生的限制因素是葉綠體中酶數(shù)量四、呼吸作用的過程1.有氧呼吸的過程第一階段第二階段第三階段場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜過程物質(zhì)變化一分子葡萄糖分解為兩分子的 丙酮酸，同時(shí)產(chǎn)生少量的氫和少 量的能量。丙酮酸和HkQ徹底分解成二氧 化碳和氫，同時(shí)釋放少量的能 量前兩個(gè)階段產(chǎn)生的H和氧結(jié)合生成水，釋放大量 的能量。反應(yīng)式GHUQ 2丙酮酸+H（少量）+能量（少量）2 丙酮酸 +6HC 6CQ+H+ 能量（少量）24H + 6Q 12H2Q+ 能量（大量）2無氧呼吸的過程場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)過程：（1）高等植物可以進(jìn)行短

10、時(shí)間的無氧呼吸，將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳，并釋放少量能量。它的反應(yīng)式是：GH2C6T 2QH5QH 2CQ +能量（少量）（2）高等動(dòng)物和人、馬鈴薯塊莖、甜菜根等可進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，釋放少量能量，反應(yīng)式是:C6HLQ - 2C3H6Q+能量（少量）友情提醒：（1）有氧呼吸的三個(gè)階段進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都需要不同的酶來催化。（2） 對(duì)于真核細(xì)胞來講，有氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，主要場(chǎng)所是線粒體（第二、三階段在線粒體中進(jìn)行，大量能量也是在線粒體中生成的）；對(duì)于原核細(xì)胞，有氧呼吸的場(chǎng)所都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的。（3） 1 mol葡萄糖在體內(nèi)徹底氧化分解和體外燃燒都能釋放出2870 kJ的能

11、量，但是體內(nèi)氧化分解的能量 是逐步釋放的，其中有 1161kJ的能儲(chǔ)存在ATP中（約38 molATP），其余的能量以熱能的形式散失。（4 ）同位素標(biāo)記法可以追蹤呼吸作用中標(biāo)記元素的變化情況。（5）無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精還是乳酸取決于催化反應(yīng)的酶的種類，不同的酶催化反應(yīng)的產(chǎn)物不同。（6 ）無氧呼吸有三個(gè)特點(diǎn)：細(xì)胞的無氧呼吸是在缺氧的條件下進(jìn)行的，以適應(yīng)不利的環(huán)境；細(xì)胞的無氧呼 吸過程中，把有機(jī)物不徹底的氧化分解為小分子有機(jī)物，例如酒精、乳酸等；釋放的能量少，因?yàn)樾纬傻?不徹底的氧化產(chǎn)物中仍含有大量的能量。動(dòng)物肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸，絕大部分隨血液進(jìn)入肝臟，在 肝臟中轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷１峥梢匝趸?/p>

12、分解釋放能量，也可以形成新的肝糖元或葡萄糖。還有極少量的乳 酸可通過血液循環(huán)到達(dá)腎臟，隨尿排岀體外。典題4將酵母菌研磨成勻漿，離心后得上清液 （細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）和沉淀物（含線粒體），把等量的上清液、沉淀 物和未曾離心的勻漿分別放入甲、乙、丙三個(gè)試管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔絕空氣的條件 下。下列敘述正確的是（）A 甲試管中最終產(chǎn)物為 CO2和H2OB 乙試管中不發(fā)生反應(yīng)C 丙試管中有大量的 ATP產(chǎn)生D 丙試管中無CO2產(chǎn)生五. 影響呼吸速率的因素（1）溫度呼吸作用在最適溫度（25C35 C）時(shí)最強(qiáng)；超過最適溫度，呼吸酶活性下降，呼吸受抑制。生產(chǎn)上 常利用這一原理在低溫下貯存蔬菜、水果，

