光合呼吸.docx
- 文档编号:9523464
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:1.14MB
光合呼吸.docx
《光合呼吸.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光合呼吸.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
光合呼吸
呼吸作用
考点一:
呼吸作用的过程
◆呼吸作用的本质是氧化分解有机物,释放能量,不一定需要氧气,分为有氧呼吸和无氧呼吸。
(一)有氧呼吸
有氧呼吸的反应式:
场所
发生反应
产物
第一阶段
细胞质
基质
丙酮酸、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第二阶段
线粒体
基质
6CO2
CO2、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第三阶段
线粒体
内膜
O2
生成H2O、释放大量能量,形成大量ATP
注意:
各反应阶段的反应物、生成物及场所。
(二)无氧呼吸
植物:
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量
动物、乳酸菌:
C6H12O6
2C3H3O3+能量
无氧呼吸的场所是细胞质基质,分2个阶段,第一个阶段与有氧呼吸的相同,是由葡萄糖分解为丙酮酸,第二阶段的反应是由丙酮酸分解成CO2和酒精或转化成C3H3O3(乳酸)。
◆探究酵母菌细胞呼吸的方式
检测试剂:
酒精在碱性条件下与重铬酸钾显色,从橙色变灰绿色。
CO2使溴麝香草酚蓝从蓝色变绿色,最终变为黄色。
考点二:
影响呼吸速率的外界因素
1.温度:
温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。
在一定温度范围内,温度越低,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。
2.氧气:
氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3.水分:
一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。
但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4.CO2:
环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
考点三:
呼吸作用在生产上的应用:
1.作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2.粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。
3.水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。
4.农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。
光合作用
考点一:
光合作用的的探究历程
主要考对实验设计的理解及应用能力(自己看书领悟)
考点二:
光合作用的基本过程
1.光合作用的反应式可表示为:
6CO2+12H2O光能、叶绿体C6H12O6+6O2+6H2O
或CO2+H2O光能、叶绿体(CH2O)+O2
2.光合作用的条件——光合色素
叶绿体色素吸收可见光,主要吸收红橙光和蓝紫光(叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光),所有色素和所有光反应的酶都在囊状结构上,所以光反应的场所是叶绿体类囊体膜上。
◆光合色素的提取和分离实验
注意:
(1)提取和分离的原理不同,所有试剂不同。
提取——无水酒精;分离——层析液(丙酮)
(2)SiO2作用:
有利于研磨;CaCl2的作用:
防止色素被破坏。
3.光合作用的过程:
光
反
应
阶
段
条件
光、色素、酶
场所
光
酶
在类囊体的薄膜上
物质变化
水的分解:
H2O→[H]+O2↑ATP的生成:
ADP+Pi→ATP
能量变化
光能→ATP中的活跃化学能
暗
反
应
阶
段
条件
酶、ATP、[H]
场所
酶
叶绿体基质
物质变化
酶
CO2的固定:
CO2+C5→2C3
ATP
C3的还原:
C3+[H]→(CH2O)
能量变化
光能
ATP中的活跃化学能→(CH2O)中的稳定化学能
总反应式
叶绿体
CO2+H2OO2+(CH2O)
两者的联系:
光反应为暗反应提供能量(ATP)和还原剂([H]);暗反应为光反应提供ADP和Pi
