高中生物高考三輪沖刺三輪沖刺 三輪復(fù)習(xí)光合作用與呼吸作用 學(xué)案

微專題05：光合作用與呼吸作用【知識百科】光合作用光合作用(Photosynthesis)，即光能合成作用，是植物、藻類和某些細(xì)菌，在可見光的照射下，經(jīng)過光反應(yīng)和暗反應(yīng)，利用光合色素，將二氧化碳(或硫化氫)和水轉(zhuǎn)化為有機物，并釋放出氧氣(或氫氣)的生化過程。光合作用是一系列復(fù)雜的代謝反應(yīng)的總和，是生物界賴以生存的基礎(chǔ)，也是地球碳氧循環(huán)的重要媒介。植物之所以被稱為食物鏈的生產(chǎn)者，是因為它們能夠通過光合作用利用無機物生產(chǎn)有機物并且貯存能量。通過食用，食物鏈的消費者可以吸收到植物及細(xì)菌所貯存的能量，效率為10%~20%左右。對于生物界的幾乎所有生物來說，這個過程是它們賴以生存的關(guān)鍵。而在地球上的碳-氧循環(huán)，（保持氧氣和二氧化碳含量的相對穩(wěn)定）光合作用是必不可少的。（1）光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系①場所:光反應(yīng)在葉綠體基粒片層膜(類囊體膜）上,暗反應(yīng)在葉綠體的基質(zhì)中。②條件:光反應(yīng)需要光、葉綠素等色素、酶,暗反應(yīng)需要許多有關(guān)的酶。③物質(zhì)變化:光反應(yīng)發(fā)生水的光解和ATP的形成,暗反應(yīng)發(fā)生CO?的固定和C?化合物的還原。④能量變化:光反應(yīng)中光能→ATP中活躍的化學(xué)能,在暗反應(yīng)中ATP中活躍的化學(xué)能→CH2O中穩(wěn)定的化學(xué)能。⑤聯(lián)系:光反應(yīng)產(chǎn)物[H]是暗反應(yīng)中CO2的,ATP為暗反應(yīng)的進(jìn)行提供了能量,暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)形成ATP提供了原料。（2）光合作用的意義①提供了物質(zhì)來源和能量來源。②維持大氣中氧和二氧化碳含量的相對穩(wěn)定。③對生物的進(jìn)化具有重要作用。總之,光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。呼吸作用生物體內(nèi)的有機物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的總過程，叫做呼吸作用。呼吸作用，是生物體在細(xì)胞內(nèi)將有機物氧化分解并產(chǎn)生能量的化學(xué)過程，是所有的動物和植物都具有一項生命活動。生物的生命活動都需要消耗能量，這些能量來自生物體內(nèi)糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機物的氧化分解。生物體內(nèi)有機物的氧化分解為生物提供了生命所需要的能量，具有十分重要的意義。（1）主要特點呼吸作用，是生物體細(xì)胞把有機物氧化分解并產(chǎn)生能量的過程，又稱為細(xì)胞呼吸（Cellularrespiration）。無論是否自養(yǎng)，細(xì)胞內(nèi)完成生命活動所需的能量，都是來自呼吸作用。真核細(xì)胞中，是與呼吸作用最有關(guān)聯(lián)的胞器，呼吸作用的幾個關(guān)鍵性步驟都在其中進(jìn)行。呼吸作用是一種酶促。雖名為氧化反應(yīng)，不論有無氧氣參與，都可稱作呼吸作用（這是因為在化學(xué)上，有轉(zhuǎn)移的反應(yīng)過程，皆可稱為氧化）。有氧氣參與時的呼吸作用，稱之為有氧呼吸；沒氧氣參與的反應(yīng)，則稱為無氧呼吸。同樣多的有機化合物，進(jìn)行無氧呼吸時，其產(chǎn)生的能量，比進(jìn)行有氧呼吸時要少。有氧呼吸與無氧呼吸是細(xì)胞內(nèi)不同的反應(yīng)，與生物體沒直接關(guān)系。即使是呼吸氧氣的生物，其細(xì)胞內(nèi)，也可以進(jìn)行無氧呼吸。呼吸作用的目的，是透過釋放食物里之能量，以制造（ATP），即細(xì)胞最主要的直接能量供應(yīng)者。呼吸作用的過程，可以比擬為氫與的燃燒，但兩者間最大分別是：呼吸作用透過一連串的反應(yīng)步驟，一步步使食物中的能量放出，而非像燃燒般的一次性釋放。在呼吸作用中，三大營養(yǎng)物質(zhì)：碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的基本組成單位──、和，被分解成更小的，透過數(shù)個步驟，將能量轉(zhuǎn)移到還原性氫（為+1的氫）中。最后經(jīng)過一連串的電子傳遞鏈，氫被氧化生成水；原本貯存在其中的能量，則轉(zhuǎn)移到ATP分子上，供生命活動使用。意義①呼吸作用能為生物體的生命活動提供能量。呼吸作用釋放出來的能量，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏⑹?，另一部分儲存在ATP中。當(dāng)ATP在酶的作用下分解時，就把儲存的能量釋放出來，用于生物體的各項生命活動，如細(xì)胞的分裂，植株的生長，礦質(zhì)元素的吸收，肌肉的收縮，神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)等。②呼吸過程能為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。在呼吸過程中所產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物，可以成為合成體內(nèi)一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解時的中間產(chǎn)物丙酮酸是合成氨基酸的原料。同時，保持大氣中二氧化碳和氧氣的含量保持平衡?！局R突破】光合作用呼吸作用【經(jīng)典例題】例.