“细胞呼吸光合作用”重点知识梳理

“呼吸作用、光合作用”重点知识整理细胞呼吸一、呼吸作用过程1、有氧呼吸阶段场所物质变化产能情况第一阶段细胞质基质少量能量第二阶段线粒体基质少量能量第三阶段线粒体内膜大量能量总反应式及物质转移：2、无氧呼吸阶段场所物质变化产能情况第一阶段细胞质基质少量能量第二阶段不产能二、细胞呼吸的能量变化有氧呼吸与无氧呼吸的比较：有氧呼吸无氧呼吸不同点场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件O2和酶酶产物CO2和H2OC2H5OH和CO2或乳酸能量大量能量少量能量相同点实质分解有机物，释放能量联系第一阶段的场所及转变过程相同三、影响呼吸作用的因素：1、温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。2、氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。★当CO2释放总量最少时，生物呼吸作用最弱，最宜存放。3、CO2：增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。C6H12O62丙酮酸+4[H]+能量酶2丙酮酸+6H2O6CO2+20[H]+能量酶24[H]+6O212H2O+能量酶乳酸发酵：C6H12O62C3H6O3+能量酶酒精发酵：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶有机物中稳定的化学能酶热能（较多）ATP中活跃的化学能光合作用一、“绿叶中色素的提取和分离”实验中滤纸条上色素分布1、提取色素的原理：色素可以溶解在有机溶剂中。2、分离色素的原理：色素在层析液中的溶解度不同。二、光合作用过程1、光合作用中光反应和暗反应的比较2、总反应式：3、物质转移（以生成葡萄糖为例）：研究方法：同位素示踪法/同位素标记法(例：证明氧气来源于水)比较项目光反应暗反应反应场所类囊体薄膜叶绿体基质能量变化光能——→活跃化学能活跃化学能——→稳定化学能物质变化H2O——→[H]＋O2ATP＋Pi——→ATPC5+CO2——→2C22C2—→C5+(CH2O)反应物H2O、ADP、PiCO2、ATP、[H]反应产物O2、ATP、[H]（CH2O）、ADP、Pi、H2O反应条件需光、色素、酶酶反应时间有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）胡萝卜素：橙黄色叶黄素：黄色叶绿素a：蓝绿色叶绿素b：黄绿色叶绿体中的色素叶绿素（含量约占3/4）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）含量排名：1234主要吸收：蓝紫光和红光主要吸收：蓝紫光叶绿体中的色素光能水在光下分解H2OO2[H]ATPADP+Pi酶供能供氢酶2C3CO2还原固定多种酶参加催化C5(CH2O)光反应阶段暗反应阶段CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体光能叶绿体6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O三、光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响[H]ATPO2产生量C3C5(CH2O)光照强→弱CO2供应不变减少减少减少上升下降减少光照弱→强CO2供应不变增多增多增多下降上升增加光照不变CO2供应减少相对增加相对增加减少下降上升相对减少光照不变CO2供应增加相对减少相对减少增加上升下降相对增加四、专有名词辨析1、实际光合作用速率（强度）：真正的光合作用强度。衡量量：O2产生量、CO2消耗量、有机物制造量。2、净光合作用速率（强度）：表现光合作用速率，可直接测得。衡量量：O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量。3、呼吸作用速率：衡量量：O2消耗量、CO2产生量、有机物消耗量。五、环境因素对光合作用强度的影响1、光照强度光补偿点时，光合作用强度主要是受光反应产物（光照强度）的限制。光饱和点时，光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。光补偿点在不同的植物是不一样的，一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高（右移），光饱和点也是阳生植物高于阴生植物（右上移）。2、CO2浓度3、温度光照强度CO2吸收（O2释放）CO2释放（O2吸收）细胞呼吸强度光合作用强度等于细胞呼吸强度（光补偿点）光饱和点光照强度光合作用强度吸收CO2放出CO2CO2浓度光合作用强度等于细胞呼吸强度（CO2补偿点）CO2饱和点CO2浓度光合作用强度光合速率温度/℃1020304050★高中生物反应式：1、光合作用2、有氧呼吸3、酒精发酵4、乳酸发酵细胞呼吸和光合作用的关系（1）黑暗（2）光合作用强度=呼吸作用强度光合作用难点问题剖析一、光合作用强度随光照强度的变化曲线中关键点的移动问题（1）改变温度例1：已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃。图1表示该植物在25℃时光合强度与光照强度的关系。若将温度提高到30℃（原来光照强度和CO2浓度不变，），从理论上分析，图中相应点的移动应该是（C）A、a点上移，b点左移，m值增加B、a点下移，b点左移，m值不变C、a点下移，b点右移，m值下降D、a点下移，b点不移，m值上升。解析：a点表示无光照条件下呼吸作用强度；B点表示在b光照强度下光合强度等于呼吸强度；m点表示达到一定光照强度时，光照强度不再是光合强度的限制因素，某植物光合强度达到最大值以后不再随着光照强度的增强而增强。当温度由25℃升高到30℃时，酶的活性要发生变化。a点：下移。呼吸作用相关酶达到最适温度，酶活性上升，呼吸强度加强。b点：右移。想维持光合作用强度等于细胞呼吸强度，必然要加大光照强度提高光合作用强度。（3）光合作用强度﹥呼吸作用强度（4）光合作用强度﹤呼吸作用强度CO2CO2吸收O2O2消耗产生释放产生消耗CO2O2CO2O2吸收释放产生产生消耗消耗CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶C6H12O62C3H6O3+能量酶m点：下移。如果不改变光照强度，则净光合强度（净光合作用强度=光合强度-呼吸强度）必然要减小，整个变化曲线要下移。（2）改变CO2浓度a点：不移动。因为CO2浓度的适当提升，不会抑止呼吸作用。b点：不移动。