光合作用和細(xì)胞呼吸講義

本文格式為Word版，下載可任意編輯——光合作用和細(xì)胞呼吸講義專(zhuān)題——光合作用和細(xì)胞呼吸

一．首先我們先看一下這個(gè)專(zhuān)題的知識(shí)框架1.比較有氧呼吸和無(wú)氧呼吸2.影響光合作用的因素3.呼吸作用的應(yīng)用

4.關(guān)于呼吸作用的一些計(jì)算

5.光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較6.曲線中關(guān)鍵點(diǎn)的移動(dòng)

7.光合作用和呼吸作用綜合的計(jì)算

下面我們具體看第一項(xiàng)內(nèi)容：有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較

從場(chǎng)所上看，有氧呼吸主要發(fā)生在線粒體，另外有一個(gè)階段，也就是第一階段（葡萄糖分解為丙酮酸的階段）發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；而無(wú)氧呼吸整個(gè)過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。條件：有氧呼吸需要氧氣和酶；無(wú)氧呼吸不需要氧氣，需要酶。

產(chǎn)物：有氧呼吸生成的是完全氧化分解的產(chǎn)物二氧化碳和水；無(wú)氧呼吸生成不完全氧化分解的產(chǎn)物二氧化碳和酒精或者乳酸，生成的是二氧化碳和酒精還是乳酸，主要取決于細(xì)胞中無(wú)氧呼吸的酶的種類(lèi)。釋放能量的多少：有氧呼吸釋放大量的能量，能夠合成比較多的ATP，一般1mol葡萄糖，完全氧化分解，能夠合成38molATP；而無(wú)氧呼吸釋放的能量比較少，1mol葡萄糖能夠合成2molATP。

有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的聯(lián)系表現(xiàn)在：（1）第一反應(yīng)階段的反應(yīng)的產(chǎn)物、場(chǎng)所完全一致，第一階段都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中把葡萄糖分解為丙酮酸，少量的氫，釋放少量能量。（2）都分解有機(jī)物，釋放能量。

二．影響呼吸作用的因素

1．內(nèi)部因素

（1）不同種類(lèi)的生物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽(yáng)

生植物。

（2）同一生物在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期呼吸速率不同，如幼苗在開(kāi)花期呼吸速率升高，

成熟期呼吸速率下降。

（3）同一生物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于營(yíng)養(yǎng)器官。2.環(huán)境因素

（1）溫度：溫度主要是通過(guò)影響呼吸酶的活性而影響呼吸作用強(qiáng)度。

一般而言，在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸強(qiáng)度隨著溫度的升高而加強(qiáng)，在最適溫度時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，超過(guò)最適溫度則減弱。

由于我們是儲(chǔ)存，希望消耗的有機(jī)物質(zhì)比較少，因此應(yīng)當(dāng)適當(dāng)降低溫度，由于不能讓蔬菜和水果凍傷，所以我們選擇的是零上低溫進(jìn)行冷藏。

（2）氧氣的濃度：在完全缺氧的條件下，細(xì)胞進(jìn)行無(wú)氧呼吸，低氧條件下，尋常有

氧呼吸與有氧呼吸都能發(fā)生由于氧氣的存在，對(duì)無(wú)氧呼吸起抑制作用，所以一定范圍內(nèi)，隨著氧氣濃度的增加，無(wú)氧呼吸減弱，達(dá)到一定程度以后，不再進(jìn)行無(wú)氧呼吸，就只有有氧呼吸了。對(duì)于有氧呼吸來(lái)說(shuō)，一般隨著氧氣的濃度增加，而加強(qiáng)，當(dāng)然也是在一定范圍內(nèi)。當(dāng)氧氣濃度達(dá)到一定程度以后，呼吸強(qiáng)度也就保持穩(wěn)定不再增加。

這個(gè)曲線可以表示酵母菌的呼吸隨著氧氣的濃度而發(fā)生的變化，也可以用來(lái)表示，綠色植物的非綠色器官（不能進(jìn)行光合作用的器官），呼吸作用受氧氣的影響。

（3）二氧化碳濃度，增加二氧化碳濃度，對(duì)呼吸作用有明顯的抑制作用，這可以從

化學(xué)平衡的角度看，二氧化碳作為呼吸的生成物，生成物的含量增加，化學(xué)反應(yīng)速率減緩，根據(jù)這個(gè)原理，在蔬菜和水果的保鮮當(dāng)中，增加二氧化碳濃度，也有良好的保鮮效果，那一般的地窖當(dāng)中儲(chǔ)存蔬菜和水果，也主要是由于早期蔬菜進(jìn)行呼吸產(chǎn)生一定量的二氧化碳，從而使地窖中二氧化碳濃度達(dá)到一定程度，抑制呼吸作用。

