光合作用与细胞呼吸

1、与细胞呼吸一、光合作用的发现： 人类对光合作用的认识经历了一个漫长的阶段，大约用了 近200多年的时间，才对光合作用的生理过程有了一些认识。18世纪中期以前，人们一直认为植物体内全部营养来自土 壤，并不认为能从空气中获得什么。1771年，英国科学家普 利斯特通过实验指出植物可以更新空气。1864年，德国科学 家萨克斯通过实验成功的证明了绿色叶片在光合作用中产生 淀粉。1880年，德国科学家恩吉尔曼设计实验证明叶绿体是 进行光合作用的场所，氧由叶绿体释放出来。20世纪30年代 美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用 释放的氧全部来自水。在以后的研究中对光合作用的机理有了更深入的了解， 相信在21世纪光合作用的研究将对解决人类的粮食、能源、 环境等问题做出更大的贡献。色素的种类颜 色含 量溶解 度扩散 速度吸收光 的颜色作 用 叶绿素 （占总 量的3/4 ）叶绿素a C55H72O5N4Mg蓝 绿最 多较低较慢红橙光 蓝紫光吸 收 传 递 转 化 光 能叶绿素b C55H70O6N4Mg黄 绿较 多最低最慢类胡萝 卜素（ 占总量 的1/4）胡萝卜素橙 黄最 少最高最快 蓝紫光

2、叶黄素黄 色较 少较高较快叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素例题：对海洋岩礁上的藻类植物调查时发 现，一般在浅水处生长着绿藻，稍深处是褐藻 ，再深一些的水域中则以红藻为主，直接影响 海洋中藻类植物分布的主要因素是（ ） A阳光 B温度 C海水含盐量 D海水含氧量解析：影响海洋植物分布的因素主要是阳 光，不同颜色的光，对海水的穿透能不同，蓝 紫光的穿透能力最强，红光穿透能力最弱，故 深一些的水域内生长着红藻（主要吸收蓝紫光 ）。答案：A三、光合作用的过程光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换光光光光OO2 2HH2 2OOe eHH+ +NADPNADP+ +NADPHNADPHADP+PiADP+PiATPATP(CH(CH2 2O)O)COCO2 2反应阶段能量变化物质变化光反应暗反应光能光能转化成转化成电能电能水在光下分解水在光下分解电能电能转换成转换成活跃活跃 的化学能的化学能NADPHNADPH的形成的形成 ATPATP的形成的形成COCO2 2的固定的固定COCO2 2还原及糖类还原及糖类 等有机物的形成等有机物的形成活跃的化学能转活跃的化学能转 换成换成稳定化学能稳定化学能光

3、能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换难点/热点光合作用中的光反应和暗反应的区别和联系：比较项较项 目光反应应暗反应应区别别反应应性质质 反应场应场 所 必需条件 物质变质变 化能量变变化联联 系光化学反应一般的酶促反应多种酶叶绿体的基质中叶绿体囊状结构CO2的固定、C3的还原、 C5的再生水的光解 ATP的形成光、色素、酶1、光反应是暗反应的基础，暗反应是光反应的继续。光能-活跃的化学能活跃的化学能 -稳定的化学能2、光反应为暗反应提供了NADPH和ATP。 3、暗反应利用光反应的NADPH和ATP进行C3的还原。完成了自然界中规模巨大的物质转变，为绿色 植物本身及为人类和动物直接或间接地制造了 有机物。物质来源（绿色工厂）完成了自然界中规模巨大的能量转变，是一 切生物所需能量的最终来源。 能量来源（能量转换器）四、光合作用的意义氧气来源（空气净化器）从根本上改变了地球环境，并不断净化环境， 保持大气中O2和CO2含量的基本稳定。三个来源对生物的进化具有重要意义。30亿20亿年前，蓝藻制造O2，使进行有 氧呼吸的生物得以发生和发展。O2可形成O3，可滤去紫外线，减轻其对生 物的破坏，

