2025届高三生物二轮复习课件：专题三 细胞呼吸与光合作用

2025高考二轮复习 专题三 细胞呼吸与光合作用 考点1 细胞呼吸的两种方式 1、细胞呼吸 (1)概念:指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并产生ATP的过程。 (2)实质: (3)意义: ①为生物体提供能量; ②生物代谢的枢纽,蛋白质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 细胞内的有机物氧化分解,并释放能量。 P94 考点1 细胞呼吸的两种方式 2、有氧呼吸 (1)概念:有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。 (2)总反应式: (3)场所: 细胞质基质、线粒体 第一阶段反应式: 第二阶段反应式: 第三阶段反应式: C6H12O6 酶 + 4[H] +少量能量 2C3H4O3 + 6H2O 酶 2C3H4O3 6CO2 +20[H] + 少量能量 酶 12H2O + 大量能量 24[H] + 6O2 有氧呼吸 场所 反应物 产物 产能 第一阶段 第二阶段 第三阶段 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 丙酮酸、H2O CO2、[H] 少量 [H]、O2 H2O 大量 线粒体基质 线粒体内膜 考点1 细胞呼吸的两种方式 (4)过程 [H]实质是还原型辅酶 (NADH),NAD+氧化型辅酶 (5)有氧呼吸过程中各元素的去向 ①产物水中的氧全部来自氧气。 ②水在第二阶段参加反应,生成二氧化碳。二氧化碳中的氧一半来源于水,一半来源于葡萄糖。 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 考点1 细胞呼吸的两种方式 (5)有氧呼吸过程中各元素的去向 ④H原子的运动轨迹: ③C原子的运动轨迹: ⑤O原子的运动轨迹: C6H12O6 2C3H4O3 6CO 2 C6H12O6 4[H] 2C3H4O3+6H2O 20[H] 12H2O C6H12O6 2C3H4O3+6H2O 6CO 2 6O2 12H2O 考点1 细胞呼吸的两种方式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 (6)能量转化(生成32molATP,其余约66%以热能形式散失) (7)意义 ①使有机物中的能量逐步转移到ATP中; ②逐步缓慢释放能量,保证有机物中的能量得到最充分的利用且有利于维持细胞的相对稳定状态。 葡萄糖中稳定的化学能 热能和ATP中活跃的化学能 转化为 34% 考点1 细胞呼吸的两种方式 能量转化效率: 3、无氧呼吸 (1)概念 在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过不完全分解,释放少量能量的过程,就是无氧呼吸。 酵母菌、乳酸菌等生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵,产生乳酸的叫做乳酸发酵。 考点1 细胞呼吸的两种方式 3、无氧呼吸 (2)总反应式: ①酒精发酵: ②乳酸发酵: (3)场所: 考点1 细胞呼吸的两种方式 大多数高等植物细胞、酵母菌、水果果实等 高等动物、乳酸菌、少数高等植物器官(红薯块茎、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等) C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 酶 C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量 酶 细胞质基质 (4)过程 ①第一阶段 (与有氧呼吸第一阶段完全相同) C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量 酶 ②第二阶段(丙酮酸不彻底氧化分解) 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H] 2CO2+2C2H5OH (酒精) 酶 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H] 2C3H6O3(乳酸) 酶 考点1 细胞呼吸的两种方式 不放能 (5)无氧呼吸能量转化(大部分以热能形式散失) ①都只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP,第二阶段不产生ATP; ②葡萄糖分子中大部分能量存留在乳酸和酒精中。 