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細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用(二)第三節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用考點(diǎn)1:細(xì)胞呼吸的方式1.細(xì)胞呼吸(1)概念:細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產(chǎn)物,釋放出能量并產(chǎn)生ATP的過(guò)程。(2)呼吸作用的實(shí)質(zhì):。2.【探究實(shí)踐】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式(1)實(shí)驗(yàn)材料:酵母菌①生物類(lèi)型:(真核生物)②代謝類(lèi)型:異養(yǎng)兼性厭氧型③呼吸類(lèi)型:實(shí)驗(yàn)原理檢測(cè)物質(zhì)檢測(cè)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象CO2變混濁(根據(jù)石灰水的混濁程度可比較CO2的多少)由藍(lán)變綠再變黃(根據(jù)溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色時(shí)間長(zhǎng)短可比較CO2的多少)酒精由橙色變成灰綠色(3)實(shí)驗(yàn)思路:分別給酵母菌提供有氧和無(wú)氧的條件,一段時(shí)間后檢測(cè)其產(chǎn)物是否含或。(4)分析變量①自變量:。②因變量:。③無(wú)關(guān)變量:。(5)實(shí)驗(yàn)步驟①配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌+葡萄糖溶液)②檢測(cè)CO2產(chǎn)生的多少的裝置如圖所示。③檢測(cè)酒精的產(chǎn)生:從A、B中各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液,分別注入編號(hào)為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時(shí)間重鉻酸鉀-濃硫酸溶液有氧變混濁程度高/快不變灰綠色無(wú)氧變混濁程度低/慢出現(xiàn)灰綠色(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①酵母菌在條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。②在有氧條件下,酵母菌通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的;在無(wú)氧條件下,酵母菌通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生,還產(chǎn)生少量??键c(diǎn)2:有氧呼吸1.概念:細(xì)胞在的參與下,通過(guò)多種酶的催化作用,把等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生,釋放,生成大量ATP的過(guò)程。2.反應(yīng)的主要場(chǎng)所:。(1)線粒體內(nèi)膜的某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴,嵴使。(2)線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的。3.有氧呼吸過(guò)程①第一階段:場(chǎng)所:物質(zhì)變化:產(chǎn)能情況:②第二階段:場(chǎng)所:物質(zhì)變化:產(chǎn)能情況:③第三階段:場(chǎng)所:物質(zhì)變化:產(chǎn)能情況:4.總反應(yīng):(1)物質(zhì)變化:有機(jī)物(葡萄糖)→無(wú)機(jī)物(CO2+H2O)(2)能量變化:有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→+ATP中活躍的化學(xué)能考點(diǎn)3:無(wú)氧呼吸1.概念(1)定義:在沒(méi)有參與的情況下,葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過(guò)不完全分解,釋放少量能量的過(guò)程。(2)實(shí)質(zhì):細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物不徹底氧化分解,釋放能量。2.過(guò)程(1)第一階段:葡萄糖的分解(與有氧呼吸第一階段相同)①場(chǎng)所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)②反應(yīng):③實(shí)例:酵母菌、大多數(shù)高等植物(2)第二階段:丙酮酸的不完全分解①場(chǎng)所:②反應(yīng):a.b.③實(shí)例:人和動(dòng)物細(xì)胞,乳酸菌,某些植物的特殊器官馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚。(3)總反應(yīng):①酒精發(fā)酵:②乳酸發(fā)酵:呼吸作用的意義(1)為生物體的生命活動(dòng)提供能量。絕大多數(shù)生命活動(dòng)的所需要的能量(ATP)都是來(lái)源于細(xì)胞呼吸。因此,細(xì)胞呼吸是ATP的主要來(lái)源。(2)生物體代謝的樞紐,為生物體其他化合物的合成提供原料。