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1、(一)细胞呼吸与光合作用中的物质和能量转化关系 1 1光合作用与细胞呼吸过程图光合作用与细胞呼吸过程图2从反应式中分析元素的转移从反应式中分析元素的转移(1)光合作用反应式(2)有氧呼吸反应式 3 3绿色植物体内物质转化过程绿色植物体内物质转化过程(1)C的转移途径：(2)H的转移途径：(3)O的转移途径：4 4光合作用与细胞呼吸过程中光合作用与细胞呼吸过程中HH的来源、去路分析的来源、去路分析5 5能量流动能量流动 6 6光合速率与呼吸速率的关系光合速率与呼吸速率的关系 (1)绿色植物在黑暗条件下测得的数值为呼吸速率。(2)绿色植物组织在光照条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净
2、光合速率。(3)真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的关系：真正光合速率净光合速率呼吸速率。(4)(4)三者的常用表示方法：三者的常用表示方法：真真正正光光合合速速率率：O O2 2产产生生(生生成成)速速率率、COCO2 2固固定定速速率、有机物产生率、有机物产生(制造、生成制造、生成)速率速率 净净光光合合速速率率：O O2 2释释放放速速率率、COCO2 2吸吸收收速速率率、有有机机物积累速率物积累速率 呼呼吸吸速速率率：黑黑暗暗中中O O2 2吸吸收收速速率率、黑黑暗暗中中COCO2 2释释放放速率、有机物消耗速率速率、有机物消耗速率7.7.光合速率、呼吸速率的测定实验探究光合速率、呼吸
3、速率的测定实验探究(1)(1)净光合速率的测定净光合速率的测定(如图如图)NaHCONaHCO3 3溶溶液液的的作作用用：玻玻璃璃瓶瓶中中的的NaHCONaHCO3 3溶溶液液保保证证了了容容器器内内COCO2 2浓浓度度的的恒恒定定，满满足足了了绿绿色色植植物物光光合作用的需求。合作用的需求。植植物物光光合合速速率率指指标标：植植物物光光合合作作用用释释放放氧氧气气，使使容容器器内内气气体体压压强强增增大大，毛毛细细管管内内的的水水滴滴右右移移。单单位位时时间间内内液液滴滴右右移移的的体体积积即是净光合速率。即是净光合速率。条条件件：整整个个装装置置必必须须在在光光照照条条件件下下，光光是是
4、植植物物进进行行光光合作用的条件。合作用的条件。(2)(2)呼吸速率的测定呼吸速率的测定(如上图如上图)上上图图同同样样可可以以用用于于呼呼吸吸速速率率的的测测定定，但但要要将将NaHCONaHCO3 3溶溶液液换换成成NaOHNaOH溶溶液液，吸吸收收植植物物呼呼吸吸作作用用释放的释放的COCO2 2。植植物物呼呼吸吸速速率率的的指指标标：植植物物呼呼吸吸作作用用吸吸收收氧氧气气，释释放放COCO2 2，COCO2 2被被NaOHNaOH溶溶液液吸吸收收，使使容容器器内内气气体体压压强强减减小小，毛毛细细管管内内的的水水滴滴左左移移。单单位位时时间间内内液液滴滴左左移移的的体体积积即是呼吸速
5、率。即是呼吸速率。条条件件：整整个个装装置置必必须须遮遮光光处处理理，否否则则植植物物的的光光合合作作用用会会干扰呼吸速率的测定。干扰呼吸速率的测定。【例1】下图表示某植物叶肉细胞内发生的生理过程，其中A至H代表物质，据图回答：(1)D(1)D是是_。用用_方方法法，可可以以研研究究B B的的去去向向。_(_(字字母母代代号号)直直接接为为细细胞胞生生命命活活 动动 提提 供供 能能 量量，该该 过过 程程 的的 化化 学学 反反 应应 式式 是是：_。(2)(2)场场所所是是_。多多种种化化学学反反应应能能够够互互不不 干干 扰扰 地地 在在 场场 所所、内内 进进 行行，是是 由由 于于_
