2024年高中生物新教材同步必修第一冊講義第5章 第3節(jié)　第2課時　無氧呼吸和細胞呼吸原理的應(yīng)用

2024年高中生物新教材同步必修第一冊講義第2課時無氧呼吸和細胞呼吸原理的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.概述無氧呼吸的過程，并比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同。2.應(yīng)用細胞呼吸的原理來解決問題。一、無氧呼吸1．無氧呼吸的場所：____________。2．無氧呼吸的過程(1)第一個階段：與________的第一個階段完全相同。(2)第二個階段：________________在酶(與催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成________________，或者轉(zhuǎn)化成乳酸。注意：無氧呼吸第二階段不釋放能量。3．無氧呼吸的類型及反應(yīng)式4．無氧呼吸的概念：指細胞在__________參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過__________分解，釋放________能量的過程。5．細胞呼吸的概念：指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的____________，生成__________或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成________的過程。判斷正誤(1)細胞呼吸可以把蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)的代謝聯(lián)系起來()(2)無氧呼吸過程中沒有氧氣參與，所以有[H]的積累()(3)水稻根、蘋果果實、馬鈴薯塊莖等植物器官的細胞無氧呼吸的產(chǎn)物都是酒精和二氧化碳()(4)人體產(chǎn)生二氧化碳的細胞呼吸方式一定是有氧呼吸()(5)和有氧呼吸相比，無氧呼吸的兩個階段釋放的能量較少()任務(wù)一：分析無氧呼吸的過程及其與有氧呼吸的比較(一)分析無氧呼吸的過程1．嘗試寫出無氧呼吸兩個階段的反應(yīng)式第一階段(與有氧呼吸第一階段相同)第二階段產(chǎn)生酒精大多數(shù)植物、酵母菌等產(chǎn)生乳酸高等動物、乳酸菌和少數(shù)植物器官(馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等)2.為什么無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP，但要進行第二階段反應(yīng)呢？(提示信息：已知細胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能運出細胞。)________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．不同細胞無氧呼吸產(chǎn)物不同的直接原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．1mol葡萄糖有氧呼吸能釋放2870kJ的能量，而1mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只釋放196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量儲存在ATP中。據(jù)此分析，在進行無氧呼吸過程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解釋放的能量的主要去向分別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________5．骨骼肌中的丙酮酸被還原成乳酸，大部分從活躍的肌細胞中擴散到血液，然后又通過血液帶回肝，在肝中重新轉(zhuǎn)化成葡萄糖。從物質(zhì)和能量角度解釋乳酸在肝臟中重新轉(zhuǎn)化成葡萄糖的意義是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．請從競爭的角度思考，乳酸菌通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的意義是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(二)比較有氧呼吸和無氧呼吸列表比較有氧呼吸和無氧呼吸項目有氧呼吸無氧呼吸不同點場所條件需氧、酶不需氧、產(chǎn)物能量大量少量相同點過程葡萄糖分解為丙酮酸階段相同實質(zhì)意義為生物體的各項生命活動提供能量“三看法”判斷細胞呼吸的方式(以葡萄糖為底物)(1)一看——反應(yīng)物和產(chǎn)物①消耗O2或產(chǎn)物中有H2O，一定存在有氧呼吸。②產(chǎn)物中有酒精或乳酸，一定存在無氧呼吸。(2)二看——物質(zhì)的量的關(guān)系根據(jù)CO2釋放量與O2消耗量判斷①不消耗O2，釋放CO2→只進行產(chǎn)酒精的無氧呼吸。②不消耗O2，不釋放CO2→只進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸或細胞已死亡。③CO2釋放量等于O2吸收量→只進行有氧呼吸或既進行有氧呼吸又進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸。④CO2釋放量大于O2吸收量→既進行有氧呼吸又進行產(chǎn)酒精的無氧呼吸。(3)三看——反應(yīng)的場所①真核細胞：若整個細胞呼吸過程均在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，則為無氧呼吸；若部分過程在線粒體中進行，則為有氧呼吸。