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的丙酮酸可以作為合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細(xì)胞呼吸中間產(chǎn)物相同,這些物質(zhì)可以進(jìn)一步形成葡萄糖。4.【拓展討論】(1)在通風(fēng)條件不好的環(huán)境中儲(chǔ)藏的蘋(píng)果會(huì)有酒味散發(fā),而馬鈴薯儲(chǔ)藏久了卻不會(huì)有酒味產(chǎn)生,為什么會(huì)產(chǎn)生這種差異?請(qǐng)分析其中的原因。【答案】(2)劇烈運(yùn)動(dòng)后的肌肉酸疼是怎樣造成的?【答案】(3)病毒進(jìn)行有氧呼吸還是無(wú)氧呼吸?【答案】(4)請(qǐng)據(jù)圖分析:對(duì)于厭氧生物來(lái)說(shuō),無(wú)氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP,但還要進(jìn)行第二階段反應(yīng)的原因是:對(duì)于厭氧生物來(lái)講,只要能不斷地從食物中獲得葡萄糖,細(xì)胞就能不停地通過(guò)無(wú)氧呼吸合成出用于生命活動(dòng)的ATP。由于細(xì)胞中的NAD+的含量不多,伴隨著NADH的積累,NAD+逐漸會(huì)被消耗。當(dāng)NAD+的含量很低的時(shí)候,細(xì)胞呼吸的第一階段的過(guò)程就會(huì)停止,ATP的合成也會(huì)停止。因此為了保障通過(guò)細(xì)胞呼吸第一階段的持續(xù)以獲得ATP,NADH就要轉(zhuǎn)化成NAD+來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,來(lái)自NADH中的氫就會(huì)被乙醛或丙酮酸接收。另外,丙酮酸是不能運(yùn)出細(xì)胞的,如果持續(xù)積累,也會(huì)抑制細(xì)胞呼吸第一階段的進(jìn)行。(5)骨骼肌中的丙酮酸被還原成乳酸的意義是什么?【答案】動(dòng)物從外界獲得有機(jī)物相對(duì)困難,丙酮酸轉(zhuǎn)化成乳酸進(jìn)入血液后運(yùn)輸?shù)礁闻K細(xì)胞,在肝臟細(xì)胞中可以轉(zhuǎn)化成丙酮酸、葡萄糖或糖原來(lái)利用,減少了物質(zhì)和能量的浪費(fèi)。(6)請(qǐng)從競(jìng)爭(zhēng)的角度思考,乳酸菌通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸的意義是什么?【答案】乳酸菌產(chǎn)生的乳酸排到外界環(huán)境中,會(huì)導(dǎo)致環(huán)境中pH降低,使得一些不耐酸的微生物死亡,有利于乳酸菌在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。(7)無(wú)氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少?【答案】考點(diǎn)4:影響細(xì)胞呼吸的因素及應(yīng)用1.O2濃度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響(1)機(jī)理:O2是有氧呼吸所必需的,且O2對(duì)無(wú)氧呼吸過(guò)程有抑制作用。(2)呼吸方式的判斷:①O2濃度=0時(shí),只進(jìn)行。②0<O2濃度<10%時(shí),同時(shí)進(jìn)行。③O2濃度≥10%時(shí),只進(jìn)行。(3)應(yīng)用:①中耕松土促進(jìn)根呼吸。②無(wú)氧發(fā)酵控制無(wú)氧環(huán)境。③低氧儲(chǔ)存糧食、蔬菜、水果。2.溫度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響①解讀:溫度通過(guò)影響而影響細(xì)胞呼吸速率。細(xì)胞呼吸的最適溫度一般在25℃~35℃之間。②應(yīng)用:a.零上低溫儲(chǔ)存食物;b.大棚栽培在夜間和陰天適當(dāng)降低溫度以降低呼吸作用消耗的有機(jī)物;c.溫水和面發(fā)得快。3.CO2濃度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響①原理:CO2是細(xì)胞呼吸的最終產(chǎn)物,積累過(guò)多會(huì)抑制細(xì)胞呼吸的進(jìn)行。②應(yīng)用:在蔬菜和水果保鮮中,增加CO2濃度可抑制細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗。4.水對(duì)細(xì)胞呼吸的影響①解讀:一定范圍內(nèi),細(xì)胞中自由水含量越多,代謝越,細(xì)胞呼吸越強(qiáng)。②應(yīng)用:糧食儲(chǔ)存前要進(jìn)行曬干處理,目的是降低糧食中的含量,降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,減少儲(chǔ)存時(shí)有機(jī)物的消耗。水果、蔬菜儲(chǔ)存時(shí)保持一定的濕度。5.內(nèi)因①:不同種類(lèi)的植物細(xì)胞呼吸速率不同。實(shí)例:旱生植物小于水生植物,陰生植物小于陽(yáng)生植物。②:同一植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期細(xì)胞呼吸速率不同。實(shí)例:幼苗期細(xì)胞呼吸速率高,成熟期細(xì)胞呼吸速率低。③:同一植物的不同器官細(xì)胞呼吸速率不同。實(shí)例:生殖器官大于營(yíng)養(yǎng)器官。6.