由于曲线上升阶段光照强度是限制因素，产生ATP和[H]量一定，还原C3化合物的量确定，光合作用强度不变。m点：右上方移动。曲线达到平衡后，此时光照强度较高，合成的ATP、[H]是充足的，对光照强度不再是限制因素。CO2浓度升高有利于CO2固定的加强，用于还原的C3化合物增多，光合作用强度增强；而呼吸作用基本不变，光合强度与呼吸强度差值增大，那么m点升高。二、中间产物含量变化问题例2：如图是一晴朗夏日某植物的光合作用强度随时间变化的曲线图，C点与B点比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和[H]的含量发生的变化依次是（C）A．升升升升B．降降降降C．降升升升D．升升降降解析：题中所示曲线是非常典型的“双峰型曲线”。在曲线中的B点与D点之间，光合作用强度有一次短暂的下降，这是因为在夏季正午，植物为防止水分过分蒸腾而关闭气孔，从而导致细胞间隙的CO2浓度降低，光合速率相对减小。模型中C3的含量与C5化合物的含量可分别视作一个“仓库”。于是分析它们的含量变化，就只需要分别去比较其“来源”和“去路”变化值的大小。因为C点对应的CO2浓度低于B点，在短时间内固定反应变慢，还原反应基本不变，从而导致C3含量降低，C5含量升高。随着时间的推移，C3含量持续的下降会引起还原反应相应变慢，从而导致对[H]和ATP的消耗量减少，故[H]和ATP的含量均升高。三、总光合速速率与净光合速率计算问题例3：有一位科学家做了这样一个实验，将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来，在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量（图A）和呼吸作用中CO2的释放量（图B）。（1）当光照强度为8千勒克斯的条件，温度为15℃的条件下，离体叶绿体的光合作用强度是___________μg／h/10g，温度为30℃的条件下的叶肉细胞既不吸收CO2，也不释放CO2，此时的光照强度应为___________千勒克斯。（2）假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在温度为30℃，光照强度为8000勒克斯下照光10h后，再移到温度也为30℃的暗处，此10克叶肉组织24h能积累的葡萄糖是_______μg。如果黑暗条件下的温度平均为15℃，则10克叶肉组织合成的葡萄糖是_______μg。答案：（1）41．5（2）3054．5解析：由题可知，实验数据是在离体条件下测得的。离体的叶绿体只进行光合作用，故其光合作用中CO2的吸收量表示总（实际）光合速率；离体的线粒体主要进行呼吸作用，故其呼吸作用中CO2的释放量表示呼吸速率。总光合速率与呼吸速率的关系可表示为：总（实际）光合速率=净（表观）光合速率+呼吸速率。这个关系式有三个衍生式：光合作用实际产生的O2量=净释放的O2量+呼吸作用消耗的O2量；光合作用实际消耗的CO2量=净消耗的CO2量+呼吸作用产生的CO2量；光合作用合成的葡萄糖量=积累的葡萄糖量+呼吸作用分解的葡萄糖量。（1）叶肉细胞既不吸收CO2，也不释放CO2时，应是总光合速率等于呼吸速率，在坐标中找到使两者相等的点即可。（2）需要正确区分“积累的葡萄糖”与“合成的葡萄糖”。积累的葡萄糖表示的是光合作用净合成量，依题意可求得CO2的净释放量为：（8×10－24×1．5）=44μg。因为吸收6molCO2产生1mol葡萄糖(CO2的分子量是44，葡萄糖的分子量为180)，所以求得积累的葡萄糖为（44×180）÷（44×6）＝30μg。合成的葡萄糖表示的是光合作用总合成量，故不需考虑呼吸作用消耗的葡萄糖，依题意求得合成的葡萄糖是（8×10×180）÷（44×6）=54．5μg。高考真题再现呼吸作用（2013新课标卷II）3．下列与各生物呼吸有关的叙述，错误的是A.肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸B.与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码C.破伤风杆菌适宜生活在有氧的环境中D.有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用的产物不同【答案】：C(2013安徽卷)3.右图为第10粒水稻种子在成熟过程中于物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确．．．的是A．种子干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛B．种子成熟后期自由水减少，呼吸速率下降C．种子成熟后期脱落酸含量较高，呼吸速率下降D．种子呼吸速率下降有利于干物质合成【答案】D（2013江苏卷）17.将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀aB.经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况C.实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查D.改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通【答案】B（2013海南卷）9.在温度、光照能适宜条件下，将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析，合理的是A.缺乏胚芽生长所必需的营养物质B.不能通过光合作用合成有机物C.呼吸作用产生的能量均以热能释放D.呼吸作用的产物对其产生毒害作用【答案】D2013海南卷）2.关于细胞代谢的叙述，错误的是A.无氧呼吸能产生ATP，但没有[H]的生成过程B.有氧呼吸过程中产生的[H]可在线粒体内氧化生成水C.某些微生物可利用氧化无机物产生的能量合成有机物D.光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂【答案】A（2013山东卷）25、（10分）大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图（1）阶段Ⅰ和Ⅲ大豆种子的鲜重增加明显，阶段Ⅰ中，水进入种子胚细胞的穿（跨）膜运输方式为。阶段Ⅲ中，种子胚细胞内水的主要存在形式是。（2）阶段Ⅱ期间，大豆种子胚细胞合成的解除种子休眠，促进种子萌发。阶段Ⅲ中根向地生长的原因是分布不均，使根的近地侧生长受到。（3）若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与吸收CO2的体积比为1:3，则此时种子胚细胞的无氧