②原核細胞：原核細胞沒有線粒體，故原核細胞的細胞呼吸在細胞質(zhì)基質(zhì)和細胞膜上進行，其呼吸方式應(yīng)根據(jù)產(chǎn)物判斷。1．如圖是真核生物的細胞呼吸過程圖解，圖中①～⑤表示代謝過程，X、Y代表物質(zhì)。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．過程②和⑤分別發(fā)生在線粒體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)B．物質(zhì)Y可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃C．圖中能生成ATP的代謝過程有①③④⑤D．人體細胞內(nèi)⑤不能進行是因為缺少催化該過程的酶2．(2023·江蘇無錫高一期末)如圖表示蘋果組織細胞中CO2釋放量和O2吸收量的變化(均以葡萄糖為呼吸底物)。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．圖中氧濃度為a時只有無氧呼吸B．圖中氧濃度為b時，若CO2釋放量為8mol和O2吸收量為4mol，則此時無氧呼吸消耗的有機物多C．a(chǎn)、b、c、d四個濃度中，c是適合儲藏蘋果的氧濃度D．圖中氧濃度為d時有酒精產(chǎn)生二、細胞呼吸原理的應(yīng)用1．包扎傷口時，需要選用______的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料。2．釀酒時要先通氣后密封，通氣的目的是__________________________________，密封的目的是________________________________________________________________________。3．對花盆里的土壤經(jīng)常進行________。4．糧食儲藏需要的條件是_____________；蔬菜、水果儲藏的條件是_________________和適宜的________________________________________________________________________。判斷正誤(1)用透氣的消毒紗布包扎傷口，目的是保證傷口處細胞的有氧呼吸()(2)無氧和零下低溫的環(huán)境有利于水果保鮮()(3)及時排澇，能防止水稻根細胞受酒精毒害()任務(wù)二：氧氣對細胞呼吸的影響1．原理由曲線判斷O2濃度對無氧呼吸和有氧呼吸的影響分別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．實踐應(yīng)用(1)在儲藏蔬菜或水果時，為降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，儲藏室內(nèi)的氧氣應(yīng)調(diào)節(jié)到圖中的____點所對應(yīng)的濃度。(2)為什么農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要通過中耕松土，提高作物產(chǎn)量？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)我們天天吃的饅頭松軟可口，可是利用酵母發(fā)面時，面塊開始硬，后來軟，而且表面有水珠出現(xiàn)，你知道是什么原因嗎？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。①為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？________________________________________________________________________________________________________________________________________________②在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？________________________________________________________________________________________________________________________________________________影響細胞呼吸的因素及其應(yīng)用(1)內(nèi)因①遺傳特性：不同種類的植物細胞呼吸速率不同。實例：旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。②生長發(fā)育時期：同一植物在不同的生長發(fā)育時期細胞呼吸速率不同。實例：幼苗期細胞呼吸速率高，成熟期細胞呼吸速率低。③器官類型：同一植物的不同器官細胞呼吸速率不同。實例：生殖器官大于營養(yǎng)器官。(2)外因①溫度a．影響：細胞呼吸是一系列酶促反應(yīng)，溫度通過影響酶的活性來影響細胞呼吸速率。細胞呼吸的最適溫度一般在25～35℃之間。b．應(yīng)用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(低溫儲存食品,大棚栽培在夜間和陰天適當(dāng)降溫,溫水和面發(fā)得快))②氧氣a．影響(如圖)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。Ⅰ.O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。Ⅱ.0<O2濃度<10%時，同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。Ⅲ.O2濃度≥10%時，只進行有氧呼吸。Ⅳ.O2濃度＝5%時，有機物消耗最少。b．