考点1 细胞呼吸的两种方式 葡萄糖中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能、热能和酒精或乳酸中的化学能 转化为 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 条件 分解产物 能量 ATP 产生阶段 相同点 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 氧气、多种酶 无氧气参与,需要多种酶 葡萄糖等有机物彻底分解形成CO2和H2O 葡萄糖等有机物分解不彻底,形成酒精和CO2或乳酸 释放大量能量 释放少量能量,大部分能量储存在乳酸或酒精中 有氧呼吸三个阶段均产生ATP 仅在第一个阶段产生ATP ①二者第一阶段反应完全相同,并且都在细胞质基质中进行;②本质都是氧化分解有机物、释放能量,产生ATP 4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较 重点难点透析 1、有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物) (1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。 (2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2。 (3)消耗等量的葡萄糖时,产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。 (4)消耗等量的葡萄糖时,有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。 (5)产生等量CO2时消耗的葡萄糖摩尔数之比为有氧∶无氧=1∶3 重点难点透析 2、细胞呼吸方式的判断 (1)根据反应物和产物判断 ①消耗O2或产物中有H2O,一定存在有氧呼吸。 ②产物中有酒精或乳酸,一定存在无氧呼吸。 ③无二氧化碳释放,一定为产乳酸的无氧呼吸或死亡。 (2)根据CO2释放量与O2消耗量判断 ①不消耗O2,释放CO2 只进行产酒精的无氧呼吸。 ②不消耗O2,不释放CO2 只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。 ③CO2释放量等于O2吸收量 只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸。 ④CO2释放量等于酒精的产生量 只进行产酒精的无氧呼吸 ⑤CO2释放量大于酒精的产生量 既有进行有氧呼吸,又进行产酒精的无氧呼吸。 重点难点透析 (2)根据CO2释放量与O2消耗量判断 ⑥ CO2释放量大于O2吸收量 既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸可如下分析: 若 V(CO2):V(O2)=4:3, 若 V(CO2):V(O2)>4:3, 若 V(CO2):V(O2)<4:3, ⑦CO2释放量小于O2吸收量 可能存在脂质的氧化分解 重点难点透析 有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。 无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸。 有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸。 (3)根据反应的场所判断 ①真核细胞: 若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行,则为无氧呼吸; 若部分过程在线粒体中进行,则为有氧呼吸或两类呼吸方式并存。 ②原核细胞: 原核细胞没有线粒体,故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行,其呼吸方式应根据产物判断,若只有CO2和H2O产生,则为有氧呼吸,若还有酒精或乳酸产生,则还存在无氧呼吸。 重点难点透析 光合作用的过程 考点2 考点2 光合作用的过程 1、光合作用的原理 (1)概念 光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 (2)反应式 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2 光能 叶绿体 CO2 + H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 以这个为主,填空题写这个 (3)实质 (4)光合作用的过程 考点2 光合作用的过程 根据是否需要光能,将光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。 必须有光才能反应 有光、无光都能反应 光反应(光合作用第一阶段) 暗反应(光合作用第二阶段) 又称碳反应、卡尔文循环 物质转化:无机物 有机物 能量转化:光能 化学能 光解 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 H+ NADPH 酶 氧化型辅酶 还原型辅酶 (2)条件: 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP+ (1)场所: 叶绿体类囊体薄膜上 (3)主要产物: O2、ATP、NADPH 光反应阶段 考点2 光合作用的过程 (4)过程: ①水的光解: 2H2O O2 + 4H+ + 2e- 光 色素 ③ATP的形成: ADP + Pi + 能量 ATP 酶 (5)能量转化: 光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能 ②NADPH的形成:NADP++ H+ + 2e- NADPH 酶 光反应阶段 考点2 光合作用的过程 