(9分)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定,每組處理的總時間均為135s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組（對照組）：光照時間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。回答下列問題：（1）單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機物的量（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機物的量，依據(jù)是；C組和D組的實驗結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要，這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的。（2）A、B、C三組處理相比，隨著的增加，使光下產(chǎn)生的能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。例．（9分）植物的CO2補償點是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時環(huán)境中的CO2濃度，已知甲種植物的CO2補償點大于乙種植物的，回答下列問題：（1）將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)，培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是_________________，甲種植物凈光合速率為0時，乙種植物凈光合速率_________________（填“大于0”“等于0”“小于0”）。（2）若將甲種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是_________________。例．（8分）為了研究某種樹木樹冠上下層葉片光合作用的特性，某同學(xué)選取來自樹冠不同層的A、B兩種葉片，分別測定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示，據(jù)圖回答問題：（1）從圖可知，A葉片是樹冠_________（填“上層”或“下層”）的葉片，判斷依據(jù)是______________________。（2）光照強度達(dá)到一定數(shù)值時，A葉片的凈光合速率開始下降，但測得放氧速率不變，則凈光合速率降低的主要原因是光合作用的_____________反應(yīng)受到抑制。（3）若要比較A、B兩種新鮮葉片中葉綠素的含量，在提取葉綠素的過程中，常用的有機溶劑是______________。30．（8分）四.【鞏固練習(xí)】1．（11分）回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。（1）在森林生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者的能量來自于_________，生產(chǎn)者的能量可以直接流向_______（答出2點即可）。（2）通常，對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可根據(jù)水體中含氧量的變化計算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量（生產(chǎn)者所制造的有機物總量）。若要測定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量，可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份直接測定O2含量（A）；另兩份分別裝入不透光（甲）和透光（乙）的兩個玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時后測定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。據(jù)此回答下列問題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下，本實驗中C與A的差值表示這段時間內(nèi)_____________；C與B的差值表示這段時間內(nèi)_____________；A與B的差值表示這段時間內(nèi)_________。2．（8分）細(xì)胞是構(gòu)成生物體的基本單位，許多反應(yīng)都在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行。動物細(xì)胞內(nèi)糖代謝的部分過程如右圖所示。(1)圖中X物質(zhì)為______。在無氧條件下，該物質(zhì)將轉(zhuǎn)化成______，在此過程中_________（有∕無）ATP的生成。(2)若圖為肝細(xì)胞，血糖濃度升高時，葡萄糖進(jìn)入肝細(xì)胞后可合成________，多余的葡萄糖還可轉(zhuǎn)化成________以儲存能量。(3)血糖的調(diào)節(jié)過程中相關(guān)激素與肝細(xì)胞膜上的受體結(jié)合后完成血糖調(diào)節(jié)，這反映了細(xì)胞膜具有________________________的功能。除此之外細(xì)胞間還能通過________、________的方式完成此項功能。3．植物的CO2補償點是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時環(huán)境中的CO2濃度，研究植物的CO2補償點，并在生產(chǎn)實踐中，適當(dāng)增施CO2是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的主要措施之一?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題：（1）植物細(xì)胞產(chǎn)生CO2的場所有。