6、(_(结构结构)的的_作用。作用。(3)(3)通通过过实实验验可可以以初初步步研研究究该该植植物物叶叶片片中中色色素素的的种种类及相对含量，请扼要写出实验思路。类及相对含量，请扼要写出实验思路。_。丙酮酸丙酮酸同位素示踪同位素示踪F FATP ADP+Pi+能量能量酶酶线粒体线粒体细胞器膜细胞器膜(或生物膜或生物膜)分隔分隔用用无无水水乙乙醇醇提提取取色色素素，用用纸纸层层析析法法分分离离色色素素，观观察察色色素带的条数和宽窄素带的条数和宽窄 (4)(4)将将生生理理状状况况相相同同的的该该植植物物叶叶片片分分成成四四等等份份，在在不不同同温温度度下下分分别别暗暗处处理理1h1h，再再用用适适
7、当当且且相相同同的的光光照照射射1h1h，测其重量变化测其重量变化(注：均与暗处理前相比注：均与暗处理前相比)，结果见下表。，结果见下表。组别组别1234温度温度()27282930暗处理后的暗处理后的重量变化值重量变化值/mg-1-2-3-1光照后的光照后的重量变化值重量变化值/mg+3+3+3+1 假假设设相相同同温温度度下下呼呼吸吸作作用用强强度度不不变变，据据表表分分析析，_下下呼呼吸吸作作用用最最强强，28 28 下下的的实实际际光光合合速速率是率是_mg/h_mg/h。29297 7 (二二)影响光合作用内外因素的分析影响光合作用内外因素的分析 1 1内部因素对光合作用速率的影响内
8、部因素对光合作用速率的影响 (1)(1)不不同同种种类类的的植植物物呼呼吸吸速速率率不不同同，如如一一般般情情况况下旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。下旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)(2)同一植物的不同生长发育时期呼吸速率不同。同一植物的不同生长发育时期呼吸速率不同。应应用用：根根据据植植物物在在不不同同生生长长发发育育时时期期光光合合作作用用强强度度不不同同，适适时时适适量量地地提提供供水水、肥肥及及其其他他环环境境条条件件，以以使植物茁壮成长。使植物茁壮成长。ABAB段段为为壮壮叶叶，叶叶面面积积、叶叶绿绿体体、叶叶绿绿素素都都处处于于相相对对稳定状态，光合作
9、用速率也相对稳定。稳定状态，光合作用速率也相对稳定。BCBC段段为为老老叶叶，随随着着叶叶龄龄的的增增加加，叶叶绿绿素素被被破破坏坏，光光合合作用速率也随之下降。作用速率也随之下降。(3)(3)同同一一叶叶片片的的不不同同生长发育时期生长发育时期 曲线含义曲线含义 O OA A段段为为幼幼叶叶，随随着着幼幼叶叶的的生生长长，叶叶面面积积不不断断增增大大，叶叶绿绿体体增增多多,叶叶绿绿素素增加，光合作用不断增强。增加，光合作用不断增强。应应用用：在在农农业业生生产产中中，适适时时摘摘除除农农作作物物的的老老叶，可减少其细胞呼吸消耗有机物。叶，可减少其细胞呼吸消耗有机物。(4)(4)光合面积光合面
10、积 OAOA段段表表明明随随叶叶面面积积指指数数的的不不断断增增大大，光光合合作作用用实实际际量量不不断断增大。增大。A点点为为表表示示随随叶叶面面积积指指数数的的增增大大，光光合合作作用用不不再再增增强强，原原因因是是有有很很多多叶叶被被遮遮光光。OBOB段段干干物物质质量量随随光光合合作作用用增增强强而而增增加加，由由于于A A点点以以后后光光合合作作用用实实际际量量不不再再增增加加，而而叶叶片片随随叶叶面面积积的的不不断断增增加加OCOC段段呼呼吸吸量量不不断断增增加，所以干物质积累量不断降低如加，所以干物质积累量不断降低如BEBE段。段。植植物物的的叶叶面面积积指指数数(指指单单位位土
11、土地地面面积积上上植植物物的的总总叶叶面面积积)不不能能超超过过D D点点，若若超超过过D D点点，植植物物将将入入不不敷敷出出，无法生活下去。无法生活下去。应应用用：适适当当间间苗苗，合合理理密密植植，适适当当修修剪剪，避避免免徒徒长。长。2 2外部因素对光合作用速率的影响外部因素对光合作用速率的影响 (1)(1)光照光照 光照强度光照强度 应用：应用：间种、套种，合理密植。间种、套种，合理密植。光质光质光质光质(光的波长光的波长)不同，影响光合速率，不同，影响光合速率，白光为复色光，光合作用能力最强。白光为复色光，光合作用能力最强。光照的日变化光照的日变化光光合合速速率率在在一一天天中中也