細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用(1)對(duì)有氧呼吸原理的應(yīng)用①提倡慢跑等有氧運(yùn)動(dòng),使細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸,避免肌細(xì)胞產(chǎn)生大量乳酸。②稻田定期排水有利于根系有氧呼吸,防止幼根因缺氧變黑、腐爛。③利用淀粉、醋酸桿菌或谷氨酸棒狀桿菌可以生產(chǎn)食醋或味精。(2)對(duì)無(wú)氧呼吸原理的應(yīng)用①利用糧食通過(guò)酵母菌發(fā)酵可以生產(chǎn)各種酒。②利用乳酸菌發(fā)酵可以制作泡菜、酸奶。③破傷風(fēng)桿菌可通過(guò)無(wú)氧呼吸進(jìn)行大量繁殖,包扎傷口應(yīng)選用透氣的敷料,抑制破傷風(fēng)桿菌的無(wú)氧呼吸;較深的傷口需及時(shí)清理、注射破傷風(fēng)抗毒血清等。④在種子的儲(chǔ)存過(guò)程中,營(yíng)造低溫、低氧、干燥條件,抑制細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物消耗;保存新鮮果蔬時(shí),營(yíng)造低溫、低氧條件,一來(lái)抑制細(xì)胞呼吸,二來(lái)避免進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)酒精。第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化考點(diǎn)1:捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn):綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)原理①提取色素的原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑中,用無(wú)水乙醇可提取葉綠體中的色素。②分離色素的原理:,溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度就,反之則慢。③分離色素的方法:。(2)實(shí)驗(yàn)試劑①無(wú)水乙醇的作用:。②層析液的作用:。(3)實(shí)驗(yàn)步驟①色素提取稱(chēng):稱(chēng)取5g綠葉;剪:剪去主葉脈,剪碎,放入研缽中;加:二氧化硅-;碳酸鈣-;無(wú)水乙醇-;磨:迅速、充分的進(jìn)行研磨;濾:用單層尼龍布過(guò)濾,收集濾液。②色素的分離制:制備濾紙條,將濾紙條的一端剪去兩角,在距這一端底部1cm處用鉛筆畫(huà)一條細(xì)的橫線;畫(huà):畫(huà)濾液細(xì)線,用毛細(xì)吸管吸取少量濾液,沿鉛筆線均勻地畫(huà)出一條細(xì)線,待濾液干后,再重畫(huà)一到兩次;析:紙層析色素,將適量的層析液倒入試管中,將濾紙條輕輕插入層析液中。用棉塞塞緊試管口。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:濾紙條上呈現(xiàn)四條顏色、寬度不同的色素帶?!咀⒁狻浚?)層析液易揮發(fā),實(shí)驗(yàn)時(shí)要密封;(2)濾液細(xì)線不能插入層析液中,防止色素被溶解。葉綠素b葉綠素a胡蘿卜素葉黃素葉綠素b葉綠素a胡蘿卜素葉黃素結(jié)果分析①色素帶的條數(shù)與光合色素種類(lèi)有關(guān),四條色素帶說(shuō)明有四種光合色素;②色素帶的寬窄與色素含量有關(guān),色素帶越寬說(shuō)明此種色素含量越多;③色素帶擴(kuò)散速度與溶解度有關(guān),擴(kuò)散速度越快說(shuō)明溶解度越高。2.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)(1)葉綠體結(jié)構(gòu)①外膜和內(nèi)膜:將葉綠體內(nèi)部與外界的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分隔開(kāi),保證內(nèi)部的光合作用集中在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)間不受干擾、高效有序地進(jìn)行。②基質(zhì):呈液態(tài),分布著大量與光合作用有關(guān)的酶。③類(lèi)囊體:生物膜圍成的囊狀結(jié)構(gòu),分布著大量的和與光合作用階段有關(guān)的酶。④基粒:擴(kuò)大了膜面積,有利于的附著。(2)葉綠體的功能:進(jìn)行的場(chǎng)所。(3)葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)證明【恩格爾曼實(shí)驗(yàn)一】①實(shí)驗(yàn)材料:水綿:水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀,便于觀察。好氧菌:好氧細(xì)菌可確定釋放O2的部位。②自變量:;③因變量:;④結(jié)論:?!径鞲駹柭鼘?shí)驗(yàn)二】①實(shí)驗(yàn)分析A.在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中,大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域,為什么?【答案】。B.綜合上述資料,你認(rèn)為葉綠體具有什么功能?【答案】。(2)捕獲光能的色素①種類(lèi)綠葉中的色素綠葉中的色素葉綠素(含量約占3/4)類(lèi)胡蘿卜素(含量約占1/4)葉綠素a(黃綠色)葉綠素b(黃綠色)胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)②捕捉光能的色素在細(xì)胞中的位置A.