應(yīng)用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(中耕松土促進植物根部有氧呼吸,無氧發(fā)酵過程需要嚴(yán)格控制無氧,環(huán)境,低氧儲存糧食、水果和蔬菜))③水分a．影響eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(水作為有氧呼吸的反應(yīng)物可直接參,與反應(yīng),水作為生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)影響反,應(yīng)的進行,在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸速率隨含,水量的增加而加快，隨含水量的,減少而減慢))b．應(yīng)用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(糧食在入倉前要進行晾曬處理,干種子萌發(fā)前要進行浸泡處理))④CO2a．影響：CO2是細胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。如圖：b．應(yīng)用：適當(dāng)增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。3．《齊民要術(shù)》中記載了利用蔭坑儲存葡萄的方法(如圖所示)。目前我國果蔬主產(chǎn)區(qū)普遍使用大型封閉式氣調(diào)冷藏庫(充入氮氣替換部分空氣)，延長了果蔬保鮮時間，增加了農(nóng)民收益。下列敘述錯誤的是()A．蔭坑和氣調(diào)冷藏庫的低溫和低氧條件減緩了果蔬中營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)的分解B．蔭坑中儲存的果蔬，其線粒體內(nèi)膜上的[H]與O2反應(yīng)產(chǎn)生H2O，并釋放能量C．氣調(diào)冷藏庫中的低溫條件可以降低細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中酶的活性，降低呼吸速率D．儲存水果時，蔭坑和氣調(diào)冷藏庫中的CO2濃度增大，CO2全部來源于水果的細胞質(zhì)基質(zhì)4．如圖表示大氣溫度及氧濃度對植物組織內(nèi)產(chǎn)生CO2的影響，下列相關(guān)敘述不正確的是()A．從圖甲可知細胞呼吸最旺盛的溫度為B點所對應(yīng)的溫度B．圖甲曲線變化的主要原因是溫度影響與細胞呼吸有關(guān)的酶的活性C．圖乙中DE段有氧呼吸逐漸減弱，EF段有氧呼吸逐漸增強D．和D、F點相比，圖乙中E點對應(yīng)的氧濃度更有利于儲藏水果和蔬菜第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.嘗試提取綠葉中的色素，簡述綠葉中色素的種類及功能。2.說明葉綠體適于進行光合作用的結(jié)構(gòu)特點。一、捕獲光能的色素1．提取綠葉中的色素(1)原理：綠葉中的色素能溶解在有機溶劑__________中。(2)實驗用品及作用(3)實驗步驟2．分離綠葉中的色素(1)原理：不同色素在層析液中的________不同，________的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。(2)實驗步驟(3)實驗結(jié)果及分析3．色素的吸收光譜(1)光譜：陽光是由______________組合成的復(fù)合光，在穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。(2)色素的吸收光譜判斷正誤(1)提取色素時加碳酸鈣的目的是使研磨更充分()(2)綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴散得越快()(3)葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍紫光()(4)植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因為葉片中的葉綠體吸收了綠光()(5)在干燥濾紙條一端1厘米處用鋼筆畫一條細的橫線()任務(wù)一：分析實驗過程及結(jié)果(一)色素的提取閱讀教材P98的“探究·實踐”，回答相關(guān)問題：1．已知色素存在于葉片的葉綠體中，提取色素時要破碎細胞及葉綠體，使色素充分釋放。在酸性條件下，葉綠素分子卟啉環(huán)中的鎂離子可以被氫離子取代，導(dǎo)致葉綠素被破壞。試分析色素提取時加入碳酸鈣的作用是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．研磨時應(yīng)注意什么？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．過濾時漏斗基部的尼龍布能否用濾紙?zhí)娲?？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，請結(jié)合實驗步驟分析可能的原因有哪些？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(二)色素的分離1．制備濾紙條時為什么要減去兩角？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．濾液細線的畫線原則是什么？待濾液干后，再重畫一到兩次的目的是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．為何濾液細線不能觸及層析液？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．