4、使水生生物开始逐渐在陆地生活， 进而形成广泛分布的各种动植物。一个进化五、影响光合作用因素五、影响光合作用因素6CO2 +12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2原 料条 件产 物怎样才能提高光 合作用效率？请 同学们讨论。增加CO2 浓度增加水分供给延长光照时间增加矿质元素增强光照强度增加光照面积提高栽培植物产量的途径延长光合作用的时间：延长全年内单位 土地面积上绿色植物进行光合作用的时间。通 过轮作、间作套种等措施，就能在一年内巧妙 地搭配作物，从时间和空间上更好地利用光能 。如在前茬作物旺盛生长时，即在行间播种或 栽植后茬作物，这样当前茬作物收获时，后茬 作物已长大。如麦套棉、豆套薯、粮菜果蔬间 混套种等有不少成功的经验。在小面积的栽培试验中，或要加速重要的 材料与品种的繁殖时，可采用生物灯或日光灯 作人工光源，以延长照光时间。 1、光能的合理利用（提高光能利用率）增加光合作用的面积：如改变株型、合理 密植等。近年来国内外培育出的水稻、小麦、玉米等高 产新品种，差不多都是秆矮，叶挺而厚。种植此类 品种可增加密植程度，并耐肥抗倒，因而能提高光 能利用率。合理密植，就是使

5、栽培植物群体得到合理发展 ，使之有最适的光合面积，最高的光能利用率，并 获得最高收获量的种植密度。种植过密，一方面下 层叶子受到光照少，成为消费器官；另一方面，通 风不良，造成冠层内CO2浓度过低而影响光合速率 ；此外，密度过大，还易造成病害与倒伏，使产量 大减。 2、保持适宜的环境温度（提高光合作用效率）叶绿素的生物合成、光反应和暗反 应是一系列酶促反应，受温度影响。叶 绿素形成的最低温度约2，最适温度约 30,最高温度约40。秋天叶子变黄和 早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制 叶绿素形成有关。高温下叶绿素分解大 于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一 天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素 解体慢，这也是低温保鲜的原因之一。 大田作物间的CO2浓度虽然目前还难以 人为控制(主要靠自然通风来提供)，然而， 通过增施有机肥，实行秸秆还田，促进微生 物分解有机物释放CO2以及深施碳酸氢铵(含 有50%CO2)等措施，也能提高冠层内的CO2 浓度。在大棚和玻璃温室内，可通过CO2发生 器(燃烧石油)，或石灰石加废酸的化学反应 ，或直接施放CO2气体进行CO2施肥。3、适当提高二氧化碳浓度例题：下图

6、是一个研究光合作用过程的实 验，实验前溶液中加入ADP，磷酸盐、叶绿体 等，实验时按图示控制进行，并不断测定有机 物合成率，用此数据绘成曲线。请你用已学的 光合作用知识，解释曲线形成的原因。有机物合成率光照、 无CO2黑暗、 有CO2时间因为没有 CO2，只进行光 反应，所以无 有机物积累因为AB段 为暗反应提供 了ATP和H， 加之CO2供给 ，暗反应能够 进行，有 机物 合成率上升因无光不 能进行光反应 ，随着光反应 产物的消耗， 暗反应逐渐减 弱，有机物合 成率逐渐降低CDABAB段BC段CD段2、有关光合作用的计算难点热点注意以下几条基本原理： （1）有光和无光条件下，植物都进行呼吸作用 （2）光合作用实际产氧量 = 实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量 （3）光合作用实际CO2消耗量 = 实测的CO2消耗量 + 呼吸作用CO2释放量（5）计算时，应该先列出光合作用和呼吸作用的反应时，然后列出方程予以计算。（4）光合作用葡萄糖净生产量 = 实际光合作用葡萄糖生产量 - 呼吸作用葡萄糖消耗量。CO2吸收量 OCO2 释 放 量光照强度ABC在黑暗中呼吸所放出的CO2光补偿点光饱和点净

7、光合量总光合量阳生植物阴生植物难点热点3、识图衡量光合作用强弱的指标是光合速率。光 合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收 CO2毫克数表示。一般测定光合速率的方法 都没有把叶子的呼吸作用考虑在内。所以测 定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差 数，叫做表观光合速率或净光合速率。一般 所说的光合速率就是指净光合速率。真正光合速率表观光合速率呼吸速率释放能量生命活动有氧呼吸分解有机物呼吸 （吸入氧气）无氧呼吸细胞呼吸细胞呼吸一、细胞呼吸的概念细胞呼吸是生物体内的有机物在细胞内经 过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其 他产物,并且释放能量的总过程。又叫生物氧 化。 二、细胞呼吸的类型二、细胞呼吸的类型（一）有氧呼吸（二）无氧呼吸（一）有氧呼吸热量24H6CO2ATPATP12H2O热量酶 热量ATP有氧呼吸过程有氧呼吸过程第一阶段 发生在细胞质基质中第二阶段 发生在线粒体中第三阶段 发生在线粒体中6O26H2O丙酮酸 2C3H4O34H葡萄糖 C6H12O6酶20H有氧呼吸主要场所：能量去向：1mol C6H12O6彻底氧化分解共释放 2870kJ的能量一部分以热能形式散失(1709k