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 氧化型辅酶 还原型辅酶 只能用于暗反应或叶绿体内其他反应 不需要酶 ADP+Pi ATP NADP+ 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 能量 暗反应阶段 (2)条件: (1)场所: (3)主要产物: 有没有光都可以,需多种酶、CO2、ATP、NADPH 叶绿体基质中 (CH2O)、ADP 、Pi、NADP+ 考点2 光合作用的过程 23 ADP+Pi ATP NADP+ 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 能量 暗反应阶段 考点2 光合作用的过程 (4)过程: (5)能量转化: ①CO2的固定: CO2 + C5 2C3 酶 ②C3的还原: 2C3 (CH2O) + C5 酶 ATP、NADPH ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 P104相关信息 不消耗能量 考点2 光合作用的过程 叶绿体 中的色素 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 酶 (5)光合作用总过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 时间 ,以微秒计 较_ 短促 缓慢 光能转换为化学能,并放出O2 同化CO2形成有机物 (6)光反应与暗反应的比较 条件 场所 在叶绿体内的 上进行 在叶绿体 中进行 物质转化 ①水的光解:_; ②ATP的合成:_ _; ③NADPH的合成: ①CO2的固定: _; ②C3的还原: 注:NADPH为C3还原提供还原剂和能量。 (6)光反应与暗反应的比较 类囊体薄膜 基质 ADP+Pi+能量 色素、光、酶、水、ADP、NADP+、Pi,必须有光 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5,有无光均可 光 色素 2H2O O2+4H++2e- ATP 酶 NADP++ H++ 2e- NADPH 酶 CO2+C5 2C3 酶 (6)光反应与暗反应的比较 能量转化 光能 _ ATP和NADPH中活跃的化学能 _ _ 关系 在光反应阶段,光能被叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获后,将水分解为_等,形成 ,于是光能转化成_;_驱动在叶绿体基质中进行的暗反应,将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系,能量转化与物质变化密不可分 ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的 化学能 O2和H+ ATP和NADPH ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH 考点2 光合作用的过程 (7)光反应与暗反应的联系: ①光反应为暗反应提供NADPH、ATP; 暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi; ②没有光反应,暗反应无法进行;若光反应突然停止,暗反应可持续进行一段时间,但时间不长。 没有暗反应,有机物无法合成。 考点2 光合作用的过程 CO2 + H2O 光能 叶绿体 (CH2O)+ O2 (8)光合作用中元素的转移 (1)H的转移: (2)C的转移: (3)O的转移: H2O NADPH (CH2O ) CO2 C3 (CH2O) CO2 C3 (CH2O) H2O O2 O2中的O全部来自H2O,有机物中的O全部来自CO2。 考点2 光合作用的过程 【注意】 (1)并不是所有过程都需要酶的催化,色素吸收光能不需要酶的催化。 (2)光反应中由光能转化的化学能并非只储存于ATP中,其部分能量储存于NADPH中。 NADPH的作用:可作为暗反应的还原剂;储备部分能量供暗反应利用 (3)光反应产生的ATP只用于叶绿体中C3的还原等叶绿体内的生命活动,不用于叶绿体外的其他生命活动。 光合作用和细胞呼吸的综合分析 (1)过程联系 ①代谢类型: 合成作用(同化作用) 分解作用(异化作用) ②发生范围: 含叶绿体的植物细胞; 蓝细菌、光合细菌等 所有活细胞 ③发生场所: 叶绿体(真核生物); 细胞质(原核生物) 有氧呼吸: 细胞质基质、线粒体(真核生物);细胞质(原核生物) 无氧呼吸: 细胞质基质 光合作用 细胞呼吸 1、光合作用与细胞呼吸的物质和能量转化 1、光合作用与细胞呼吸的物质和能量转化 (2)物质转化 光合作用和细胞呼吸的综合分析 ①C: ②H: 光合作用和细胞呼吸的综合分析 (2)物质转化 ③O: 光合作用和细胞呼吸的综合分析 (2)物质转化 第二阶段 CO2 暗反应 C6H12O6 H2O 光反应 O2 第三阶段 H2O 光合作用 光合作用 有氧呼吸 (3)能量变化 光合作用和细胞呼吸的综合分析 光合作用 细胞呼吸 (4)光合作用与有氧呼吸中有关NADH、NADPH、ATP的来源与去路 光合作用和细胞呼吸的综合分析 条件变化时光合作用各物质含量的变化 考点3 考点3 条件变化时光合作用各物质含量的变化 下图中 表示光反应, 表示CO2的固定, 表示C3的还原。 