而每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上的類(lèi)囊體,多者可達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類(lèi)囊體,極大地?cái)U(kuò)大了。B.每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱(chēng)為類(lèi)囊體。吸收光能的四種色素就分布在上。C.基質(zhì)中有與光合作用有關(guān)的酶,少量DNA、RNA,核糖體。(3)不同色素對(duì)光的吸收差異光是一種電磁波,分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光??梢?jiàn)光的波長(zhǎng)是400-760nm。不同波長(zhǎng)的光,顏色不同。①葉綠素主要吸收和。②葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同。③類(lèi)胡蘿卜素主要吸收(4)功能①:葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。絕大多數(shù)葉綠素a、全部葉綠素b、葉黃素和胡蘿卜素可以吸收和傳遞光能。②:少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a有將光能轉(zhuǎn)換成電能的作用。(5)影響葉綠素合成的因素(1):光是葉綠素合成的必要條件,植物在黑暗中葉呈黃色。(2):低溫抑制葉綠素的合成,破壞已有的葉綠素分子,從而使葉片變黃。(3)等無(wú)機(jī)鹽:鎂是構(gòu)成葉綠素的重要成分,缺鎂葉片變黃??键c(diǎn)2:光合作用的原理和應(yīng)用1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)(1)光合作用的概念與反應(yīng)式葉綠體①概念:指綠色植物通過(guò),利用光能,把轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的,并且釋放出的過(guò)程。葉綠體光能②反應(yīng)式:CO2+H2O(CH2O)+O2光能③光合作用探索過(guò)程19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為,在光合作用中,CO2分子的C和O被分開(kāi),被釋放,C與H2O結(jié)合成甲醛,然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用,而且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒(méi)有CO2),在光照下可以釋放出1941年魯賓、卡門(mén)用同位素示蹤的方法,研究了光合作用中氧氣的來(lái)源,H18O+CO2→植物→18O2,H2O+C18O2→植物→O2,得出光合作用釋放的氧全部來(lái)自水1954年阿爾農(nóng)在光照下,葉綠體可合成,這一過(guò)程總是與相伴隨2.光合作用原理的基本過(guò)程根據(jù)是否需要光能,這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為和,現(xiàn)在也稱(chēng)為碳反應(yīng),兩個(gè)階段。(1)光反應(yīng)①場(chǎng)所:;②條件:;③物質(zhì)變化::H2O→O2+H+:H++NADP++2e-→NADPH:ADP+Pi+能量(光能→ATP④能量變化:。暗反應(yīng)①條件:NADPH、ATP、酶;②場(chǎng)所:;ATPNADPH③物質(zhì)變化::CO2+C5→2C3ATPNADPH:2C3(CH2O)+C5④能量變化:活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?lèi)等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。(3)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系光反應(yīng)產(chǎn)生的為暗反應(yīng)提供還原劑和能量;暗反應(yīng)產(chǎn)生的為光反應(yīng)形成ATP提供了原料。(4)光合作用過(guò)程中元素的轉(zhuǎn)移①O元素的轉(zhuǎn)移途徑:②C元素的轉(zhuǎn)移途徑:③H元素的轉(zhuǎn)移途徑:。考點(diǎn)3:探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)原理:葉片中含有氣體會(huì)上浮,抽氣葉片下沉,光合作用產(chǎn)生氧氣充滿細(xì)胞間隙,葉片上浮。實(shí)驗(yàn)裝置分析自變量的設(shè)置:是自變量,通過(guò)調(diào)整之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)的大小。因變量是,可通過(guò)觀測(cè)來(lái)衡量光合作用的強(qiáng)弱。(3)無(wú)關(guān)變量①實(shí)驗(yàn)葉片:②燒杯中清水:NaHCO3緩沖液的作用是:(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同光照強(qiáng)度處理下葉片漂起的狀況(室溫:25℃)臺(tái)燈燈泡的功率(W)404040臺(tái)燈與燒杯的距離(cm)102030葉片漂起的數(shù)量5min00010min98915min109920min13101025min131011光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度有影響:【注意】葉片上浮的原因:光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2,釋放氧氣,使葉肉細(xì)胞間隙充滿了氣體,浮力增大,葉片上浮。