（4）水分

上圖顯示的是作物種子含水量與呼吸強(qiáng)度的關(guān)系

因此在種子萌發(fā)時(shí)，我們要讓種子充分吸收水分，使種子的新陳代謝加快，促進(jìn)種子的萌發(fā)。

三．呼吸作用的應(yīng)用

呼吸作用的應(yīng)用比較廣，比較多，譬如1.植物的中耕松土，中耕松土，主要是為了，使土壤疏松，保證根正常的呼吸，從而產(chǎn)生能量，促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收。2.保存蔬菜和水果的時(shí)候，我們希望降低呼吸消耗，因此應(yīng)當(dāng)降低溫度和氧氣濃度，增加二氧化碳的濃度。3.保存種子的時(shí)候，我們說(shuō)種子萌發(fā)，希望水分比較高，新陳代謝的速度加快，而保存種子的時(shí)候，我們就要降低含水量，從而使呼吸減弱，假使種子含水量比較高，能夠呼吸產(chǎn)生大量的熱，并且呼吸作用產(chǎn)生水，就會(huì)使種子堆，發(fā)潮，發(fā)熱，從而種子堆水和熱又進(jìn)一步使呼吸作用加強(qiáng),并且水和熱又能夠使種子表面的微生物大量繁殖，有可能使種子霉變，因此，保存種子，必需降低含水量。4.把植物下部黃的枝葉去掉，由于這些發(fā)黃的葉片不能夠再進(jìn)行光合作用，但是還要有養(yǎng)分的消耗，所以把它去掉，能夠使有機(jī)物輸向我們需要的這些器官。5.使用創(chuàng)可貼巴扎傷口的時(shí)候，既要為傷口上藥，又要為傷口創(chuàng)造疏松透氣的環(huán)境，避免一些厭氧微生物的繁殖，有利于傷口痊愈。6.酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧氣的條件下可以大量繁殖，沒(méi)有氧氣的條件下，進(jìn)行酒精發(fā)酵，因此我們可以應(yīng)用酵母菌來(lái)進(jìn)行釀酒。而醋酸桿菌是一種好氧型細(xì)菌，在氧氣充足，糖充足，或者是有酒精這種底物存在的狀況下，醋酸桿菌可以大量繁殖，并且把糖直接分解，或者把酒精氧化分解，形成醋酸，因此呢，我們可以利用醋酸桿菌，用來(lái)制醋。7.水稻的根系適合在水中生長(zhǎng)，是由于水稻的根和莖中有比較大的空腔，能夠把外界吸收來(lái)的氧氣運(yùn)輸?shù)礁母鱾€(gè)部分，而且與旱生的植物相比，水稻的根比較適合無(wú)氧呼吸，但是水稻的根依舊是需要有氧呼吸的，所以稻田需要定期排水，定期的讓根接受充足的氧氣，假使氧氣不足，有可能使水稻進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生比較多的酒精，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害，從而使根系變黑腐爛。8.較深的傷口中缺少氧氣，而破傷風(fēng)桿菌是厭氧生活的類(lèi)型，所以我們被銹鐵釘扎傷，形成深而窄的傷口，就簡(jiǎn)單破傷風(fēng)桿菌大量繁殖，應(yīng)當(dāng)及時(shí)到醫(yī)院，請(qǐng)醫(yī)生處理，注射破傷風(fēng)抗毒素，用于抵御破傷風(fēng)感染。9.有氧運(yùn)動(dòng)，有氧運(yùn)動(dòng)是人體細(xì)胞充分獲得氧的狀況下，進(jìn)行的體育鍛煉。通過(guò)有氧呼吸，人體細(xì)胞可以獲得比較多的能量，相反百米沖刺或者是馬拉松等無(wú)氧運(yùn)動(dòng)，由于運(yùn)動(dòng)猛烈，而使人體細(xì)胞處在相對(duì)缺氧的條件下，而進(jìn)行的比較猛烈的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)候由于肌細(xì)胞供氧不足，要靠無(wú)氧呼吸獲得一部分能量，因此產(chǎn)生乳酸，使我們的肌肉感到酸痛，因此我們可以進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的，比較平緩的有氧運(yùn)動(dòng)，這樣呢，就不會(huì)產(chǎn)生乳酸，使我們感覺(jué)肌肉酸痛。

四．我們看一下關(guān)于呼吸作用的計(jì)算

往往需要把無(wú)氧呼吸和有氧呼吸聯(lián)系在一起計(jì)算的是關(guān)于酒精發(fā)酵和有氧呼吸的狀況，我們首先分析有氧和無(wú)氧呼吸的反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量

消耗等量的葡萄糖時(shí)，無(wú)氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的比例為：1:3產(chǎn)生一致量的CO2,用于無(wú)氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖的比例為：3:1消耗等量的葡萄糖時(shí)，無(wú)氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的ATP的比例為：1:19產(chǎn)生一致量的ATP，用于無(wú)氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖的比例為：19:1

