光合作用和呼吸作用知识总结

光合作用和呼吸作用学案考试大纲解读直击考纲考纲解读1、酶在代谢中的作用掌握酶的本质、作用、特性、及影响酶活性的因素2、ATP在能量代谢中的作用了解ATP化学组成及特点；掌握ATP与ATP的相互转化；能解释ATP在能量代谢中的作用3、细胞呼吸掌握细胞呼吸的原理、过程及影响细胞呼吸的环境因素4、光合色素的作用及提取与分离了解光合色素的种类和作用，理解提取和分离叶绿体色素的原理并正确的进行试验5、光合作用的基本过程理解光反应和暗反应的场所、过程、物质、和能量的变化及二者的关系6、影响光合速率的环境因素掌握影响光合速率的环境因素，并能将原理运用于农业生产实践7、光合作用和细胞呼吸的关系掌握光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化知识框架重难点突破一、酶1、酶的化学本质及作用酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA①酶未必都是蛋白质；未必均能与双缩脲试剂发生紫色反应；其合成原料未必都是氨基酸；其合成场所未必都是核糖体②酶未必只在细胞内发挥作用（如消化酶）③酶一定只能起催化作用（无其他功能）2、酶的特性⑴．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。⑵．专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。⑶．作用条件较温和①最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。②过酸、过碱或高温下，酶失活。3、与酶有关的实验设计实验名称实验组对照组实验组衡量标准验证酶是蛋白质待测酶液＋双缩脲试剂已知蛋白液＋双缩脲试剂是否出现紫色验证酶具有催化作用底物＋相应酶液底物＋等量蒸馏水底物是否被分解验证酶的专一性底物＋相应酶液另一底物＋相同酶液底物是否被分解验证酶具有高效性底物＋相应酶液底物＋无机催化剂底物分解速度探索酶的适宜温度(或pH)温度(或pH)梯度下的同一温度(或pH)处理后的底物和酶混合底物的分解速度或底物的剩余量二．与酶有关的曲线分析1．表示酶高效性的曲线分析：(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点2．表示酶专一性的曲线分析：加入酶B的反应速率与无酶A或空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。3．影响酶活性的曲线分析：(1)甲、乙曲线表明：①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。②过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。(2)从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响分析：(1)在其他条件适宜，酶量一定条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。(2)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。二、细胞的能量通货——ATP1．ATP的结构和功能(1)ATP分子结构简式ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其结构简式是A—P～P～P，(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)各字母代表的含义：A——腺苷(腺嘌呤＋核糖)；P——磷酸基团；～——高能磷酸键。(2)ATP的功能:细胞内的一种高能磷酸化合物，直接给细胞生命活动提供能量2．ATP与ADP的相互转化⑴ATP与ADP的相互转化三、ATP的主要来源----细胞呼吸1、有氧呼吸和无氧呼吸过程对比2、反应式对比3、影响细胞呼吸的因素影响呼吸作用的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等，其中主要是温度。现在简单谈谈这些因素的影响及其在生产实践中的应用。1.温度呼吸作用在最适温度（25℃~35℃）时最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸作用受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，可达到提高产量的目的。2.氧气浓度在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以下时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。生活中常利用降低氧气浓度能抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜水果的保鲜时间。但是，在完全无氧的情况下，无氧呼吸强，分解的有机物也较多，一样不利于蔬菜水果的保质、保鲜，所以一般采用低氧（5%）保存，此时有氧呼吸较弱，而无氧呼吸又受到抑制。无土栽培通入空气，农耕松土等都是为了增加氧气的含量，加强根部的有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。3.二氧化碳浓度CO2是呼吸作用产生的，从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。在密闭的地窖中，氧气浓度低，CO2浓度较高，抑制细胞的呼吸作用，使整个器官的代谢水平降低，有利于保存蔬菜水果。4.含水量呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢加强。粮油种子的贮藏，必须降低含水量，使种子处于风干状态，从而使呼吸作用降至最低，以减少有机物消耗。如果种子含水量过高，呼吸作用加强，使贮藏的种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸作用，使种子的品质变坏。四、光合作用1．光合作用的过程分析4、分析：光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影响当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下：(1)光照强→弱CO2供应不变――→光反应减弱[H]减少ATP减少――→暗反应C3还原减弱CO2固定仍正常进行―→C3含量上升C5含量下降―→（CH2O）合成量减少即：停止光照(强→弱)时，[H]↓，ATP↓，C3↑，C5↓，(CH2O)↓。(2)同理：突然增强光照时，[H]↑，ATP↑，C3↓，C5↑，(CH2O)↑。(3)光照不变减少CO2供应――→暗反应CO2固定减弱C3还原仍正常进行―→C3含量下降C5含量上升―→[H]相对增加ATP相对增加―→（CH2O）合成量相对减少即：停止(减少)CO2供应时，C3↓，C5↑，[H]↑，ATP↑，(CH2O)↓。(4)同理：突然增加CO2供应时，C3↑，C5↓，[H]↓，ATP↓，(CH2O)↑。五、影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用（一）内部因素对光合作用速率的影响1．同一植物的不同生长发育阶段曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。2．同一叶片的不同生长发育时期曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿素含量不断增加，光合速率增大；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。（二）单因子变量对光合作用的影响(外界因素)1．光照——光合作用的动力①光照时间越长，产生的光合产物越多。②光质，由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不一样，建温室时，选用无色透明的的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。曲线分析：A点。A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表示此时的呼吸强度。AB段表明光照强度加强，光合作用速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度＝细胞呼吸强度，B点对应的光照强度称为光补偿点。BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点对应的光照强度称为光饱和点。应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律：①呼吸速率增加，CO2(光)补偿点右移呼吸速率减小，CO2(光)补偿点左移②呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降，CO2(光)补偿点右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点左移2．光照面积曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。3．CO2浓度曲线分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。应用：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。4．必需矿质元素曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。5．温度曲线分析：温度主要是通过影响影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。（三）多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素)曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。应用：温室栽培时，在一定光照强度下白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。易错易混点3、光合作用与呼吸作用的区别4、光合作用和呼吸作用在[H]和ATP方面比较