濾紙條上色素帶的分布情況說明了什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(三)結(jié)合色素的吸收光譜分析實際問題1．冬季時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選紅色、藍色還是無色的大棚塑料薄膜？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．陰天時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，在功率相同的情況下，應(yīng)選擇什么顏色(“藍紫光和紅光”或“白光”)的照明燈為蔬菜補充光源？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________知識鏈接葉子為什么會變色新生的樹葉通常為綠色，這是由于新生葉子中主要含葉綠素與類胡蘿卜素，其中葉綠素含量多(約占3/4)，葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來的緣故。在春季與夏季，植物為了生長會產(chǎn)生大量的葉綠素進行光合作用，所以此時葉子多呈綠色。樹葉變黃是由于樹葉中的各種色素在秋季來臨之時會發(fā)生分解。樹葉中的營養(yǎng)會被重新分配給樹干與樹根，以備過冬。而葉綠素的分解速度比葉黃素等快很多，葉綠素迅速分解完，葉黃素的顏色顯露出來。因此秋季樹葉多呈黃色。而樹葉變紅則是因為當(dāng)溫度低于7℃時，樹葉中會生成花青素?；ㄇ嗨厥侵参锘ò曛兄饕娘@色物質(zhì)，如玫瑰、牡丹等。在樹葉落地后，樹葉中的各種色素會逐漸降解，這時殘留于葉中“單寧”的顏色——褐色便呈現(xiàn)出來，因此落葉最后呈褐色。1．某同學(xué)在進行“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，進行了以下操作：①將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無水乙醇后直接進行研磨；②將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鋼筆畫一條橫線；③為增強實驗效果，將濾液細線畫粗些；④將濾紙條畫有濾液細線的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細線浸入層析液中。該同學(xué)的操作有誤的是()A．① B．①②C．①②③ D．①②③④2．某實驗小組利用新鮮的綠葉為材料，進行綠葉中色素的提取與分離實驗，實驗結(jié)果如圖所示。請回答下列問題：(1)分離綠葉中的色素常用紙層析法，該方法的原理是________________________________________________________________________________________________________________。A、B是濾紙條上的標(biāo)記，根據(jù)實驗現(xiàn)象可知層析液最先所處的位置是________(填“A”或“B”)處。(2)在色素的提取與分離過程中，偶然發(fā)現(xiàn)某植株缺失第Ⅲ條色素帶。缺失第Ⅲ條色素帶的植株不能合成________，導(dǎo)致對________光的吸收能力明顯減弱。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用1．葉綠體的形態(tài)：一般呈扁平的________或________。2．葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖(1)結(jié)構(gòu)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(外表：①,內(nèi)部\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(②,③：由堆疊而成))))↓決定(2)功能：進行________的場所?！C明(3)恩格爾曼的實驗：需氧細菌只分布在______被光束照射的部位。3．葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(1)在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的__________。(2)在__________上和________________中，還有許多進行光合作用所必需的酶。任務(wù)二：分析葉綠體的功能1．實驗選擇水綿和需氧細菌作為實驗材料的優(yōu)點是：水綿的葉綠體呈__________分布，便于觀察；用需氧細菌可確定____________的部位。2．為何要除去小室中原有的空氣？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．在黑暗中用極細光束照射水綿有何巧妙之處？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下？________________________________________________________________________________________________________________________________________________5．由此實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．在恩格爾曼的第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________7．綜合上述分析，你認為葉綠體具有什么功能？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3.如圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述不正確的是()A．①具有選擇透過性B．吸收光能的色素分布在②上C．與光合作用有關(guān)的酶只分布在③中D．葉綠體具有雙層膜4.德國科學(xué)家恩格爾曼設(shè)計了一個實驗研究光合作用的吸收光譜。他將三棱鏡產(chǎn)生的散射光投射到絲狀水綿體上，并在水綿懸液中放入需氧細菌，觀察細菌的聚集情況(如圖所示)。他由實驗結(jié)果得出光合作用在紅光區(qū)和藍紫光區(qū)最強。這個實驗的思路是()A．細菌對不同的光反應(yīng)不一，細菌聚集多的地方，細菌光合作用強B．需氧細菌聚集多的地方，O2濃度高，水綿光合作用強C．需氧細菌聚集多的地方，產(chǎn)生的有機物多，水綿光合作用強D．需氧細菌大量消耗O2，使水綿的光合速率大幅度加快第2課時光合作用的原理[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.說明光合作用以及對它的認識過程。2.掌握光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化。1．光合作用的概念2．光合作用的反應(yīng)式化學(xué)反應(yīng)式：____________________________________________________________。3．探索光合作用原理的部分實驗時間/發(fā)現(xiàn)者內(nèi)容19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，____被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有________作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾(英國)在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下______________1941年魯賓、卡門(美國)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，H218O＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2，得出光合作用釋放的氧全部來自____1954、1957年阿爾農(nóng)(美國)在光照下，葉綠體可合成____，這一過程總是與____________相伴隨4.光合作用過程(1)光反應(yīng)階段①條件：____________。②場所：____________。③物質(zhì)變化a．將H2O分解為________，其中H＋與NADP＋結(jié)合形成NADPH。b．使ADP和Pi反應(yīng)形成______。④能量變化：將光能轉(zhuǎn)化為儲存在______________中的化學(xué)能。(2)暗反應(yīng)階段①條件：________都能進行。②場所：____________。③過程(卡爾文循環(huán))a．CO2的固定：C5＋CO2eq\o(→,\s\up7(酶))______。b．C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))(CH2O)＋C5。④能量變化：NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能變?yōu)開___________________。(3)光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供______________________________________________________，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供______________________________________________________。判斷正誤(1)植物在夜晚不能進行光反應(yīng)，只能進行暗反應(yīng)()(2)光合作用中ATP的移動方向是從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜()(3)光合作用中ADP的移動方向是從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜()(4)光合作用過程中產(chǎn)生的ATP可以為細胞內(nèi)的各項生命活動提供能量()(5)14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)()任務(wù)：分析光合作用原理的探索實驗1．建構(gòu)概念——光反應(yīng)資料11937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(1)根據(jù)資料1，嘗試補充完整希爾的實驗表達式。(2)希爾實驗可以證明O2來自H2O，能否確定O2全部來自H2O?________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)若要證明氧氣全部來自H2O或CO2，可采用什么方法？________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料21941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來源，他們用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成Heq\o\al(18,2)O和C18O2，然后進行了兩組實驗：(4)推測該實驗的實驗結(jié)果和結(jié)論。