12、也有有变变化化。在在温温暖暖的的日日子子里里，如如水水分分供供应应充充足足，太太阳阳光光照照成成为为主主要要因因素素，光光合合过过程程一一般般与与太太阳阳辐辐射射的的进进程程相相符符合合；从从早早晨晨开开始始，光光合合作作用用逐逐渐渐加加强强，中中午午达达到到高高峰峰，以以后后逐逐渐渐降降低低，到到日日落落则则停停止止，成成为为单单峰峰曲曲线线。这这是是相相对对无无云云的的晴晴天天而而言言。但但当当晴晴天天无无云云而而中中午午太太阳阳光光照照强强烈烈时时光光合合速速率率有有时时反反而而会会降降低低形形成成双双峰峰曲曲线线：一一个个高高峰峰在在上上午午，一一个个高高峰峰在在下下午午。中中午午前前
13、后后光光合合速速率率下下降降，呈呈现现“午休午休”现象。现象。(2)二氧化碳 只有当环境中的CO2浓度达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点，一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增强或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度过高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒，而影响植物正常的生长发育。大大田田生生产产“正正其其行行，通通其其风风”，即即为为提提高高COCO2 2浓浓度度、增增加加产产量量。(根根据据当当地地的的“风风向向”选选好好“
14、行行向向”，注注意意行行距距，合合理理密密植植，以以利利于于空空气气流流通通，充充分吸收分吸收COCO2 2和利用光能。和利用光能。)应应用用：温温室室栽栽培培植植物物时时适适当当提提高高室室内内COCO2 2的的浓浓度度，如如，释释放放一一定定量量的的干干冰冰、多多施施农农家家肥肥料料(农农家家肥肥料料为为有有机机肥肥，能能在在微微生生物物的的作作用用下下分分解解产产生生COCO2 2)、适适当当施施用用碳碳酸酸氢氢铵铵肥肥料料(碳碳酸酸氢氢铵铵分分解解后后能能放放出出较较多的多的COCO2 2)。(3)温度温度 温温度度直直接接影影响响酶酶的的活活性性，因因此此，温温度度对对光光合作用的影
15、响也很大。合作用的影响也很大。大大部部分分植植物物光光合合作作用用最最适适温温度度为为2535，35 以以上时光合作用就开始下降，上时光合作用就开始下降，4550 时即完全停止。时即完全停止。低低温温时时酶酶促促反反应应速速率率下下降降，故故限限制制了了光光合合作作用用的的进进行行。光光合合作作用用在在高高温温时时下下降降的的原原因因，一一方方面面是是高高温温破破坏坏了了叶叶绿绿体体和和细细胞胞质质的的结结构构，并并使使酶酶钝钝化化；另另一一方方面面是是在在高高温温时时，呼呼吸吸速速率率大大于于光光合合作作用用速速率率。应应用用：温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。温室栽培植物时，
16、白天适当提高温度，晚上适当降温。(4)必需的矿质元素必需的矿质元素 矿矿质质元元素素直直接接或或间间接接地地影影响响着着光光合合作作用用。这这些些元元素素有有些些是是构构成成或或合合成成与与光光合合作作用用有有关关的的结结构构或或化化合合物物的的重重要要元元素素，如如氮氮、镁镁是是叶叶绿绿素素生生物物合合成成的的必必需需矿矿质质元元素素，氮氮还还是是构构成成ATP、NADPH、酶酶等等物物质质和和叶叶绿绿体体膜膜的的重重要要元素；磷也参与光合作用中间产物的转变和能量的传递。元素；磷也参与光合作用中间产物的转变和能量的传递。在在一一定定范范围围内内，营营养养元元素素越越多多，光光合合速速率率就就