例：在酵母菌的呼吸過(guò)程中，產(chǎn)生了CO24mol,吸收O23mol,計(jì)算有氧呼吸和無(wú)氧呼吸分別消耗葡糖糖多少？（一半葡萄糖用于有氧呼吸，一半葡萄糖用于無(wú)氧呼吸）五．光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較

在這個(gè)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較當(dāng)中，我們看到這里面的物質(zhì)變化，或者說(shuō)它們之間的聯(lián)系，經(jīng)常會(huì)遇到一些問(wèn)題，要我們分析，光合作用過(guò)程中，三碳化合物和無(wú)碳化合物之間的變化這種狀況，假使遇到這種狀況，實(shí)際上，我們就是應(yīng)用這種物質(zhì)變化，或者是光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系來(lái)解決的，譬如說(shuō)，。。。。六．影響光合作用的因素

1．內(nèi)部因素：葉齡與光合作用

葉片由小到大的過(guò)程中，葉面積逐漸增大，葉肉細(xì)胞中葉綠體逐漸增多，光合作用效率逐漸增多，光合作用效率不斷加強(qiáng)。生長(zhǎng)到一定程度，葉面積和光合色素等達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，光合效率也基本穩(wěn)定。隨著葉片的衰弱，部分色素遭到破壞，光合速率有所下降。（應(yīng)用：及時(shí)去掉老葉，避免老葉因呼吸作用大于光合作用，消耗有機(jī)物。）

2.影響光合作用的因素——光

（1）光照強(qiáng)度：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)光合作用也加強(qiáng)；但光照加強(qiáng)到一定程度時(shí)，光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大；再增加光照強(qiáng)度，光合作用不再增加。

縱坐標(biāo)的正半部分，代表是CO2的吸收量，負(fù)半部分，代表的是CO2的釋放量，假使在橫坐標(biāo)之上，應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)為光合大于呼吸，總體表現(xiàn)為吸收CO2,假使在橫坐標(biāo)之下，是呼吸大于光合，CO2釋放，因此，這里有一個(gè)點(diǎn)，位于橫坐標(biāo)之上，我們說(shuō)它是光補(bǔ)償點(diǎn)，后來(lái)趨向于穩(wěn)定了，光飽和了，我們稱(chēng)之為光飽和點(diǎn)。（哪一段代表植物呼吸強(qiáng)度的大小，此時(shí)，這一點(diǎn)代表光合等于呼吸）那光補(bǔ)償點(diǎn)的時(shí)候喝光飽和點(diǎn)的時(shí)候，限制光合強(qiáng)度的因素是什么？在光補(bǔ)償點(diǎn)的時(shí)候，光照比較弱，只要增加光照，光合作用就會(huì)加強(qiáng)，因此，在光補(bǔ)償點(diǎn)的時(shí)候，限制因素是光照強(qiáng)度。達(dá)到光飽和點(diǎn)的時(shí)候，光已經(jīng)飽和了，產(chǎn)生的氫和ATP已經(jīng)夠用了，這個(gè)時(shí)候，限制光合作用的因素，應(yīng)當(dāng)是影響暗反應(yīng)的那些因素，譬如溫度，CO2濃度等。

（2）光的波長(zhǎng)（光質(zhì)）：光的波長(zhǎng)也影響光合作用的速率，單色光光照強(qiáng)度一致時(shí)尋常紅光下光合作用最快，藍(lán)紫光次之，綠光最慢。（和葉綠素以及類(lèi)胡蘿卜素吸收的光譜有關(guān)系）（3）光照時(shí)間長(zhǎng)短：光照時(shí)間與光合作用時(shí)間直接相關(guān)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的啟示，有這樣幾個(gè)方面：

1.適當(dāng)延長(zhǎng)光合作用時(shí)間，譬如說(shuō)，改變種植制度，有一年一熟的種植制度，一年種一季作物改為一年種兩季甚至種三季作物，延長(zhǎng)全年可以進(jìn)行光合作用的時(shí)間。

2.增加光合作用面積，一般狀況下，光合作用的面積越多，光合作用合成的有機(jī)物就越多，但是面積達(dá)到飽和以后，由于葉片之間層疊遮光，所以有效光合面積不再增加，從而出現(xiàn)圖上最上面這條曲線的結(jié)果，后來(lái)保持穩(wěn)定了，呼吸量卻隨著葉面積指數(shù)的增加，不蹲增加，因此干物質(zhì)的積累量，先增加，后降低的。因此我們?cè)诠夂献饔玫拿娣e安排時(shí)，應(yīng)當(dāng)要適當(dāng)，所以要合理密植。

3.溫室或大鵬采用物色透明玻璃，這樣能夠讓太陽(yáng)光更多的進(jìn)入溫室和大