13、在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫，降低呼吸作用，減少 有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。（2）Q的濃度如圖所示在O2濃度為零時(shí)只能進(jìn)行無氧呼吸；濃度為10%以下，既進(jìn)行有氧呼吸也進(jìn)行無氧呼吸；濃度為10%以上，只進(jìn)行有氧呼吸。生產(chǎn)中常利用降低氧的濃度抑制呼吸作用，減少有機(jī)物消耗這一原理來 延長(zhǎng)蔬菜、水果保存鮮時(shí)間。有軾呼換嚴(yán)無氧呼吸消失點(diǎn)6前&搦龐5必Q%水果儲(chǔ)存時(shí)氧氣的濃度并不是越少越好，因?yàn)檠鯕夂艿蜁r(shí)，無氧呼吸反而是加強(qiáng)了，無氧呼吸時(shí)產(chǎn)生 的酒精對(duì)植物細(xì)胞有一定的破壞作用。 選擇控制儲(chǔ)存條件時(shí)，要注意根據(jù)儲(chǔ)存的目的和對(duì)象有選擇的控制 儲(chǔ)存糧食就要減少水分，降低呼吸強(qiáng)度，但是對(duì)于蔬菜和水果為

14、了達(dá)到保鮮的目的，就要保持含有一定的 水，只能用較低的溫度防止凍傷。典題5蔬菜和水果長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏、保鮮所需要的條件應(yīng)為（A 低溫、干燥、低氧B 低溫、濕度適中、低氧C .高溫、干燥、高氧D .高溫、濕度適中、高氧六、常見曲線圖解讀圖例曲線走勢(shì)常見的相關(guān)變量縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo)變量的增加而不斷增加無環(huán)境阻力下種群數(shù)量一一時(shí)間在某范圍內(nèi)縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo) 變量增加而不斷增加.超過某個(gè)值縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo)變量增加而不斷減少 酶的活性pH 酶的活性一一溫度 生長(zhǎng)速率一一生長(zhǎng)素濃度 自然狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)率時(shí)間1U在某范圍內(nèi)縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo) 變量增加而不斷減少。 液泡體積溶液濃度（大分子溶質(zhì)） 雜合子數(shù)量雜

15、合體自交代數(shù) 無氧呼吸強(qiáng)度氧濃度 可再利用元素含量葉齡 恒溫動(dòng)物耗氧量一一溫度1r在某范圍內(nèi)縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo) 變量增加而不斷增加，超過某個(gè)值 縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo)變量增加而 趨于平緩。 光合作用強(qiáng)度一一C02濃度 光合作用強(qiáng)度一一光照強(qiáng)度 礦質(zhì)離子吸收量一一02濃度 ATP產(chǎn)生量一一02濃度 自然狀態(tài)下種群數(shù)量一一時(shí)間 反應(yīng)速度一一底物濃度|v在某范圍內(nèi)縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo) 變量增加而不斷減少，超過某個(gè)值 縱坐標(biāo)變量隨橫坐標(biāo)變量增加而 不斷增加。 酵母菌的呼吸強(qiáng)度一一 02濃度 種子萌發(fā)時(shí)的干重一一萌發(fā)天數(shù) 種群密度一一殺蟲劑使用 液泡體積一一某些溶液濃度（溶質(zhì)為 小分子或離子）七、不同狀況下，

16、同一植物氣體代謝特點(diǎn)及代謝相對(duì)強(qiáng)度的表示方法1黑暗狀況時(shí)，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行光合作用。（1）氣體代謝特點(diǎn)：此狀態(tài)下，植物從外界吸收0。，并將細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 C02釋放到體外（圖A表示）。（2）細(xì)胞呼吸相對(duì)強(qiáng)度可用如下三種方式表示：用CO2釋放量（或?qū)嶒?yàn)容器內(nèi)CO2增加量）表示；用。2吸收量（或?qū)嶒?yàn)容器內(nèi)CO2減少量）表示；用植 物重量（有機(jī)物）的減輕量表示。2 弱光情況下：植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸。（1）細(xì)胞呼吸速率大于光合作用速率，此狀態(tài)下，植物的氣體代謝特點(diǎn)與黑暗情況下相同。但吸收02放出C02量較少（如圖B）。細(xì)胞呼吸相對(duì)強(qiáng)度可用如下三種方式表示：用C02釋放量表示：N1=