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料31954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實驗。在給葉綠體光照時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時，體系中就會有ATP的產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。(5)根據(jù)該實驗?zāi)憧梢缘贸鍪裁唇Y(jié)論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．建構(gòu)概念——暗反應(yīng)資料1光合作用的產(chǎn)物除了O2，還有糖類等有機物。20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文等用小球藻作實驗材料，利用同位素示蹤法追蹤了CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑。實驗處理為光照、提供14CO2；不同時間(幾十秒內(nèi)、幾秒內(nèi)、1秒以內(nèi))把小球藻放入煮沸的酒精中，立刻殺死小球藻再用紙層析分離，最后鑒定放射性物質(zhì)，結(jié)果為：①向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2，光照30秒后檢測產(chǎn)物，14C分布于多種化合物中，有C3、C5、C6等化合物。②在光照5秒后，卡爾文檢測到含有放射性的五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)。③光照時間為幾分之一秒時發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。(1)請據(jù)上述結(jié)果大致描述出CO2轉(zhuǎn)化成有機物的過程中C的轉(zhuǎn)移途徑。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料2卡爾文又通過實驗發(fā)現(xiàn)如果光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C3急劇減少而C5增加。(2)根據(jù)卡爾文的兩個實驗推測C3與C5之間的關(guān)系。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料31954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)的離體葉綠體實驗過程及結(jié)果如下：組別條件過程現(xiàn)象1黑暗提供CO2、NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)2黑暗提供CO2，不提供NADPH、ATP不產(chǎn)生(CH2O)3光照提供CO2，不提供NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)(3)通過對該實驗的分析，你可以得出什么結(jié)論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．列表比較光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的區(qū)別和聯(lián)系比較項目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別反應(yīng)場所反應(yīng)速度與光的關(guān)系必須在下進行不需要葉綠素和光，需要多種酶物質(zhì)變化①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋2H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH＋H＋③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量變化聯(lián)系①兩個反應(yīng)階段相輔相成，密切聯(lián)系：光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供；暗反應(yīng)推動光反應(yīng)，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供和NADP＋；②沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)因缺乏NADPH和ATP而無法進行；暗反應(yīng)受阻，光反應(yīng)因產(chǎn)物積累也不能正常進行?？梢?，二者相互制約1．光反應(yīng)的過程如圖為放大的類囊體薄膜結(jié)構(gòu)的模式圖。PSⅡ和PSⅠ是色素和一些蛋白形成的色素復(fù)合體，上面的色素可以吸收光能，分解水產(chǎn)生氧氣、氫離子和電子，有的膜蛋白用來傳遞氫離子，造成膜兩側(cè)氫離子具有濃度差；有的膜蛋白傳遞電子給NADP＋，在某種膜蛋白的催化下合成NADPH；還有的膜蛋白是ATP合成酶，利用膜兩側(cè)的氫離子濃度差催化合成ATP。同時，光能轉(zhuǎn)變成的化學(xué)能就儲存在了ATP和NADPH中。2．光合作用過程中元素的轉(zhuǎn)移途徑(1)光合作用過程中O元素的轉(zhuǎn)移途徑H218O→18O2；C18O2→C3→(CH218O)。(2)光合作用過程中C元素的轉(zhuǎn)移途徑14CO2→14C3→(14CH2O)＋14C5。3．來源—去路法分析物質(zhì)含量的變化(1)如圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原。