打孔時(shí)要避開(kāi)大的葉脈,因?yàn)槠渲袥](méi)有葉綠體,而且會(huì)延長(zhǎng)圓形小葉片上浮的時(shí)間,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。為確保溶液中CO2含量充足,圓形小葉片可以放入NaHCO3溶液中。考點(diǎn)4:光合作用的影響因素及其應(yīng)用1.環(huán)境因素(1)光照強(qiáng)度①原理:光照強(qiáng)度通過(guò)影響植物的光反應(yīng)影響光合速率。一定范圍內(nèi),光照強(qiáng)度增加,光反應(yīng)速率,產(chǎn)生的增多,這使得暗反應(yīng)中C3的還原速率加快,從而使光合作用產(chǎn)物含量增加。②曲線分析:A點(diǎn):只進(jìn)行,CO2釋放量表明此時(shí)的。AB段:B點(diǎn):光補(bǔ)償點(diǎn),。BC段:C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo):光飽和點(diǎn),增加光照強(qiáng)度光合作用。點(diǎn)點(diǎn)段段③總光合與凈光合關(guān)系:B.關(guān)系圖表示方法項(xiàng)目表示方法凈光合速率(又稱(chēng)表觀光合速率)真正光合速率(又稱(chēng)實(shí)際光合速率)呼吸速率(黑暗中測(cè)量)④應(yīng)用:欲使植物生長(zhǎng),必須使光照強(qiáng)度大于光補(bǔ)償點(diǎn)。溫室生產(chǎn)中,適當(dāng)增加光照強(qiáng)度,可以提高光合速率,使作物增產(chǎn)。(2)二氧化碳濃度①圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi),光合速率隨CO2濃度的增加而,但當(dāng)CO2濃度增加到一定范圍后,光合速率;②圖1中A點(diǎn)表示光合速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度,即CO2;圖2中的A'點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。圖1和圖2中的B和B'點(diǎn)都表示CO2。應(yīng)用:施用有機(jī)肥;溫室栽培植物時(shí),可以適當(dāng)提高室內(nèi)CO2濃度。
大田生產(chǎn)“正其行,通其風(fēng)”,即為提高CO2濃度,增加產(chǎn)量(3)溫度①原理:溫度通過(guò)影響影響光合作用。②曲線分析AB段在B點(diǎn)之前,隨著溫度升高,光合速率增大B點(diǎn)酶的溫度,光合速率最大BC段隨著溫度升高,酶的活性下降,光合速率,50℃左右光合速率幾乎為零③原理2:影響氣孔開(kāi)閉盛夏的中午,溫度高,。(4)水分和礦質(zhì)元素①原理a.水既是光合作用的,又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì),如植物缺水導(dǎo)致萎蔫,使光合速率。b.礦質(zhì)元素通過(guò)影響等相關(guān)化合物的合成,對(duì)光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。②應(yīng)用:施肥的同時(shí),往往適當(dāng)澆水,小麥的光合速率會(huì)更大,此時(shí)澆水的原因是:。2.內(nèi)部因素(1)葉面指數(shù)①一定范圍內(nèi)隨葉面積指數(shù)增大,總光合量不斷,干物質(zhì)積累量不斷,呼吸量不斷。②當(dāng)增大到一定程度后,總光合量不再增加,原因是許多葉片被遮擋,但呼吸量隨葉面積指數(shù)增大仍不斷增加,故干物質(zhì)積累量逐漸降低。③生產(chǎn)應(yīng)用:適當(dāng)間苗、修剪,合理施肥、澆水,避免枝葉徒長(zhǎng);合理密植。(2)葉齡OA:一定范圍內(nèi)隨著幼葉不斷生長(zhǎng),葉面積不斷增大,葉內(nèi)葉綠體不斷增多,光合速率不斷增加。AB:壯葉時(shí),葉面積、葉綠體基本穩(wěn)定,光合速率基本穩(wěn)定。BC:老葉時(shí),隨葉齡增加,葉綠素被破壞,光合速率下降。生產(chǎn)應(yīng)用:農(nóng)作物、果樹(shù)管理后期應(yīng)適當(dāng)摘除老葉、殘葉。3.外部因素(多因子影響)(1)光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對(duì)光合作用的綜合作用P點(diǎn):限制光合速率的因素應(yīng)為所表示的因子,隨著因子的不斷加強(qiáng),光合速率不斷增大。Q點(diǎn):橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的因素,影響因素主要為各曲線所表示的因子。應(yīng)用:溫室栽培時(shí),在一定光照強(qiáng)度下,白天適當(dāng)提高溫度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度,進(jìn)一步提高光合速率;當(dāng)溫度適宜時(shí),可適當(dāng)增加和以提高光合速率。4.右圖是在夏季晴朗的白天,某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答問(wèn)題:①7~10時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的原因是。