当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化: (1) “过程法”分析各物质变化 考点3 条件变化时光合作用各物质含量的变化 (2)“模型法”表示C3和C5含量的变化(条件改变后短时间内各物质相对含量的变化) 考点3 条件变化时光合作用各物质含量的变化 (3)连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 ①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累,在光反应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。 ②在总光照时间相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。 A、B、C组依次加大光照一黑暗的交替频率,每组处理的总时间均相同。 单位光照时间内光合作用产物的相对含量:C>B>A。 ③应用:人工补光时,可适当采用“光暗交替”策略,这样,在提高光合产量的情况下,可大量节省能源成本。 考点3 条件变化时光合作用各物质含量的变化 影响细胞呼吸的因素及其应用 考点4 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 1、内因 ①遗传特性:不同种类的植物呼吸速率不同。 实例:水生植物比旱生植物快,阳生植物比阴生植物快。 ②生长发育时期:同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。 实例:幼苗期呼吸速率高,成熟期呼吸速率低。 ③器官类型:同一植物的不同器官呼吸速率不同。 实例:生殖器官大于营养器官。 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 2、外因 (1)氧气浓度 ①影响原理:O2是有氧呼吸的反应物,O2促进有氧呼吸,抑制无氧呼吸。 b.随着O2浓度增大, 呼吸逐渐被抑制, 呼吸不断加强。 c.当O2浓度达到一定值后,随着O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(此时限制因素是呼吸酶浓度与酶的活性等)。 a.O2浓度低时, 呼吸占优势。 无氧 无氧 有氧 5 O2(%) 1.0 0.5 10 15 20 C O CO2释放量 CO2释放量 无氧呼吸 有氧呼吸 .氧气浓度=0时: 只进行无氧呼吸,速率最大。 .氧气浓度为0~10%时: 有氧呼吸和无氧呼吸同时存在, 有氧呼吸速率逐渐增大,无氧呼吸速率逐渐减小。 .氧气浓度≥10%: 无氧呼吸被完全抑制,细胞只进行有氧呼吸。 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 ②曲线图 B A R 5 O2(%) 1.0 0.5 B 10 15 20 A C O CO2释放量 CO2释放量 无氧呼吸 有氧呼吸 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 ②曲线图 R R点的含义? R点对应O2浓度下,呼吸速率最低,有氧呼吸和无氧呼吸都弱,有机物消耗最少。有利于储存蔬菜、水果、粮食等。 AB=BC,B点的含义? 有氧呼吸与无氧呼吸CO2释放量相等。 AB=BC,有氧呼吸速率与无氧呼吸速率是否相等? 不相等,无氧呼吸速率更快。 47 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 (1)氧气浓度 ③应用: a. 低氧抑制细胞呼吸减少有机物消耗,有利于储藏粮食,延长水果 和蔬菜保鲜时间; b.选用透气的消毒纱布包扎伤口,抑制破伤风芽孢杆菌等 细菌的 。 c.作物栽培中及时松土,促进植物根部 。 d.提倡慢跑,防止肌细胞无氧呼吸产生 。 e.稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生 ,防止 中毒,烂根死亡。 乳酸 酒精 酒精 有氧呼吸 无氧呼吸 厌氧 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 (2)温度 ①影响:细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25~35 之间。 ②曲线图: ③应用:零上低温条件下储藏蔬菜和水果;蔬菜大棚夜间适当降温,增大昼夜温差,以降低细胞呼吸对有机物的消耗,从而提高产量。 最适温度时细胞呼吸最强。 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 (3)CO2浓度 ①影响原理:CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 ②曲线图: ③应用:在蔬菜和水果保鲜中,增大CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 (4)水分 ①影响原理:一定范围内,细胞中自由水含量越多,代谢越旺盛,细胞呼吸越强。 ②曲线图: ③应用:a.抑制细胞呼吸:晒干的种子中自由水含量降低,细胞呼吸减慢,减少有机物的消耗,更有利于储存;b.促进细胞呼吸:浸泡种子有利于种子萌发。 