注意:
①光反应需要酶。
②光合作用产生的葡萄糖和水中的氧元素来自反应物中的CO2。
③暗反应能在光下进行。
④与光反应进行有关的非生物因素:
光、温度、水。
⑤与暗反应进行有关的非生物因素:
温度、CO2。
⑥从外界吸收来的CO2不能直接被[H]还原,CO2需要先被固定成为C3,C3直接被[H]还原。
⑦光反应中,光能转变为活跃的化学能。
⑧暗反应阶段的能量变化是活跃的化学能转变为稳定的化学能。
⑨光合速率的测定:
一般采用的指标如单位时间内氧气的释放量、单位时间内CO2的吸收量、单位时间内植物重量(有机物)的变化量。
◆“光合作用中各物质的变化情况”
环境因素
C3
C5
[H]和ATP
(CH2O)
CO2供应不变
停止光照
(较强→弱)
增加
减少
减少或没有
减少或没有
突然光照
(弱→较强)
减少
增加
增加
增加
光照不变
停止CO2的供应 (较高→低)
减少
增加
增加
减少或没有
CO2的供应增加(低→较高)
增加
减少
减少
增加
要点诠释:
分析中间产物含量的变化,关键是抓住物质的来源和去路两个要点。
①光照骤减→光反应减弱→[H]、ATP生成减少,→C5和(CH2O)减少,C3去路减少;CO2供应不变→C5固定CO2生成C3来源增加→C5减少,C3却因还原减少和生成继续而增加→结果:
[H]、ATP和C5减少,C3增加。
突然光照过程分析从略。
②CO2供给不足→CO2固定减少→C3生成减少,却被继续还原而消耗→C3减少,而[H]、ATP、C5则因为消耗减少和继续生成而增加→结果:
[H]、ATP和C5增加,C3减少。
CO2供给增加过程分析从略。
③总之,无论光照强度还是CO2浓度改变时,[H]、ATP、C5的变化总是呈正相关,而与C3变化则相反。
为方便记忆,可总结为:
无(弱)光C3多,无碳(CO2浓度低)C3少。
考点三:
利用光合作用原理在农业上的应用
◆提高农作物产量的重要条件之一,是提高农作物对光能的利用率。
要提高农作物的光能的利用率的方法有:
(1)延长光合作用的时间;
(2)增加光合作用的面积(合理密植,间作套种);(3)光照强弱的控制;(4)必需矿质元素的供应;(5)CO2的供应(温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度)。
考点四:
影响光合速率的因素
影响光合作用速度的曲线分析及应用
因素
图像
关键点的含义
在生产上的应用
单因子影响
光照强度
A点光照强度为0,此时只进行呼吸作用,释放CO2的量,表明此时的呼吸强度。
AB段表明随光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少,有一部分用于光合作用;B点时,呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度=呼吸作用强度,称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上,植物才能正常生长)。
BC段表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了。
C点为光合作用的饱和点。
(1)适当提高光照强度
(2)延长光合作用时间(例:
轮作)
(3)对温室大棚用无色透明玻璃
(4)若要降低光合作用则用有色玻璃。
如用红色玻璃,则透红光吸收其他波长的光,光合能力较白光弱。
但较其他单色光强。
O
物
质
的
量
光合面积
叶面积指数
·
·
·
C
B
A
8
6
4
2
呼吸量
干物质量
光合作用实际量
OA段表明随叶面积的不断增大,光合作用实际量不断增大,A点为光合作用面积的饱和点,随叶面积的增大,光合作用不再增强,原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。
OB段干物质量随光合作用增强而增加,而由于A点以后光合作用量不再增加,而叶片随叶面积的不断增加OC段呼吸量不断增加,所以干物质积累量不断降低如BC段。
植物的叶面积指数不能超过C点,若超过C点,植物将入不敷出,无法生活下去。
适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免陡长,封行过早,使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费。
温室栽培植物时,可增加光合作用面积,合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
二氧化碳浓度
CO2是光合作用的原料,在一定范围内,CO2越多,光合作用速率越大,但到A点时,即CO2达到饱和时,就不再增加了