②10~12時(shí)左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是。③14~17時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷下降的原因是。④依據(jù)本題提供的信息,提出提高綠色植物光合作用強(qiáng)度的一些措施:。考點(diǎn)5:化能合成作用1.概念:某些細(xì)菌利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物,這種合成作用叫化能合成作用,這些細(xì)菌屬于自養(yǎng)生物。2.化能合成作用與光合作用的比較(1)相同點(diǎn):本質(zhì)相同,都是將無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物。(2)不同點(diǎn):利用的能源不同,光合作用利用的是光能,化能合成作用利用的是化學(xué)能。疑難1:探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式(一)根據(jù)液滴移動(dòng)方向探究細(xì)胞的呼吸方式1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):欲確認(rèn)某生物的呼吸類(lèi)型,應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置,如圖所示(以發(fā)芽種子為例)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論裝置一液滴裝置二液滴不動(dòng)不動(dòng)只進(jìn)行乳酸的無(wú)氧呼吸或種子已死亡不動(dòng)右移只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸左移右移進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸左移不動(dòng)只進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)乳酸的無(wú)氧呼吸(二)種子萌發(fā)時(shí)呼吸速率的測(cè)定1.實(shí)驗(yàn)裝置2.指標(biāo)及原理指標(biāo)細(xì)胞呼吸速率常用單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量或O2吸收量來(lái)表示原理組織細(xì)胞呼吸作用吸收O2,釋放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,刻度管內(nèi)的著色液左移。單位時(shí)間內(nèi)著色液左移的距離即表示呼吸速率3.物理誤差的校正(1)如果實(shí)驗(yàn)材料是綠色植物,整個(gè)裝置應(yīng)遮光處理,否則植物的光合作用會(huì)干擾呼吸速率的測(cè)定。(2)如果實(shí)驗(yàn)材料是種子,為防止微生物的細(xì)胞呼吸對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾,應(yīng)對(duì)裝置及所測(cè)種子進(jìn)行消毒處理。(3)為防止氣壓、溫度等物理因素引起誤差,應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),將所測(cè)的生物材料滅活(如將發(fā)芽的種子煮熟),其他條件均不變。4.實(shí)驗(yàn)拓展:呼吸底物與著色液移動(dòng)的關(guān)系脂肪含氫量高,含氧量低,等質(zhì)量的脂肪與葡萄糖相比,脂肪氧化分解時(shí)耗氧量高,產(chǎn)生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸時(shí),產(chǎn)生的CO2量小于消耗的O2量,著色液移動(dòng)更明顯。疑難2:有氧呼吸1.有氧呼吸總反應(yīng)式及各元素的來(lái)源和去路(1)CO2在第二階段產(chǎn)生,是由丙酮酸和水反應(yīng)生成的,場(chǎng)所是線粒體基質(zhì)。(2)O2參與了第三階段,[H]和O2結(jié)合生成水,所以細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的水中的氧全部來(lái)自O(shè)2,場(chǎng)所是線粒體內(nèi)膜。(3)有氧呼吸過(guò)程中的反應(yīng)物和生成物中都有水,反應(yīng)物中的水參與第二階段的反應(yīng),而生成物中的水是有氧呼吸第三階段由[H]和O2結(jié)合生成的。2.與有機(jī)物在生物體外燃燒相比,有氧呼吸是在溫和的條件下進(jìn)行的,有機(jī)物中的能量是逐步釋放的,一部分能量?jī)?chǔ)存在ATP中,兩者的共同點(diǎn)是都有大量能量以熱能形式散失。