第三讲 第3课时 光合作用与细胞呼吸的关系(高中一轮复习)

第3课时光合作用与细胞呼吸的关系光合作用与细胞呼吸物质和能量转化关系1．过程图解2．物质转化关系(1)元素转移途径：C元素：CO2――――→暗反应CH2O―――→有氧呼吸Ⅰ丙酮酸―――→有氧呼吸ⅡCO2O元素：H2O――――→光反应O2――――――→有氧呼吸ⅢH2OH元素：H2O――――→光反应[H]―――→暗反应CH2O―――――→有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ[H]―――→有氧呼吸ⅢH2O(2)[H]的来源和去路比较：3．能量转化关系(1)能量形式的转变：(2)ATP的来源与去路比较：迷点·误点|光合作用与呼吸作用中的两点不同(1)光合作用和细胞呼吸中[H]不同：光合作用中的[H]为NADPH，细胞呼吸中[H]为NADH。(2)光合作用和细胞呼吸中H2O的产生与消耗不同：光合作用过程在叶绿体类囊体膜上消耗H2O，在叶绿体基质中产生H2O；有氧呼吸过程在线粒体基质中(第二阶段)消耗H2O，在线粒体内膜上(第三阶段)产生H2O。迷点·误点|光合作用中的几种能量关系(1)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。(2)光反应产生的ATP只用于C3的还原，不用于植物体的其他生命活动。(3)C3还原消耗的能量不只来自于ATP，还可由NADPH提供。光合速率、呼吸速率及其相互关系1．真正光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。(2)绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。2．植物“三率”的判断方法(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。(2)根据关键词判定：制造量、产生量积累量消耗量(黑暗)有机物产生量释放量吸收量(黑暗)O2利用量、固定量、消耗量吸收量释放量(黑暗)CO2真正(总)光合速率净光合速率呼吸速率检测指标迷点·误点|对光合作用和呼吸作用曲线交点的认识误区(1)两曲线的交点并不都表示光合速率＝呼吸速率，总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。(2)光补偿点时，光合速率＝呼吸速率是对整个植物体而言的，即能进行光合作用的细胞与所有细胞的呼吸作用相等，而对于叶肉细胞而言，其光合速率呼吸速率。常考的教材隐性实验之(三)——光合速率的测定方法[实验知能]一、气体体积变化法——测光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积[实验原理](1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。二、叶圆片称重法——测定有机物的变化量[实验原理]测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。[例2]某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)()A．(3y－2z－x)/6B．(3y－2z－x)/3C．(2y－x－z)/6D．(2y－x－z)/3三、半叶法——测定光合作用有机物的产生量[实验原理]将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。光合速率=MB-MA四、叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率[实验原理]利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。五、黑白瓶法——测溶氧量的变化[实验原理]将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。[例5]下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是()水深(m)1234白瓶中O2浓度(g/m2)＋3＋1.50－1黑瓶中O2浓度(g/m2)－1.5－1.5－1.5－1.5A．水深1m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为3g/m2B．水深2m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率C．水深3m处白瓶中水生植物不进行光合作用D．水深4m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体六、间隔光照法——比较有机物的合成量[实验原理]光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。