8、J/mol约60%)另一部分转移到ATP中(1161kJ/mol,约40%) 总反应式：概念：细胞在O2的参与下，通过酶的催化作用，把糖 类等有机物彻底氧化分解，产生出CO2和H2O， 同时释放出大量能量的过程。C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量酶小结小结线粒体（二）无氧呼吸的过程与有氧呼吸第一阶段相同葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4H + 能量场所：细胞质基质（少量） 2CH3COCOOH丙酮酸不彻底分解场所：细胞质基质 CH3COCOOH酶C3H6O3(乳酸)+ 能量A.乳酸例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃 薯块茎、甜菜块根等）CH3COCOOHC2H5OH(酒精)+ 2CO2 + 能量B.酒精例：大多数植物、酵母菌酶有氧呼吸与无氧呼吸过程的联系有氧呼吸与无氧呼吸过程的联系葡萄糖丙酮酸有氧条件 (线粒体)无氧条件 (细胞质的基质中)CO2+H2O+能量(大量)C2H5OH(酒精)+CO2+能量(少量)C3H6O3(乳酸)+能量(少量)(细胞质的基质)（1）从葡萄糖到丙酮酸，这个阶段完全相同。（2）从丙酮酸开始沿着不同渠道形成不同产物。

9、C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量38ATP热能2870KJ1161KJ1709KJC6H12O6酶酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量2C3H6O3（乳酸）+能量226KJ196.65KJC6H12O6有氧呼吸无氧呼吸2ATP热能 61.08KJ135.57KJ2ATP热能 61.08KJ164.92KJ（三）、有氧呼吸与无氧呼吸的区别有氧呼吸无氧呼吸 呼吸场所 是否需氧分解产物释放能量主要在线粒体内 需氧分子参加CO2 H2O较多能量细胞质基质内 不需氧分子参加C3H603较少能量CO2C2H5OH有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处： 1都在细胞质内,由葡萄糖的先分解成丙酮酸 2都是在酶的催化下进行的； 3都有能量释放。细胞呼吸意义细胞呼吸意义 1、为生命活动提供能量2、为体内其他化合物合成提供原料O NH2 CH3CCOOHCH3CHCOOH丙酮酸丙氨酸矿质元素吸收呼吸作用能 量热能 散失能量 转移ATPADPPi能 量细胞分裂生长发育肌肉收缩神经冲动的传导C6H12O6CO2H2O细胞呼吸的中间产物丙酮酸，在酶的作用下，可以转化为 甘油、氨基酸、色素、植物激素等各类物质。影响细胞呼吸的外界因素主要有：温度、氧气、二氧化碳、机 械损伤等病害。（1）温度对细胞呼吸的影响主要是对呼吸酶的活性的影响。细胞呼吸对温度的变化很敏感 ，最适温度一般为2530 ，在最低点和最适点之间，呼吸 速率随温度的升高而加快，超过最适点，呼吸速率将随温度的 升高而下降。（2）氧气对细胞呼吸的影响氧气是有氧呼吸所必须的，而对无氧呼吸有抑制作用。氧 气浓度在一定范围内会促进有氧呼吸的增加，在氧分压较低时 ，呼吸强度与氧分压成正比，即细胞呼吸随着氧分压的增加而 增加。氧分压增至一定程度时，对细胞呼吸就没有促进作用， 此时的氧分压为氧饱和点。（3）二氧化碳对细胞呼吸的影响CO2是细胞呼吸的最终产物，对细胞呼吸有很大影响。超 过大气正常含量的高浓度CO2使呼吸速率显著降低。当CO2浓 度有所增高时，不仅抑制有氧呼吸，对无氧

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