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二轮复习专题课件 专题2 第2讲 光合作用与细胞呼吸


? 一、光合作用中光反应与暗反应的比较
光反应 光能转化为活跃化 实质 学能(ATP、[H]), 放出氧气 暗反应 活跃化学能转变成稳定 化学能(CH2O)储存起来

时间
条件

短促、以微秒计
需要色素、光、酶

较缓慢
不需要色素和光、需要 酶

反应
物 质 变 化

暗反应

联 系

①光反应为暗反应提供还原剂[H]、能量ATP;暗反应为 光反应提供ADP和Pi ②没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,有机物 无法合成 总之,光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段,暗反 应是光反应的继续,是物质和能量转化的完成阶段,二 者是光合作用全过程的两个阶段,是相辅相成的。

? 二、叶绿体处于不同条件下,C3、C5、[H]、 ATP以及(CH2O)合成量的动态变化
项目 条件 C3 减少 增加 增加 增加 减少 C5 增加 减少 减少 减少 增加 [H]和ATP 增加 减少 增加 减少 或没有 增加 (CH2O)合成量 减少或没有 增加 减少 减少或没有 增加

光照不变,停止CO2 供应
光照不变,CO2供应 增加

光照不变CO2供应不 变,(CH2O)运输受阻
停止光照,CO2供应 不变

突然光照,CO2供应 不变

? 三、影响光合作用的外界因素 ? 1.单因子外界因素对光合作用速率影响的曲线
因素 原理 影响途径或方式 应用 阴生植物的 光补偿点和 光饱和点比 较低,因此 种植阴生植 物应避免过 强光照

影响光反 应阶段, 制约ATP 光照 及 强度 NADPH 的产生进 而制约暗 欲使植物生长,必须使 反应 光照强度大于光补偿点

因素

原理

影响途径或方式

应用

影响暗反 CO2 应阶段, 浓度 制约C3化 合物生成

大气CO2浓度过低时 (OA段)植物无法进行 光合作用

a.大田 中增加空 气流动,以增大 CO2浓度 b.温室中增大 CO2浓度,即增 施气肥 c.增施有机肥

因素

原理

影响途径或方式

应用

通过影响 酶活性进 而影响光 温度 合作用(主 要制约暗 反应)

温室栽培应用:冬 天适当增温,夏天 适当降温;白天调 到最适温度,以提 高光合作用效率; 晚上适当降温,以 植物光合作用在最 降低呼吸作用,保 适温度时效率最高,证有机物积累 温度过低、过高均 不利于植物生长

因素

原理

影响途径或方式

应用

矿质元素可通 过所参与构成 的与光合作用 矿质 相关的重要化 元素 合物对光合作 用造成直接或 间接影响

在一定范围内矿质 元素越丰富光合作 用速率越快,但超 过饱和点后,光合 作用将不再增加, 甚至可能会造成危 害

合理施肥促 进叶面积增 大,提高酶 合成速率, 增加光合作 用速率。

因素

原理

影响途径或方式

应用
为保障植 物光合作 用,应适 时适量进

是光合作用原料 保障水的供应,不 之一;缺水时可 仅满足光合作用原 水分 导致叶气孔关闭,料需求,而且可使 致使CO2供应不 速率 植物挺立、气孔开

足进而影响光合 放,有利于接受
CO2

行合理灌


? 特别提醒 ? ①上述任何因素对植物均存在“饱和点”, 即达到最大光合速率的“最适点”,超过 饱和点,均会使光合速率降低甚至会伤害 植物。 ? ②提倡增施有机肥,不仅可提供矿质元素 还会增加CO2供应,同时可减轻化肥使用 造成水体富营养化等污染。

? 2.多因子外界因素对光合作用速率的影 响

? 曲线分析: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, 横坐标所表示的因素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 提高图示中的其他因子的方法。

? 四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较
类型 必需条 件 有氧呼吸 无氧呼吸

氧和酶
细胞质基质

不需氧,但必须有酶催化

场所

(①阶段)、线 粒体(②和③ 阶段)

细胞质基质(①和②两阶段)

类型

有氧呼吸 ①C6H12O6+

无氧呼吸 酶 ①C6H12O6――→

C3H6O3(或 C2H5OH 酶 O2――→CO2+H2O 物质变化 +CO2) ②ADP+Pi+能量 ②ADP+Pi+能量 酶 ――→ATP 酶 ――→ATP 能量释放 产生大量能量 产生少量能量

类型 特点

有氧呼吸 有机物彻底分解, 能量完全释放 ①第一阶段完全相同

无氧呼吸 有机物没彻底分解, 能量没完全释放

联系

②实质相同:分解有机物,释放能量

? 五、酵母菌细胞呼吸类型的判断:

? 1.若只产生CO2,不消耗O2,则只进行无 氧呼吸(图中A点)。 ? 2.若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质 的量多,则两种呼吸同时存在(图中AC段)。 ? 3.若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质 的量相等,则只进行有氧呼吸(图中C点以 后)。 ? 4.B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等 (用CO2释放量表示),此时CO2的总释放量 最低。D点表示O2浓度超过一定值(10%)以 上时,无氧呼吸消失,细胞只进行有氧呼

六、光合作用与细胞呼吸的关系 1.光合作用与细胞呼吸的物质转化关系 (1)CO2的转化

(2)H2O的转化

? 2.[H]和ATP的来源、去向分析
光合作用 来源 [H] 去向 H2O光解产 生 有氧呼吸 有氧呼吸第一、二阶段

还原C3
光反应阶 段产生

用于第三阶段还原O2 三个阶段都产生
用于各项生命活动(植物的C3 还原除外)

来源
AT P 去向

用于C3还
原供能

? 3.光合速率与呼吸速率的关系 ? (1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测 得的数值为呼吸速率。 ? (2)绿色植物组织在光下,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。 ? ①表观(净)光合速率通常用O2释放量、CO2 吸收量或有机物积累量来表示。 ? ②真正(实际)光合速率通常用O2产生量、 CO2固定量或有机物制造量来表示。 ? ③呼吸速率通常用黑暗中CO2释放量、O2 吸收量或有机物消耗量来表示。

? [例1] (2011·广东卷,26)观赏植物蝴蝶 兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变 化。长期干旱条件下,蝴蝶兰在夜间吸收 CO2并贮存在细胞中。

? (1)依图1分析,长期干旱条件下的蝴蝶兰
在0~4时________(填“有”或“无”)ATP

和[H]的合成,原因是________;此时段
________(填“有”或“无”)光合作用的

暗反应发生,原因是________;10~16时
无明显CO2吸收的直接原因是________。

? (2)从图2可知,栽培蝴蝶兰应避免
________,以利于其较快生长。此外,由

于蝴蝶兰属阴生植物,栽培时还需适当

? [解析] 考查光合作用的过程和影响光合 作用的因素、坐标图的分析和植物组织培 养技术。
? (1)长期干旱,植物体内水分少,白天由于 温度高,蒸腾作用强,所以气孔关闭, CO2吸收减少,但是光反应仍然进行,所 以ATP和[H]不断积累,到了晚上,温度下 降,气孔打开,植物细胞可以利用白天积 累的ATP和[H],进行暗反应,O2吸收增加。

? (2)由于在干旱条件下,干重增加量明显少

? [答案] (1)有 细胞呼吸过程中能产生ATP 和[H] 无 光反应无法进行,叶绿体中缺 乏ATP和[H],所以暗反应无法进行 气孔 半闭 ? (2)干旱 遮光 ? (3)全能性 基因的选择性表达

? (2011·厦门)如图为某实验装置图,锥形瓶 内装有水草和适宜浓度的Na2CO3/NaHCO3 溶液。一段时间后,U型管左侧管内液面 的高度变化和锥形瓶中液体的pH变化分别 是( ) ? A.升高、升高 ? B.升高、降低 ? C.降低、升高 ? D.降低、降低 ? [答案] C

? [解析] 本题整合了植物的光合作用、物 理学的气压变化知识,考查同学们依据所 学知识分析、解决问题的能力。在一定温 度和光照条件下,锥形瓶中的水草利用瓶 内的CO2进行光合作用,且光合作用大于 呼吸作用,产生的O2几乎不溶于水,故随 着反应的进行,O2越来越多,其压强大于 大气压,从而造成U形管左侧液面下降、 右侧液面上升,水中的pH升高。本题选择 C项。

? [例2] (2011·海南卷,3)关于细胞呼吸的 叙述,正确的是( ) ? A.种子风干脱水后呼吸强度增强 ? B.土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸 ? C.破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖 ? D.小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减 弱

? [解析] 种子风干脱水后自由水含量降低, 细胞代谢缓慢,细胞呼吸强度减弱;土壤 淹水后,植物根系缺氧导致根系细胞进行 无氧呼吸;破伤风杆菌能够侵入人体深部 的组织细胞,进行无氧呼吸并大量繁殖, 有氧条件能抑制破伤风杆菌的繁殖;小麦 种子萌发过程中,自由水含量上升,代谢 加快,有氧呼吸加强。 ? [答案] B

? (2011·广州模拟)如图表示小麦种子在暗处 萌发并生长时释放的CO2量变化。在此环 境中约20d左右幼苗死亡,并且被细菌感 染而腐烂。据曲线图回答有关问题。

? (1)上述种子萌发的幼苗与自然条件下萌发 生长的幼苗相比,缺少的生命活动是 ____________________。 ? (2)在种子萌发初期CO2释放量较少的原因 是_______。 ? (3)在种子萌发6d内CO2释放量逐渐增加的 原因是__。 ? (4)一周后种子萌发释放的CO2量逐渐下降 的原因是____________________。 ? (5)种子开始萌发时消耗的有机物主要来自 于________,最后消耗的有机物是胚中的