疑難3:有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的比較項(xiàng)目有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)反應(yīng)條件需要O2、酶和適宜的溫度不需要O2,需要酶和適宜的溫度反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(第一階段)、線粒體(第二、三階段)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分解產(chǎn)物CO2和H2O乳酸或CO2和酒精能量轉(zhuǎn)化有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能、熱能有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為不徹底氧化產(chǎn)物中的化學(xué)能、ATP中的化學(xué)能、熱能特點(diǎn)有機(jī)物徹底氧化分解,能量完全釋放有機(jī)物沒(méi)有徹底氧化分解,能量沒(méi)有完全釋放相同點(diǎn)實(shí)質(zhì)分解有機(jī)物,釋放能量,生成ATP意義①為生物體提供能量;②生物體代謝的樞紐聯(lián)系第一階段(從葡萄糖到丙酮酸)完全相同,之后在不同的條件、不同的場(chǎng)所和不同酶的作用下沿不同的途徑形成不同的產(chǎn)物疑難4:解讀呼吸作用曲線疑難5:呼吸作用易錯(cuò)點(diǎn)(1)無(wú)氧呼吸產(chǎn)物不同的原因:直接原因是參與催化反應(yīng)的酶不同;根本原因是控制酶合成的基因不同。(2)無(wú)氧呼吸僅在第一階段產(chǎn)生少量ATP,第二階段不產(chǎn)生ATP。(3)呼吸作用中有H2O生成一定存在有氧呼吸,有CO2生成不一定是有氧呼吸,但對(duì)動(dòng)物和人體而言,有CO2生成一定存在有氧呼吸,因?yàn)閯?dòng)物和人體無(wú)氧呼吸產(chǎn)物為乳酸。(4)葡萄糖分子不能直接進(jìn)入線粒體被分解,必須在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸,丙酮酸進(jìn)入線粒體被分解。(5)進(jìn)行有氧呼吸不一定需要線粒體,如某些原核生物;真核細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸則需要線粒體,無(wú)線粒體的真核細(xì)胞只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸,如哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞、蛔蟲(chóng)等。(6)水稻等植物長(zhǎng)期水淹后爛根的原因是細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精對(duì)根有毒害作用。玉米種子爛胚的原因是細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸對(duì)胚有毒害作用。(7)線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所,原核生物有氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜,真核生物有氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。疑難6:色素提取與分離實(shí)驗(yàn)異常原因分析收集到的濾液中綠色過(guò)淺的原因分析未加二氧化硅(石英砂),研磨不充分。使用放置數(shù)天的菠菜葉,濾液色素(葉綠素)太少。一次加入大量的無(wú)水乙醇,提取濃度太低。(4)未加碳酸鈣或加入過(guò)少,色素分子被破壞。2.濾紙條色素帶重疊(1)濾液細(xì)線不直;(2)濾液細(xì)線過(guò)粗3.濾紙條無(wú)色素帶(1)忘記畫(huà)濾液細(xì)線;(2)濾液細(xì)線接觸到層析液,且時(shí)間較長(zhǎng),色素全部溶解到層析液中疑難7:光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP場(chǎng)所葉綠體類(lèi)囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中物質(zhì)變化水的光解;ATP、NADPH的生成CO2的固定;C3的還原能量變化光能→ATP、NADPH中活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ),為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+。疑難8:環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析1.“來(lái)源—去路”法分析各物質(zhì)變化下圖中Ⅰ表示光反應(yīng),Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的還原,當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時(shí),分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化:2.“模型法”表示C3、C5等物質(zhì)的含量變化(1)圖1中曲線甲表示C3,曲線乙表示C5、NADPH、ATP。(2)圖2中曲線甲表示C5、NADPH、ATP,曲線乙表示C3。(3)圖3中曲線甲表示C5、NADPH、ATP,曲線乙表示C3。(4)圖4中曲線甲表示C3,曲線乙表示C5、NADPH、ATP。3.連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時(shí),暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,有機(jī)物還能繼續(xù)合成。(2)在總光照時(shí)間、總黑暗時(shí)間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物的積累量要多。疑難9:植物光合作用1.植物“三率”(1)植物“三率”間的內(nèi)在關(guān)系a.