17、N2 N;用02吸收量表示：m2=m1m；用植物重量（有機(jī)物）減少量表示。（2）細(xì)胞呼吸速率等于光合作用速率時(shí)，植物與外界不進(jìn)行氣體交換，即沒有02和CO2的吸收與釋放（如圖葉綠體C）。此時(shí)表現(xiàn)呼吸或光合速率等于0。3.較強(qiáng)光照時(shí)植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，且光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率。（1）氣體代謝特點(diǎn)（如圖D）:植物光合作用所利用的 C02（用N表示）除來自植物自身細(xì)胞呼吸（N2）之外，不足 部分來自外界（N1）;植物光合作用產(chǎn)生的氧氣（m）除用于自身細(xì)胞呼吸之外（ml），其余氧氣釋放到周圍環(huán)境中（m2）。分析圖可知： N=N1+N2 , m=m1+m2（2）光合作用相對(duì)強(qiáng)度的表示方

18、法：用02釋放量（或容器中氧氣的增加量）表示：m2=m m；用C02吸收量（或容器中C02的減少量）表示： N仁N N2。用植物重量（或有機(jī)物量）的增加量表示。典題6（2007宣武模擬）圖中為某植物細(xì)胞部分結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)圖分析，下列四項(xiàng)敘述中正確的是（）A . a b箭頭表示的是02進(jìn)出細(xì)胞的過程B . e、f箭頭表示的是C02進(jìn)出細(xì)胞的過程C .以C1802作原料進(jìn)行光合作用，在較強(qiáng)光照下， 含180的呼吸作用產(chǎn)物的主要去向是圖中dD 以H2180作原料進(jìn)行光合作用，在較強(qiáng)呼吸作用下 測(cè)得含18 0的光合作用產(chǎn)物的主要去向是圖中的 b典題答案和解析1. C由于不同光質(zhì)的光折射角不同，經(jīng)三棱鏡

19、折光后，照射到三棱鏡后面的白屏上的光線將出現(xiàn)七條光帶。從上到下依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。由圖中的位置可以判斷岀b處為紅光區(qū)，d處為藍(lán)紫光區(qū)，所以c處為綠光區(qū)。光合作用在白光下效率最高，其次是紅橙光和藍(lán)紫光，葉綠素對(duì)綠光吸收量 最少，圖中太陽(yáng)光經(jīng)三棱鏡折射后照射到b試管的是紅橙光，照射到 d試管的是藍(lán)紫光，c試管上的光是綠光。2. 解析此圖表示光合作用過程中的光反應(yīng)與暗反應(yīng)的主要變化及其相互聯(lián)系，由光合作用的過程可知：a表示Q、b表示ATR c表示H、d表示CO;光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了 b和c,即ATP和H;在光合 作用過程中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變成ATP中的化學(xué)能，再轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能

20、，有機(jī)物主要是指糖類中的葡萄糖；如小麥在適宜條件下栽培，突然將 d降至極低水平，則小麥葉片中的三碳化合物含量會(huì)突然 減少，其原因是缺少形成三碳化合物的原料CO。若降低d的同時(shí)，又停止光照，則不會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，其原因是CO減少，固定過程受阻，三碳化合物合成減少，同時(shí)又由于光照停止，光反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP減少，使還原過程也受阻，這樣三碳化合物的含量就相對(duì)穩(wěn)定。甲乙兩種情況下，光反應(yīng)時(shí)間相等，產(chǎn)生的H和ATP的量幾乎相等，這些物質(zhì)除用于光反應(yīng)時(shí)間的暗反應(yīng)外，還能維持無光時(shí)的一段時(shí)間的暗反應(yīng)， 即甲的暗反應(yīng)時(shí)間為10分鐘，而乙的暗反應(yīng)的時(shí)間大于10分鐘。注意此題問的是制造的有機(jī)物的總量，而不是積累的有機(jī)物的總量，故不必考慮細(xì)胞呼吸。答案(1)0 2 ; ATP H ; CQH ; ATPATP中的化學(xué)能；糖類(有機(jī)物)中的化學(xué)能(4) 缺乏形成C3的原料；光反應(yīng)受阻，缺乏H和ATP還原C3 (5)B3.