温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度,如释放一定量的干冰或多施有机肥,使根部吸收的CO2增多。
大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度、增加产量
温度
光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。
一般植物在10℃~35℃下正常进行光合作用,其中AB段(10℃~35℃),随温度的升高而逐渐加强,B点(35℃)以上光合酶活性下降,光合作用开始下降,40℃~50℃光合作用几乎完全停止
(1)适时播种
(2)温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温
(3)植物“午休”现象的原因之一
叶龄
OA段为幼叶,随幼叶的不断生长,叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加,光合作用速率不断增加。
AB段为壮叶,叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态,光合速率也基本稳定。
BC段为老叶,随叶龄的增加,叶片内叶绿素被破坏,光合速率也随之下降
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶,都是根据其原理。
又可降低其呼吸作用消耗有机物
矿质元素
矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质。
如缺少N,就影响蛋白质(酶)的合成;缺少P就会影响ATP的合成;缺少Mg就会影响叶绿素的合成
合理施肥可促进叶片面积增大,提高酶的合成率,提高光合作用速率
多因子影响
图像
含义
P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合速率不断提高。
当到Q点时,横坐标所表示的因子,不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取适当提高图示的其他因子
应用
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当充加CO2,进一步提高光合速率。
当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。
总之,可根据具体情况,通过增加光照强度,调节或增加CO2浓度来充分提高光合效率,以达到增产的目的
注意:
1.CO2浓度:
CO2的含量很低时,绿色植物不能制造有机物,随CO2的含量的提高,光合作用逐渐提高;当CO2的含量提高到一定程度时,光合作用的强度不再随CO2的含量的提高而提高。
2.光照强度:
在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。
3.温度:
温度可影响酶的活性。
◆总光合效率=净光合速率+呼吸速率
光合作用产生的氧气可进入线粒体参与有氧呼吸,多余的会被排出,所以叶片产生氧气的总量无法通过技术手段检测出来,只能通过先在黑暗条件下测呼吸速率,再在光照条件下测叶片释放氧气的量。
所以题干信息凡是显示出测量值的都是净光合速率。
注意:
净光合速率指标:
CO2吸收量、O2释放量、有机物积累量
总光合速率指标:
CO2固定量、O2生成量、有机物生成量
◆同化作用类型
1.自养生物:
可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,如绿色植物,硝化细菌(化能合成)
2.异养生物:
不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动,如许多动物。
◆比较光合作用与呼吸作用
光合呼吸复习题
1.(丰台一模,1)下列有关高等植物细胞结构的说法正确的是
A.线粒体、叶绿体、核糖体中均能发生基因的表达
B.细胞中膜蛋白的形成与内质网无关
C.叶绿体产生的ATP可以为细胞提供能量
D.吡罗红甲基绿染色剂使细胞中大部分区域染成红色
2.(丰台一模,3)以水为层析液,最适合用纸层析法分离的物质是
A.叶绿体色素和液泡中的色素B.葡萄糖和果糖
C.叶绿素和类胡萝卜素D.雄性激素和雌性激素
3.(丰台一模,5)右图是关于生物学中某些变化趋势的曲线图,下列说法不正确的是
A.若x表示外界O2浓度,y表示CO2释放量,则a、b可以分别表示有氧呼吸强度、无氧呼吸强度
B.若x表示温度,y表示耗氧量,则a、b可以分别表示变温动物、恒温动物
C.若x表示时间,y表示基因频率,则a、b可以分别表示一对在自然选择中对于种群生存有利、不利的等位基因
