專題2第2講光合作用與細(xì)胞呼吸

第2講光合作用與細(xì)胞呼吸考綱點(diǎn)擊1.光合作用的基本過(guò)程。2.影響光合作用速率的環(huán)境因素。3.細(xì)胞呼吸。4.葉綠體色素的提取和分離。5.探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式。核心要點(diǎn)突破要點(diǎn)一光合作用、呼吸作用中物質(zhì)和能量的變化1.從反應(yīng)式上追蹤元素的來(lái)龍去脈（1）光合作用總反應(yīng)式：（2）有氧呼吸反應(yīng)式：注：在充足光照時(shí)，通過(guò)氣體代謝特點(diǎn)或有機(jī)物積累，計(jì)算綠色植物光合作用相對(duì)強(qiáng)度時(shí)，“”比“→”含量多。要點(diǎn)二總光合速率、凈光合速率和呼吸速率三者之間的關(guān)系光照條件CO2、O2的來(lái)源和去向含義黑暗黑暗時(shí)只進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用，所以單位時(shí)間內(nèi)O2的吸收量或CO2的釋放量代表呼吸速率，相當(dāng)于坐標(biāo)圖中A點(diǎn)弱光照弱光照時(shí)細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)于光合作用；細(xì)胞呼吸所需的O2，一是來(lái)自光合作用，二是從外界吸收；細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，一部分供給光合作用利用，一部分釋放到外界環(huán)境中，相當(dāng)于坐標(biāo)圖中AB段光照條件CO2、O2的來(lái)源和去向含義較強(qiáng)光照光照達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，光合作用與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相同；此時(shí)，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的量與光合作用需要CO2的量相等；光合作用產(chǎn)生O2的量與細(xì)胞呼吸需要O2的量相等，凈光合速率為零，相當(dāng)于坐標(biāo)圖中B點(diǎn)光照條件CO2、O2的來(lái)源和去向含義強(qiáng)光照強(qiáng)光照時(shí)，光合作用強(qiáng)于細(xì)胞呼吸；此時(shí)，光合作用所需的CO2，一是由細(xì)胞呼吸產(chǎn)生，二是從外界環(huán)境吸收；光合作用產(chǎn)生的O2，一部分供給細(xì)胞呼吸利用，一部分釋放到外界環(huán)境中，所以，單位時(shí)間內(nèi)CO2的吸收量或O2的釋放量即為凈光合速率，相當(dāng)于坐標(biāo)圖中BC段要點(diǎn)三影響光合作用的因素及在生產(chǎn)中的應(yīng)用1.內(nèi)部因素（1）與植物自身的遺傳性有關(guān)，如陰生植物、陽(yáng)生植物，如圖1所示。（2）植物葉片的葉齡、葉面積指數(shù)也會(huì)制約光合作用，如圖2、圖3所示。2.外部因素因素原理圖像應(yīng)用光照強(qiáng)度影響光反應(yīng)階段，制約ATP及[H]的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)

欲使植物生長(zhǎng)，必須使光照強(qiáng)度大于光補(bǔ)償點(diǎn)延長(zhǎng)光合作用時(shí)間：通過(guò)輪作，延長(zhǎng)全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間因素原理圖像應(yīng)用二氧化碳濃度影響暗反應(yīng)階段，制約C3生成大氣中CO2濃度過(guò)低時(shí)(OA段)植物無(wú)法進(jìn)行光合作用(1)大田中增加空氣流動(dòng)，以增大CO2濃度；(2)溫室中可增施有機(jī)肥，以增大CO2濃度因素原理圖像應(yīng)用溫度通過(guò)影響酶活性進(jìn)而影響光合作用(主要制約暗反應(yīng))(1)大田中適時(shí)播種；(2)溫室中，增加晝夜溫差，保證植物有機(jī)物的積累因素原理圖像應(yīng)用必需礦質(zhì)元素可通過(guò)所參與的與光合作用相關(guān)的化合物對(duì)光合作用造成直接或間接影響，如K＋可影響光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和積累合理施肥促進(jìn)葉面積增大，提高酶合成速率，增加光合作用速率。