? [答案] (1)光合作用 ? (2)种子萌发初期一般进行无氧呼吸,释放 CO2少 ? (3)萌发的种子由无氧呼吸转入有氧呼吸, 释放CO2量急剧上升(或萌发的种子进行有 氧呼吸且强度逐渐增强) ? (4)由于养料逐渐减少,呼吸速率又慢慢降 低 ? (5)胚乳 蛋白质 ? (6)微生物的分解作用

? [解析] 本题考查种子的呼吸作用。(1)幼 苗在暗处生长,无法进行光合作用。(2)种 子萌发初期,从外界吸收的氧气少,主要 进行无氧呼吸,所以放出的二氧化碳量相 对较少。(3)随着吸水和吸收氧气能力的加 强,种子的代谢逐渐加强,有氧呼吸加强。 (4)随着种子萌发时间的延长,种子体内贮 存的养料被逐渐消耗掉,呼吸作用减弱, 所以放出二氧化碳的量减少。(5)小麦是单 子叶植物,种子中的营养物质贮存在胚乳 中。三大物质在供能过程上,糖类先分解, 其次是脂肪,最后是蛋白质。(6)幼苗死亡

? [例3] (2011·海南卷,26)某同学设计了 一个探究实验,把培养在完全营养液中、 生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放 入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内(如 下图所示),其中A不密封,B、C密封。B 内培养皿中盛有Ba(OH)2溶液,A、C内培 养皿中盛有蒸馏水,各培养皿中液体的体 积相同。该实验在光照充足、温度适宜的 环境中进行。

? 回答问题: ? (1)根据上述实验设计判断,该实验的目的 是____。 ? (2)从理论上讲,培养一段时间后,预期的 实验结果是:B中的幼苗生长量比C中的 ____(大、小),原因是____;A中的幼苗生 长量比C中的______(大、小),原因是

? [解析] (1)分析题干可知,本实验的唯一 变量是CO2的浓度,所以该实验的目的是 探究CO2浓度对光合作用的影响。(2)由于A 不密封,B、C密封,而且B中的Ba(OH)2溶 液吸收玻璃钟罩内的CO2,所以三个玻璃 钟罩中CO2的浓度大小为A>C>B,由于幼苗 的光合作用需要CO2,所以幼苗生长量的 大小为A>C>B。 ? [答案] (1)探究二氧化碳浓度对光合作用 的影响 (2)小 B中Ba(OH)2溶液吸收二氧 化碳,导致幼苗光合作用强度降低 大 A不密封,外界的二氧化碳可以进入玻璃

? (2010·四川理综)有人对不同光照强度下两种 果树的光合特性进行研究,结果如下表(净光 合速率以CO2的吸收速率表示,其他条件适宜 且相对恒定)。下列相关分析,不正确的是 ( )

光强(mmol光 子/m2·s) 光能利 用率(%)

0

0.1 2.3 0

0.2 2.2 0 5.1 0 1.0 5 3.7 0

0.3 2.0 0 6.5 5 0.9 0 5.4 0

0.4 1.8 0 7.4 5 0.8 5 6.5 0

0.5 1.6 0 7.9 0 0.8 0 7.2 5

0.6 1.5 0 8.2 0 0.7 5 7.6 0

0.7 1.4 0 8.5 0 0.7 0 7.6 0

0.8

0.9



1.3 1.20 0 8.5 8.50 0 0.6 0.60 5 7.6 7.60 0

龙 净光合速 眼 率 - 2.5 (μmol 0.60 0 CO2/m2·s ) 光能利用 率(%) - 1.2 0

芒 净光合速 果 率 - 1.1 (μmolCO2 2.10 0 /m2·s)

? A.光强大于0.1 mmol光子/m2·s,随光照增 强两种果树的光能利用率逐渐减小 ? B.光强小于0.5 mmol光子/m2·s,限制净 光合速率的主要因素是叶绿素含量 ? C.光强大于0.7 mmol光子/m2·s,限制净 光合速率的主要生态因素是CO2浓度 ? D.龙眼的最大光能利用率大于芒果,但 龙眼的最大总光合速率反而小于芒果 ? [答案] B

? [解析] 本题考查光合作用相关知识,考查 学生获取信息能力,理解能力。从表中可以 看出,光强大于0.01 m mol光子/m2·s,随光 照增强两种果树的光能利用率逐渐减小,A正 确。光强小于0.5 m mol光子/m2·s,随光照增 强,净光合速率增强,因此光强小于0.5 m mol光子/m2·s,限制净光合速率的主要因素 是光照强度,B错。光强大于0.7 m mol光子 /m2·s,随光照增强,净光合速率不再增强, 因此光强大于0.7 m mol光子/m2·s,限制净光 合速率的主要生态因素不再是光照强度,而 是CO2浓度,C正确。


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