D.若x表示生长素浓度,y表示生理作用,则a、b可以分别表示生长素对根、茎的促进作用
4.(延庆一模,2)[A]图为细胞有氧呼吸过程示意图;[B]图为了研究光合作用,生物小组的同学把菠菜叶磨碎,分离出细胞质和全部叶绿体,然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质,分别装在四支试管内并进行光照。
下列有关分析正确的是
A.[A]图中
、
、
三物质依次是氧气、水、二氧化碳
B.[A]图中
(二)、(三)过程均能产生大量的ATP
C.[B]图能发生细胞呼吸过程的试管有A、B
D.[B]图能发生光合作用光反应过程的试管有B、D
5.(朝阳一模,2)正常情况下,下列四个图若改变自变量或因变量,则曲线变化最大的是
A.图①将“光照强度”改为“CO2浓度”
B.图②将“胰岛素相对含量”改为“胰高血糖素相对含量”
C.图③将“有丝分裂各时期”改为“减数第二次分裂各时期”
D.图④将“酶活性”改为“有氧呼吸释放CO2量”
6.(石景山一模,2)研究人员用菠萝和柳蜜桃两种植物为实验材料,测量在30℃~65℃范围内光合作用和呼吸作用速率以及细胞离子渗出量,结果如右图所示(注:
以30℃时记录的实验数据作为对照)。
下列说法错误的是
A.高温下两种植物的光合作用和呼吸作用均受到抑制且光合作用更加敏感
B.当温度超过40℃时,菠萝停止生长,柳蜜桃生长不受影响
C.高温影响生物膜的结构和功能,使ATP合成速率大大降低
D.两种植物在生长季节长期处于不致死的高温环境下,“果实”甜度会下降
7.(海淀零模,3)为研究酵母菌的呼吸方式,某生物小组制作了如下图中a~f所示装置,下列判断不合理的是
A.若a装置液滴不移动,b装置液滴右移,说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B.若a装置液滴左移,b装置液滴右移,说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C.连接e→d→c→d,并从c侧通气,可验证酵母菌进行了有氧呼吸
D.连接f→d,d中石灰水变浑浊,可验证酵母菌进行了无氧呼吸
8.(海淀一模,2)右图为某植物在适宜的自然条件下,CO2吸收速率与光照强度的关系曲线。
下列分析判断不正确的是
A.若温度降低,a点上移
B.若植物缺Mg,b点左移
C.若CO2升高,c点右移
D.若水分不足,c点左移
9.(门头沟一模,3)下面是科学家利用同位素示踪技术进行研究的实例,其中不正确的是
A.用32P标记一个噬菌体,侵染未标记32P的大肠杆菌并繁殖n代后,含32P的噬菌体占所有噬菌体的比例是2/2n
B.用14C标记的CO2进入植物叶肉细胞,有光条件下,叶绿体合成的含14C的产物全部在线粒体彻底氧化分解
C.用3H标记氨基酸,在豚鼠的胰腺细胞中可检测到放射性物质依次出现在核糖体、内质网、高尔基体,后经细胞膜出细胞
D.用15N标记尿嘧啶,在植物叶肉细胞中可检测到放射性物质出现在线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核等结构中
10.(海淀零模,31)(18分)线粒体是真核细胞的“动力工厂”。
请分析回答下列问题:
(1)健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,线粒体中细胞色素氧化酶使染料保持氧化状态呈蓝绿色,而在周围的细胞质中染料被还原,成为无色状态。
当细胞内_________________时,线粒体被染成蓝绿色,当细胞耗尽氧之后,线粒体的颜色消失,这说明线粒体内能进行氧化还原反应。
在原核细胞中,这一氧化还原反应与_____________膜相关。
(2)研究发现,线粒体内膜成分中蛋白质所占比例明显高于外膜,其原因是__________。
①内膜折叠成嵴,使内膜的表面积大大增加②内膜上分布着与电子传递和ATP合成有关的酶类③内膜上有一些运输物质的载体
(3)线粒体内合成ATP场所是________________________。
(4)线粒体生长到一定大小就要开始分裂,形成两个新的线粒体。
研究人员将胆碱缺陷突变型脉孢菌培养在含有3H标记胆碱(一种磷脂的前体物)的培养基中,使____________(结构)带上放射性3H标记。
然后收集细胞,转入_____________的培养基中继续培养,分别在不同时间收集细胞,再通过放射自显影检查培养时间长短不同的细胞中同位素的____________________。
随着分裂次数的增加,具有放射性的线粒体的数量__________,放射性均匀分布到新的线粒体中并随着分裂次数增加而___________,证明新的线粒体是分裂而来的。
11.(门头沟一模,29)(18分)阅读分析下列材料,回答有关植物代谢的问题。