施用有機(jī)肥，微生物分解后既可補(bǔ)充CO2又可提供各種礦質(zhì)元素要點(diǎn)四影響光合作用的因素及在生產(chǎn)中的應(yīng)用1.影響細(xì)胞呼吸的內(nèi)因（1）不同植物呼吸速率不同。（2）同一植物不同部位呼吸速率不同。（3）同一植物不同生長(zhǎng)發(fā)育期呼吸速率不同。2.影響細(xì)胞呼吸的外界因素（1）溫度細(xì)胞呼吸是由酶催化的一系列反應(yīng)過(guò)程，因此細(xì)胞呼吸對(duì)溫度的變化很敏感。在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸隨溫度的升高而加快，但超過(guò)最適溫度后，細(xì)胞呼吸將逐漸減弱，直至停止。（2）氧氣濃度在一定范圍內(nèi)有氧呼吸強(qiáng)度隨氧氣濃度升高而增大；氧氣對(duì)無(wú)氧呼吸有抑制作用。如圖：（3）CO2濃度從化學(xué)平衡角度分析，CO2濃度增大，呼吸速率下降。（4）含水量在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度隨含水量的升高而加強(qiáng)，隨含水量的減少而減弱。3.細(xì)胞呼吸原理在實(shí)踐中的應(yīng)用（1）作物栽培中，采取中耕松土等措施防止板結(jié)，保證根正常細(xì)胞呼吸，以促進(jìn)其對(duì)礦質(zhì)元素的吸收、利用。（2）作物種子的儲(chǔ)藏，需風(fēng)干，以減弱細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗。（3）在果蔬保存中，常通過(guò)控制細(xì)胞呼吸以降低其代謝強(qiáng)度，達(dá)到保鮮目的，如置于低溫環(huán)境或降低空氣中的氧含量及增加CO2濃度，以減弱細(xì)胞呼吸，降低器官代謝速率，延緩老化。（4）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，除去衰老的、變黃的器官（含枝、葉），使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更多地轉(zhuǎn)運(yùn)至有價(jià)值的部位。（5）大棚蔬菜的種植，保持一定的晝夜溫差，或陰天適當(dāng)降溫，有利于增產(chǎn)。高考熱點(diǎn)提示熱點(diǎn)1細(xì)胞呼吸類型的判斷例1（2009年高考上海卷）在a、b、c、d條件下，測(cè)得某植物種子萌發(fā)時(shí)CO2和O2體積變化的相對(duì)值如下表。若底物是葡萄糖，則下列敘述中正確的是（）A.a條件下，呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精和乳酸B.b條件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比無(wú)氧呼吸多C.c條件下，無(wú)氧呼吸最弱D.d條件下，產(chǎn)生的CO2全部來(lái)自線粒體【解析】植物種子萌發(fā)時(shí)進(jìn)行細(xì)胞呼吸，通過(guò)表格可以看出，當(dāng)氧氣濃度為零時(shí)，仍有二氧化碳釋放，說(shuō)明此時(shí)種子進(jìn)行無(wú)氧呼吸，既然有二氧化碳產(chǎn)生，則另一種產(chǎn)物就是酒精，而不是乳酸；當(dāng)氧氣濃度為3時(shí)，有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳是3，呼吸作用釋放的二氧化碳為8，則無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳為8-3=5，則有氧呼吸消耗的有機(jī)物為0.5，無(wú)氧呼吸消耗的有機(jī)物是2.5，很顯然是無(wú)氧呼吸消耗多；當(dāng)處于d狀態(tài)時(shí)，無(wú)氧呼吸消失，此時(shí)只進(jìn)行有氧呼吸，且有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳是在線粒體基質(zhì)中產(chǎn)生的?！敬鸢浮緿【探規(guī)尋律】呼吸作用類型的判斷：（1）如果某生物產(chǎn)生的二氧化碳和消耗的氧氣量相等，則該生物只進(jìn)行有氧呼吸。（2）如果某生物不消耗氧氣，只產(chǎn)生二氧化碳，則只進(jìn)行無(wú)氧呼吸。（3）如果某生物釋放的二氧化碳量比吸收的氧氣量多，則兩種呼吸都進(jìn)行。