當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：(2)光合作用過程中相關(guān)物質(zhì)的變化規(guī)律1．希爾從細胞中分離出葉綠體，并發(fā)現(xiàn)在沒有CO2時，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時使電子受體還原。希爾反應(yīng)是：H2O＋氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體＋1/2O2。在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)又發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體，不供給CO2時，既積累NADPH也積累ATP；進一步實驗，撤去光照，供給CO2，發(fā)現(xiàn)NADPH和ATP被消耗，并產(chǎn)生有機物。下列關(guān)于希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)的敘述，不正確的是()A．光合作用釋放的O2來自水而不是CO2B．NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上C．希爾反應(yīng)與CO2合成有機物的過程是兩個過程D．光合作用的光反應(yīng)過程為CO2合成有機物提供ATP和NADPH2．如圖是光合作用過程的圖解，其中A～G代表物質(zhì)，a、b、c代表生理過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．圖中a過程發(fā)生在類囊體薄膜上B．若光照突然停止，短時間內(nèi)葉綠體中F的含量會增加C．c過程是CO2固定，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中D．E接受C和NADPH釋放的能量并被NADPH還原第3課時光合作用原理的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.設(shè)計并實施實驗，探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響。2.關(guān)注光合作用原理的應(yīng)用。1．光合作用的強度(1)概念：簡單地說，就是指植物在________內(nèi)通過光合作用__________________。(2)意義：直接關(guān)系______________，研究影響光合作用強度的環(huán)境因素很有現(xiàn)實意義。2．探究光照強度對光合作用強度的影響的實驗3．影響光合作用強度的環(huán)境因素(1)確定依據(jù)：根據(jù)光合作用的反應(yīng)式可以知道，光合作用的原料——________，動力——________，都是影響光合作用強度的因素。因此，只要影響到原料、能量的供應(yīng)，都可能是影響光合作用強度的因素。(2)舉例分析：環(huán)境中CO2濃度，葉片氣孔開閉情況，都會因影響__________而影響光合作用的進行。葉綠體是光合作用的場所，影響葉綠體的______________的因素，如無機營養(yǎng)、病蟲害，也會影響光合作用強度。此外，光合作用需要眾多的酶參與，因此影響______的因素(如溫度)，也是影響因子。4．化能合成作用(1)概念：利用體外環(huán)境中的某些________氧化時所釋放的能量來制造________的合成作用。(2)實例硝化細菌eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量來源：將釋放的,能量,反應(yīng)物：,產(chǎn)物：))判斷正誤(1)植物的光合作用和細胞呼吸總是同時進行()(2)能進行光合作用的生物是自養(yǎng)生物()(3)自養(yǎng)生物都是利用光能把無機物轉(zhuǎn)變成有機物()任務(wù)：探究光照強度對光合作用強度的影響1．本實驗的自變量是什么？如何控制？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．本實驗的因變量是什么？檢測指標(biāo)是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．水中圓形小葉片在強、中、弱不同光照條件下，分別呈現(xiàn)上浮、沉到水底的狀況，原因及葉肉細胞的氣體交換圖分析如下：(1)在黑暗情況下，植物葉片__________，吸收________，產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水，所以葉片沉到水底。葉肉細胞氣體交換圖如圖：(2)在弱光下，此時的光合作用強度__________細胞呼吸強度，葉片中仍然沒有足夠的氧氣，葉片仍然沉到水底。葉肉細胞氣體交換圖如圖：(3)在中、強光下，葉片上浮，試分析其原因并在下圖中繪制葉肉細胞氣體交換圖。________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．請在下圖中繪制光照強度對光合作用強度的影響曲線。影響光合作用的因素及應(yīng)用(1)光照強度光是綠色植物光合作用的能量來源，光照強度直接影響光合速率。①原理：光直接影響光反應(yīng)階段，制約NADPH和ATP的生成，進而制約暗反應(yīng)階段。②曲線分析(如圖)在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光照強度的增強而加快，但當(dāng)光照強度增加到一定強度時，光合速率不再加快，甚至降低(細胞灼傷)。③生產(chǎn)應(yīng)用a．陰雨天適當(dāng)補充光照，及時對大棚除霜消霧。b．陰生植物的光補償點(光合速率等于呼吸速率時的光照強度)和光飽和點(光合速率最大時所對應(yīng)的最小光照強度)一般都比陽生植物低，注意間作套種時農(nóng)作物的種類搭配、林帶樹種的配置。