Ⅰ.20世纪50年代,卡尔文及其同事在研究光合作用时,将小球藻悬浮液装在一个密闭玻璃容器中,通过一个通气管向容器中通入CO2,通气管上有一个开关,可控制CO2的供应,容器周围有光源,通过控制电源开关来控制有无光照。
(1)实验材料小球藻属于_______(原核、真核)生物。
(2)实验时,卡尔文等按照预先设定的时间长度向容器内注入14C标记的CO2,在每个时间长度结束时,把小球藻悬浮液滴入4倍体积的乙醇中,使小球藻细胞中_______失活,杀死小球藻,同时提取其产物,采用纸层析法分离出各种化合物。
纸层析法的原理是利用了不同化合物在层析液中_______的不同。
(3)卡尔文等向密闭容器中通入14CO2,当反应进行到5s时,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,将反应时间缩短到0.5s时,14C出现在一种三碳化合物(C3)中。
上述实验中卡尔文等是通过控制_______来探究CO2中碳原子转移路径的,采用了_______等技术方法。
(4)在实验中,卡尔文等还发现,在光照下C3和C5的浓度很快达到饱和并保持稳定。
但当把灯关掉后,_______(C3、C5)的浓度急速升高,同时_______(C3、C5)的浓度急速降低。
卡尔文等在光照下突然中断_______的供应,这时他发现C5的量积聚起来,C3却消失了,他们由此得出结论,固定CO2的物质是C5。
Ⅱ.芦荟进行光合作用时,夜间气孔开放,吸收CO2转化成某有机酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中的某有机酸经脱羧作用释放CO2参与光合作用。
(1)芦荟气孔开闭的特点,与其生活的环境是相适应的,推测其生活的环境最可能是 。
若白天在某时刻忽然发现芦荟植物细胞中葡萄糖含量增加,则可能是由于_______(答环境因素)造成的。
(2)温室大棚中的芦荟在24:
00~4:
00时也有ATP的合成,原因是 。
此过程中ATP产生的场所是 ,影响芦荟ATP合成的主要因素是 ,ATP的作用是 。
(3)利用植物细胞的_______(答能力),通过植物组织培养技术可大规模生产芦荟的种苗,此过程中细胞分化的根本原因是_______。
12.(昌平一模,30)生物课外研究性学习小组通过下列实验,探究光合作用的影响因素。
实验原理:
抽除叶内细胞间隙的空气,充以水分,会使叶片沉于水中。
一定条件下,叶片又可上浮。
材料用具:
略
实验步骤:
第一步:
获得叶圆片(如图),抽去其中的空气。
第二步:
把抽去空气的叶圆片连同水倒入烧杯中,放在黑暗处备用。
第三步:
按下表所示条件进行实验。
(4只烧杯内叶圆片的大小和数量相同)
烧杯号
光源与装置间距离(cm)
温度(℃)
NaHCO3溶液浓度mol/L
1
40
15
0.2
2
40
25
0.1
3
40
25
0.2
4
80
25
0.2
注:
实验中所用光源功率恒定
第四步:
观察记录实验结果。
请仔细阅读上述实验方案,分析回答下列问题:
(1)该实验的观测指标是______________________________________________________。
(2)叶圆片上浮的原因是,NaHCO3溶液的作用是。
(3)1号与2号烧杯不能构成一组对照实验,原因是。
(4)3号和4号烧杯的实验是研究_____________对光合作用强度的影响。
改变距离是为了控制实验的_________变量。
随着距离增大,叶绿体中五碳化合物的含量将(上升/下降)。
(5)请在以下坐标中绘制出光源与装置之间的距离与光合作用强度的相关曲线。
(6)研究二氧化碳浓度对光合作用强度的影响时,在同一二氧化碳浓度下多次重复实验,目的是。
10.(每空2分,共18分)
(1)有氧气细胞(或质)
(2)②③
(3)线粒体基质和内膜(或嵴)
(4)线粒体膜不含放射性物质分布和含量(逐渐)增加(逐渐)降低
11.Ⅰ.
(1)真核
(2)酶 ;溶解度
(3)反应时间 ;同位素示踪法
(4)C3 ;C5 ;CO2
Ⅱ.
(1)炎热干旱;温度更接近最适温度或光照增加
(2)通过细胞呼吸(呼吸作用)合成 ;细胞质基质和线粒体 ; 温度、氧气浓度;用于植物各种生命活动
(3)全能性 ;基因的选择性表达
12.(18分,每空2分)
(1)相同时间(单位时间)内浮起的叶圆片(叶片)的数量(或全部叶片浮起所需的时间)
(2)光合作用产生氧气,最终使叶圆片密度变小(为光合作用)提供二氧化碳
(3)具有温度和二氧化碳两个变量(或不是单一变量;或变量不唯一)
(4)光照强度自下降
(5)
(6)减少偶然性(避免误差)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光合 呼吸