（4）如果某生物無(wú)氧氣的吸收和二氧化碳的釋放，則該生物只進(jìn)行無(wú)氧呼吸（產(chǎn)物為乳酸）或生物已死亡。（5）無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物中沒(méi)有水生成，如果在呼吸作用的產(chǎn)物有水生成，一定是進(jìn)行了有氧呼吸。熱點(diǎn)2光合作用的影響因素例2（2010年高考四川卷）有人對(duì)不同光照強(qiáng)度下兩種果樹(shù)的光合特性進(jìn)行研究，結(jié)果如下表（凈光合速率以CO2的吸收速率表示，其他條件適宜且相對(duì)恒定）。下列相關(guān)分析，不正確的是（）光強(qiáng)(mmol光子/m2·s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9龍眼光能利用率(%)－2.302.202.001.801.601.501.401.301.20凈光合速率(μmolCO2/m2·s)－0.602.505.106.557.457.908.208.508.508.50光強(qiáng)(mmol光子/m2·s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9芒果光能利用率(%)－1.201.050.900.850.800.750.700.650.60凈光合速率(μmolCO2/m2·s)－2.101.103.705.406.507.257.607.607.607.60A.光強(qiáng)大于0.1mmol光子/m2·s，隨光照增強(qiáng)兩種果樹(shù)的光能利用率逐漸減小B.光強(qiáng)小于0.5mmol光子/m2·s，限制凈光合速率的主要因素是葉綠素含量C.光強(qiáng)大于0.7mmol光子/m2·s，限制凈光合速率的主要生態(tài)因素是CO2濃度D.龍眼的最大光能利用率大于芒果，但龍眼的最大總光合速率反而小于芒果【解析】通過(guò)分析表中信息可知，A項(xiàng)與D項(xiàng)是正確的；B項(xiàng)中，當(dāng)光強(qiáng)小于0.5mmol光子/m2·s時(shí)，凈光合速率降低，這是由于光強(qiáng)較弱，限制了光合作用的光反應(yīng)；C項(xiàng)中，當(dāng)光強(qiáng)大于0.7mmol光子/m2·s時(shí)，凈光合速率不再增加，這是因?yàn)榭諝庵械腃O2濃度有限，限制了光合作用的暗反應(yīng)?！敬鸢浮緽互動(dòng)探究（1）A項(xiàng)中若光強(qiáng)從01mmol光子/m2·s迅速增大到0.9mmol/m2·s時(shí)細(xì)胞中的C3和［H］如何變化？（2）C項(xiàng)若提高了CO2濃度，凈光合速率也不會(huì)無(wú)限增大，其內(nèi)因限制因子是什么？【提示】（1）C3減少，［H］增多。（2）酶，色素等因子熱點(diǎn)3光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系及相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究例3在充滿N2與CO2的密閉容器中，用水培法栽培幾株番茄，CO2充足。測(cè)得系統(tǒng)的呼吸速率和光合速率變化曲線如下圖，請(qǐng)回答問(wèn)題。(1)6～8h間，光合速率________(大于、小于)呼吸速率，容器內(nèi)的O2含量____________，CO2含量__________，植株干重____________。(2)9～10h間，光合速率迅速下降，推測(cè)最可能發(fā)生變化的環(huán)境因素是________；10h時(shí)不再產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是________；若此環(huán)境因素維持不變，容器內(nèi)的O2含量將逐漸下降并完全耗盡，此時(shí)另一細(xì)胞器即________停止ATP的合成，________成為ATP合成的唯一場(chǎng)所。(3)若在8h時(shí)，將容器置于冰浴中。請(qǐng)推測(cè)呼吸速率會(huì)出現(xiàn)的變化及其原因?！窘馕觥?/p>

(1)圖中曲線顯示6～8h間，光合速率大于呼吸速率，此時(shí)容器內(nèi)CO2含量應(yīng)減少，O2含量應(yīng)增加，植株干重也增加。(2)9～10h間，光合速率迅速下降而呼吸作用仍很強(qiáng)，表明最可能發(fā)生變化的環(huán)境因素是光照強(qiáng)度，10h