(2)CO2濃度①原理：影響暗反應(yīng)階段，制約C3化合物的生成。②曲線分析：圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點都表示CO2飽和點(光合速率最大時所對應(yīng)的最小CO2濃度)。③應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”、增施農(nóng)家肥等措施增大CO2濃度，提高光合速率。(3)溫度①原理：溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合速率。②應(yīng)用：冬季溫室栽培，白天可適當(dāng)提高溫度，晚上可適當(dāng)降低溫度，以降低細胞呼吸消耗有機物。(4)光質(zhì)①原理：光合作用強度與光質(zhì)(不同波長的光)有關(guān)，在可見光光譜的范圍內(nèi)，不同波長的光下，光合作用效率是不同的。白光為復(fù)合光，光合作用能力最強。紅光、藍紫光下植物的光合作用強度較大，綠光下植物的光合作用強度最弱。②應(yīng)用：無色透明的塑料薄膜，日光中各色光均能透過，有色塑料薄膜主要透過同色光，所以溫室大棚用無色塑料薄膜最有效。葉綠素對綠光吸收最少，因此溫室大棚用綠色塑料薄膜，植物的光合效率最低。(5)水分和無機鹽①原理：缺水時氣孔導(dǎo)度下降，影響CO2進入葉肉細胞；葉片淀粉水解減弱，糖類堆積，光合產(chǎn)物輸出減慢。因此，植物體水分減少使光合速率下降。N是各種酶以及NADPH和ATP的重要組成成分；P是NADPH和ATP的重要組成成分；Mg是葉綠素的重要組成成分；K對光合產(chǎn)物的運輸和轉(zhuǎn)化起促進作用。②應(yīng)用：預(yù)防干旱，合理灌溉；合理施肥，由于肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，施肥的同時，往往需要適當(dāng)?shù)臐菜?6)葉齡和葉面積①葉齡葉片由小到大的過程中，葉面積逐漸增大，葉肉細胞中的葉綠體逐漸增多，光合色素逐漸增加，光合作用效率不斷增強。生長到一定程度，葉片面積和光合色素等達到穩(wěn)定狀態(tài)，光合作用效率也基本穩(wěn)定。伴隨著葉片的衰老，部分色素遭到破壞，光合作用效率下降。②葉面積隨著葉面積指數(shù)的增大，進行光合作用和細胞呼吸的葉面積增加，但葉面積指數(shù)增大到一定值后，由于葉片的相互遮擋，進行光合作用的葉面積不再增大，而進行細胞呼吸的葉面積仍在增大，從而使細胞呼吸有機物的消耗量大于光合作用有機物的生成量，所以有機物的積累量不斷降低。③農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的啟示：a.合理密植(增加光合作用面積)；b.適當(dāng)間苗(“套種間作”講的就是這個方面)；c.修剪以增加有效光合作用面積；d.適當(dāng)摘除老葉。(7)多因子變量對光合速率的影響①曲線分析P點：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。Q點：橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速率的主要因子，影響因素主要為各曲線所表示的因子。②應(yīng)用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同時適當(dāng)增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當(dāng)溫度適宜時，可適當(dāng)增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。1．用高速離心機打碎小球藻細胞，獲得可以進行光合作用的離體葉綠體，進行如圖所示的實驗，下列敘述不正確的是()A．離體的葉綠體中能合成糖類B．碳酸氫鈉所起的作用是提供二氧化碳C．燒杯中的液體改為氫氧化鈉會導(dǎo)致該實驗無糖類產(chǎn)生D．燈與錐形瓶之間的距離不影響光合作用的強度2.影響綠色植物光合作用的外界因素有光照強度、CO2濃度、溫度等，內(nèi)部因素有酶的活性、色素的數(shù)量、C5的含量等。請據(jù)圖分析，回答下列問題：(1)如果橫坐標(biāo)代表光照強度，其影響光合速率主要是影響光合作用的________階段，在最適溫度下，當(dāng)光合作用強度達到最大值時，此時內(nèi)部限制性因素最可能是______________。若陰生植物的光合作用曲線為c，則陽生植物的光合作用曲線最可能是_____________。(2)如果橫坐標(biāo)代表溫度，溫度主要通過影響__________來影響光合速率。(3)如果橫坐標(biāo)代表CO2的濃度，其影響光合作用主要是影響________的產(chǎn)生，此時內(nèi)部限制性因素最可能是________________。(4)若將某植物葉片在25℃條件下暗處理1小時，該葉片質(zhì)量(主要是葡萄糖)減少了2mg，之后立即光照1小時，經(jīng)稱重，光照后比暗處理前質(zhì)量增加了5mg。該葉片光照1小時產(chǎn)生的總光合作用量為________mg。與酶促反應(yīng)速率有關(guān)的曲線分析1．底物濃度影響酶促反應(yīng)速率曲線的分析(1)底物濃度較低時，酶促反應(yīng)速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而加快。(2)當(dāng)所有的酶都與底物結(jié)合后，再增加底物濃度，酶促反應(yīng)速率不再加快(此時限制酶促反應(yīng)速率的因素是酶的數(shù)量)。2．酶濃度影響酶促反應(yīng)速率曲線的分析在有足夠底物且不受其他因素影響的情況下，酶促