呼吸速率:植物非綠色組織(如蘋(píng)果果肉細(xì)胞)或綠色組織在黑暗條件下測(cè)得的值——單位時(shí)間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。b.凈光合速率:植物綠色組織在有光條件下測(cè)得的值——單位時(shí)間內(nèi)一定量葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量。c.總(真正)光合速率=凈(表觀)光合速率+呼吸速率。(2)植物“三率”的判定a.根據(jù)坐標(biāo)曲線判定:當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí),若CO2吸收值為負(fù)值,該數(shù)值的絕對(duì)值代表呼吸速率,該曲線代表凈光合速率;當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí),若CO2吸收值為0,該曲線代表真正光合速率。b.根據(jù)關(guān)鍵詞判定:檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率總光合速率二氧化碳釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量氧氣吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量有機(jī)物消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量2.自然環(huán)境及密閉容器中植物光合作用曲線的分析(1)自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線:A.開(kāi)始進(jìn)行光合作用的點(diǎn):b。B.光合作用與呼吸作用相等的點(diǎn):c、e。C.開(kāi)始積累有機(jī)物的點(diǎn):c。D.有機(jī)物積累量最大的點(diǎn):e。?a.光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn):D、H。b.該植物一晝夜表現(xiàn)為生長(zhǎng),其原因是Ⅰ點(diǎn)CO2濃度低于A點(diǎn)CO2濃度,說(shuō)明一晝夜密閉容器中CO2濃度減小,即植物的光合作用強(qiáng)度>呼吸作用強(qiáng)度,植物表現(xiàn)為生長(zhǎng)。疑難10:光合速率的測(cè)定方法1.“液滴移動(dòng)法”(1)測(cè)定呼吸速率①裝置燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液用于吸收CO2。②玻璃鐘罩遮光處理,以排除光合作用干擾。③置于適宜溫度環(huán)境中。④紅色液滴向左移動(dòng)(單位時(shí)間內(nèi)左移距離代表呼吸速率)。(2)測(cè)定凈光合速率①裝置燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液,用于保證容器內(nèi)CO2濃度恒定,滿足光合作用需求。②必須給予足夠光照處理,且溫度適宜。③紅色液滴向右移動(dòng)(單位時(shí)間內(nèi)右移距離代表凈光合速率)。(3)物理誤差的校正:為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。2.“黑白瓶法”:黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶,瓶中生物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,而白瓶中的生物既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行細(xì)胞呼吸,所以黑瓶(無(wú)光照的一組)測(cè)得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值,白瓶(有光照的一組)測(cè)得的為表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值,綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。3.“稱(chēng)重法”:將葉片一半遮光,一半曝光,遮光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值,曝光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值,綜合兩者可計(jì)算出真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需對(duì)葉片進(jìn)行特殊處理,以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。呼吸作用有氧呼吸與無(wú)氧呼吸該考點(diǎn)基礎(chǔ)層級(jí)訓(xùn)練內(nèi)容為細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所、過(guò)程、產(chǎn)物、實(shí)質(zhì)等內(nèi)容,重難、綜合層級(jí)考查兩種呼吸方式的區(qū)分判斷。細(xì)胞呼吸的影響因素及應(yīng)用該考點(diǎn)基礎(chǔ)層級(jí)訓(xùn)練內(nèi)容為細(xì)胞呼吸原理的實(shí)際應(yīng)用的判定,重難層級(jí)考查影響細(xì)胞呼吸的因素的分析,往往與生產(chǎn)生活實(shí)踐相結(jié)合。光合作用捕獲光能的色素和結(jié)
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