17、越越快快。氮氮、磷磷、钾钾肥肥料料三三要要素素中中，以以氮氮肥肥对对光光合合作作用用的的效效果果最最明明显显。追追施施氮氮肥肥促促进进光光合合速速率率的的原原因因有有两两方方面面：促促进进叶叶片片面面积积增增大大，叶叶片片数数目目增增多多，增增加加光光合合面面积积，这这是是间间接的影响。接的影响。直接的影响光合能力。直接的影响光合能力。应用：应用：合理施肥。合理施肥。(5)(5)水水 光光合合作作用用所所需需的的水水分分只只是是植植物物吸吸收收水水分分的的一一小小部部分分(1%(1%以以下下)。因因此此，水水分分缺缺乏乏主主要要是是间间接接地地影影响响光光合合速速率率下下降降，直直接接原原因因
18、是是由由于于缺缺水水使使叶叶片片气孔关闭，影响气孔关闭，影响COCO2 2进入叶内，进而影响光合作用。进入叶内，进而影响光合作用。应应用用：合合理理灌灌溉溉。预预防防干干旱旱，防防止止“午午休休”现象。现象。(6)温度、光照强度、二氧化碳浓度综合因素 P P点点时时，限限制制光光合合速速率率的的因因素素应应为为横横坐坐标标所所表表示示的的因因子子，随随其其因因子子的的不不断断加加强强，光光合合速速率率不不断断提提高高。当当到到Q Q点点时时，横横坐坐标标所所表表示示的的因因子子，不不再再是是影影响响光光合合速速率率的的因因子子，要要想想提提高高光光合合速速率率，可可采采取取适适当提高图示的其他
19、因子。当提高图示的其他因子。应应用用：农农业业生生产产过过程程中中适适当当改改变变相相应应因因素素以以提提高光合速率，达到增产的目的。高光合速率，达到增产的目的。【例例2 2】为为探探究究影影响响光光合合作作用用强强度度的的因因素素，将将同同一一品品种种玉米苗置于玉米苗置于25 条件下培养，实验结果如图所示，请回答：条件下培养，实验结果如图所示，请回答：(1)与与D点点相相比比，B点点条条件件下下限限制制玉玉米米CO2吸吸收收量量的的因因素素是是_，C点点条条件件下下限限制制玉玉米米CO2吸吸收收量量的的主主要要因因素素是是_。光照强度光照强度水水 (2)(2)实实验验结结果果表表明明，在在_
20、的的条条件件下下施施肥肥效效果果明明显显，除除本本实实验验所所涉涉及及的的因因素素外外，从从增增加加光光合合面面积积的的角角度度考考虑虑，采采取取_措措施能提高玉米的光能利用率。施能提高玉米的光能利用率。土壤含水量在土壤含水量在40%40%60%60%合理密植合理密植 (三三)酵母菌细胞呼吸类型的判断酵母菌细胞呼吸类型的判断 1 1若若只只产产生生COCO2 2，不不消消耗耗O O2 2，则则只只进进行行无无氧氧呼吸呼吸(图中图中A A点点)。2 2若若产产生生的的COCO2 2的的物物质质的的量量比比吸吸收收的的O O2 2的的物物质质的的量多，则同时进行有氧呼吸和无氧呼吸量多，则同时进行有
21、氧呼吸和无氧呼吸(图中图中ACAC段段)。3 3若若产产生生的的COCO2 2的的物物质质的的量量与与吸吸收收的的O O2 2的的物物质质的的量相等，则只进行有氧呼吸量相等，则只进行有氧呼吸(图中图中C C点以后点以后)。4.4.B B点点表表示示无无氧氧呼呼吸吸与与有有氧氧呼呼吸吸速速率率相相等等(用用COCO2 2的的释释放放量量表表示示)。D D点点表表示示O O2 2的的浓浓度度超超过过一一定定值值(10%)(10%)以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。【例例3】有有一一瓶瓶混混合合酵酵母母菌菌和和葡葡萄萄糖糖的的培培养养液液，当当通通入
22、入不不同同浓浓度度的的氧氧气气时时，其其产产生生的的C2H5OH和和CO2的量如下表所示。下列叙述错误的是的量如下表所示。下列叙述错误的是()A.A.氧浓度为氧浓度为b b时，经有氧呼吸产生的时，经有氧呼吸产生的CO2为为6 molB.aB.a值应当为值应当为0 0C.C.氧浓度为氧浓度为c c时，有时，有50%50%的葡萄糖用于酒精发酵的葡萄糖用于酒精发酵D.dD.d浓度时只进行有氧呼吸浓度时只进行有氧呼吸C 1 1温度温度 最最适适温温度度时时，细细胞胞呼呼吸吸最最强强，超超过过最最适适温温度度，呼呼吸吸酶酶活活性性降降低低，甚甚至至变变性性失失活活，细细胞胞呼呼吸吸受受抑抑制制；低低于于