已知甲種植物的CO2補償點大于乙種植物，將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜光照等條件下培養(yǎng)。當(dāng)乙種植物凈光合速率為0時，甲種植物凈光合速率（填“大于”、“等于”或“小于”）0．若適當(dāng)降低光照強度，乙植物的CO2補償點將（填“變大’、“不變”或“變小”），原因是。（2）研究者以黃瓜為材料進(jìn)行實驗發(fā)現(xiàn)：增施CO2時間過長，植物光合作用反而會減弱。原因是：一方面是淀粉積累會（填“促進(jìn)”或“抑制”）光合作用，另一方面是有限的氮素營養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的（至少答出兩種）等含氮化合物合成不足。另外研究表明：提高溫度能夠明顯促進(jìn)淀粉的分解，可能是因為適當(dāng)升溫提高了植物的細(xì)胞呼吸。請根據(jù)本研究的結(jié)果，對解決“長時間增施CO2抑制光合作用”這一問題，提出兩項合理化建議：、。（至少答出兩點）4．在適宜溫度和適宜CO2濃度的條件下，某實驗小組測得某森林中4種主要喬木（馬尾松、苦櫧、石櫟、青岡）的幼苗葉片的生理指標(biāo)如圖所示，其中光補償點是指光合速率等于呼吸速率時的光照強度，光飽和點是指達(dá)到最大光合速率所需的最小光照強度。請回答下列相關(guān)問題：（1）光合作用的光反應(yīng)階段發(fā)生在，光反應(yīng)階段光合色素吸收的光能有兩方面用途：一是將水分解成氧氣和[H]；二是。（2）當(dāng)光照強度為39μmol?m﹣2?s﹣1時，青岡葉肉細(xì)胞消耗ADP的場所有。（3）研究的4種植物中，最適合在較弱的光照環(huán)境中生長的是，判斷的依據(jù)是。（4）研究發(fā)現(xiàn)，空氣中氧氣濃度不同時，對受冷害的植物的光合作用速率的影響是不同的。某實驗小組欲探究低氧濃度（1%）對受冷害青岡幼苗的光合作用速率的影響，請簡要寫出實驗思路和實驗結(jié)論。（實驗所需材料及條件都充足。）實驗思路：。實驗結(jié)論：。5．土壤鹽化已經(jīng)成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個持續(xù)加劇的問題，同時，土壤較高的含鹽量也限制了園林綠化植物的應(yīng)用。研究表明鹽脅迫處理會影響植物的光合能力，如圖為不同濃度Nacl脅迫對萱草金娃娃葉片凈光合速率（Pn）、葉片葉綠素總含量的影響的研究結(jié)果，實驗過程中其他環(huán)境因素保持適宜，且研究顯示不同濃度NaCl處理下，隨著處理時間的延長，葉片葉肉細(xì)胞間CO2濃度普遍呈現(xiàn)上升趨勢。請據(jù)圖回答下列問題：（1）在處理濃度為250mmol/L、時間為第7天時，萱草金娃娃的葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生[H]的場所有。（2）葉綠素是植物光合作用光能捕獲的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括，由圖乙可知，在鹽脅迫處理條件下，葉綠素含量，經(jīng)研究可能原因之一是鹽脅迫導(dǎo)致葉綠體色素合成酶活性的降低，從而使。另一方面通過DNA系列分析表明，鹽脅破抑制了光誘導(dǎo)基因的，使類囊體膜蛋白的合成受到抑制，出現(xiàn)類囊體扭曲、變形、松散，破壞了，從而導(dǎo)致葉片內(nèi)葉綠素含量下降。（3）據(jù)圖分析，在較高濃度鹽脅迫下，與150mmol/L相比，250mmol/L的NaCl脅迫下葉綠體中合成C3化合物的消耗速率相對較，結(jié)合如圖可知，原因是。例1.【答案】（1）高于C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%光照基質(zhì)（2）光照和黑暗交替頻率ATP和[H]（或者ATP和還原型輔酶II）例2..（9分）（1）植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放CO2的量，使密閉小室中CO2濃度降低，光合速率也隨之降低大于0（2）甲種植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，而O2與有機物分解產(chǎn)生的NADH發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個環(huán)節(jié)，所以當(dāng)O2增多時，有氧呼吸會增加例3.（1）下層A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時所需光照強度低于B葉片（2）暗（3）無水乙醇1．（1）太陽能初級消費者、分解者（2）生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量生產(chǎn)者光合作用的總放氧量生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量2.（1）丙酮酸乳酸無（2）肝糖原脂肪信息交流細(xì)胞間接觸胞間連絲3.（1）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)小于變大原CO2補償點是在適宜光照強度下測定的，因此適當(dāng)降低光照強度后，光合速率下降，需要提高二氧化碳的濃度才能使光合速率等于呼吸速率（2）抑制ATP、ADP、ANDPH、酶適當(dāng)升溫、控制增施二氧化碳的時間間斷供給二氧化碳、加強植物氮素營養(yǎng)的補充4.（1）葉綠體的類囊體薄膜上合成ATP（2）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體（3）青岡青岡的光補償點和光飽和點均最低，在較弱光照強度下即可生長（4）實驗思路：將受冷害的青岡幼苗植株均分成兩組，標(biāo)記為甲、乙，將甲組置于低氧濃度（1%）適宜光照環(huán)境下培養(yǎng)，將乙組置于正常