23、最最适适温温度度，酶酶活活性性下降，细胞呼吸受抑制。下降，细胞呼吸受抑制。(四四)影影响响细细胞胞呼呼吸吸的的因因素素及及细细胞胞呼呼吸吸原原理理在在生生产、生活中的应用产、生活中的应用 生生产产上上应应用用这这一一原原理理在在低低温温下下贮贮存存蔬蔬菜菜、水水果果，在在大大棚棚蔬蔬菜菜的的栽栽培培过过程程中中夜夜间间适适当当降降低低温温度度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。2O2浓度浓度 O2浓浓度度低低时时，无无氧氧呼呼吸吸占占优优势势；随随O2浓浓度度增增大大，无无氧氧呼呼吸吸逐逐渐渐被被抑抑制制，有有氧氧呼吸不断加强；当呼吸不断加强；
24、当O2浓度达浓度达到到一一定定值值后后，随随O2浓浓度度增增大大，有有氧氧呼呼吸吸不不再再加加强强(受受呼吸酶数量等因素的影响呼吸酶数量等因素的影响)。生生产产上上常常利利用用适适当当降降低低氧氧气气浓浓度度等等能能够够抑抑制制细细胞胞呼呼吸吸、减减少少有有机机物物消消耗耗的的原原理理来来延延长长蔬蔬菜菜、水水果果的的保保鲜鲜时时间间；中中耕耕松松土土增增加加根根的的有有氧氧呼呼吸吸；在在医医疗疗上上选选用用透透气气的的消消毒毒纱纱布布或或松松软软的的“创创可可贴贴”包包扎扎伤伤口口，可可抑制厌氧病原菌的繁殖；真空保存大米。抑制厌氧病原菌的繁殖；真空保存大米。3 3水水 在在一一定定范范围围内
25、内，细细胞胞呼呼吸吸速速率率随随含含水水量量的的增增加加而而加加快快，随含水量的减少而减慢。随含水量的减少而减慢。应应用用：在在作作物物种种子子储储藏藏前前，将将种种子子晒晒干干，以以减减弱弱细细胞胞呼呼吸吸，减少有机物的消耗。减少有机物的消耗。注注意意：种种子子、蔬蔬菜菜和和水水果果在在储储藏藏时时都都应应在在低低温温、低低氧氧条条件件下下，不不同同的的是是种种子子还还应应保保持持干干燥燥，而而蔬蔬菜菜和和水果应保持一定湿度。低温一般为零上低温。水果应保持一定湿度。低温一般为零上低温。【例例4 4】下下列列各各项项应应用用中中，主主要要是是利利用用细细胞胞呼呼吸原理的是吸原理的是()手指受伤
26、时，选择透气的消毒纱布包扎；手指受伤时，选择透气的消毒纱布包扎；稻田定期排水；稻田定期排水；利用葡萄、粮食和酵母菌制酒；利用葡萄、粮食和酵母菌制酒；光下适当增加作物环境中二氧化碳的浓度光下适当增加作物环境中二氧化碳的浓度 A A B B C C D DB 1.(20111.(2011安安徽徽卷卷)某某种种蔬蔬菜菜离离体体叶叶片片在在黑黑暗暗中中不不同同温温度度条条件件下下呼呼吸吸速速率率和和乙乙烯烯产产生生量量的的变变化化如如图图所所示示，t t1 1、t t2 2表表示示1030 之之间间的的两两个个不不同同温度。下列分析正确的是温度。下列分析正确的是()()A A与与t t1 1相相比比，
27、t t2 2时时呼呼吸吸速速率率高高峰峰出出现现时时间间推推迟迟且峰值低，不利于叶片贮藏且峰值低，不利于叶片贮藏 B B与与t t2 2相相比比，t t1 1时时乙乙烯烯产产生生量量高高峰峰出出现现时时间间提提前且峰值高，有利于叶片贮藏前且峰值高，有利于叶片贮藏 C Ct t1 1、t t2 2条条件件下下呼呼吸吸速速率率的的变变化化趋趋势势相相似似，t t1 1tt2 2，t t1 1时不利于叶片贮藏时不利于叶片贮藏 D Dt t1 1、t t2 2条条件件下下乙乙烯烯产产生生量量的的变变化化趋趋势势相相似似，t t1 1tt2 2，t t1 1时不利于叶片贮藏时不利于叶片贮藏答案：答案：C在同一图中，结合细胞结构，画出有氧呼在同一图中，结合细胞结构，画出有氧呼吸的过程、光合作用过程图解。吸的过程、光合作用过程图解。默写默写5：