考点4 影响细胞呼吸的因素及其应用 3、归纳总结 ①影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度,可采取适当增加水分、温度、氧气含量等措施;若需要降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。 ②储藏蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜和水果在储藏时都应在零上低温、低氧、适宜水分、高CO2条件下,低温以不破坏植物组织为标准,一般为零上低温。种子储藏时应保持零上低温、低氧、干燥、高CO2 。 影响光合作用的因素及应用 考点5 1、光合作用强度: (1)概念:指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 思考:植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗? 光合作用制造的糖类 呼吸作用消耗的糖类 植物细胞积累的糖类 单位时间内光合作用产生有机物的量 单位时间内光合作用消耗CO2的量 单位时间内光合作用放出O2的量 (2)表示方法: (也称“光合强度”、“光合速率”) 考点5 影响光合作用的因素及应用 2、呼吸作用强度 单位时间内通过呼吸作用消耗糖类的数量 单位时间内通过呼吸作用消耗氧气的数量 单位时间内通过呼吸作用产生二氧化碳的数量 3、光照强度 指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的能量来量度。 考点5 影响光合作用的因素及应用 考点5 影响光合作用的因素及应用 56 考点5 影响光合作用的因素及应用 3、光照强度 (1)原理:光照强度通过影响植物的光反应,制约NADPH和ATP的产生,进而影响光合速率。 (2)曲线分析 ①总光合速率: 光饱和点:植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度。 糖类的制造量 氧气的产生量 二氧化碳的消耗量 单位时间 总光合速率 (只考虑叶绿体) 糖类的消耗量 氧气的消耗量 二氧化碳的产生量 单位时间 呼吸速率 (只考虑线粒体) 但是在光照情况下它们是完全独立的吗? 考点5 影响光合作用的因素及应用 单位时间糖类的制造量 总光合速率 (只考虑叶绿体) 单位时间糖类的消耗量 呼吸速率 (只考虑线粒体) 定值(不变) 变量(随光照强度增加从零逐渐变大) 假如为10 由0 变大 10 10 1 1 9 净光合速率 -9 总光合速率 呼吸速率 - (考虑线粒体和叶绿体,也可以认为考虑整个细胞) 考点5 影响光合作用的因素及应用 单位时间糖类的制造量 总光合速率 (只考虑叶绿体) 单位时间糖类的消耗量 呼吸速率 (只考虑线粒体) 定值(不变) 变量(随光照强度增加从零逐渐变大) 假如为10 由0 变大 10 20 净光合速率 10 总光合速率 呼吸速率 - (考虑线粒体和叶绿体,也可以认为考虑整个细胞) 考点5 影响光合作用的因素及应用 10 10 总光合速率 O2产生速率 CO2固定(或消耗)速率 有机物产生(或制造、生成)速率 净光合速率 O2释放速率 CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸速率 黑暗中O2 吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 净光合速率=总光合速率-呼吸速率 总光合速率、净光合速率与呼吸速率的表征与识别: 考点5 影响光合作用的因素及应用 考点5 影响光合作用的因素及应用 线粒体 叶绿体 产生O2 释放O2 (可以测得) 叶肉细胞 CO2 吸收CO2 (可以测得) 植物在进行光合作用的同时,还进行呼吸作用。 实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率,称为表观光合速率。 当净光合速率>0时,植物因积累有机物而生长。 光照强度 光合速率 O A B c 光饱和点 (总) 如何表示 净光合速率? 光照强度 O A B C 光饱和点 CO2的固定量 光合速率 (净) CO2的吸收量 CO2的释放量 呼吸速率: 净光合速率: D 光补偿点 S2+S3 (正值) (正值或负值) 考点5 影响光合作用的因素及应用 光补偿点:植物达到光合速率等于呼吸速率时,所对应的光照强度。 总光合速率: S3 S2 S1 S1+S2 S3-S1 (正值) 63 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 A B C A点:只进行呼吸不进行光合作用 光补 偿点 光饱 和点 O c b O2 CO2 AB段:呼吸>光合 B点: BC段:光合>呼吸 呼吸=光合 净光合速率 考点5 影响光合作用的因素及应用 ②净光合速率: 64 考点5 影响光合作用的因素及应用 (3)应用 ①温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产; ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物,可合理利用光能,提高光能利用率。 阳生植物的光补偿点和光饱和点均大于阴生植物 ③阳生植物与阴生植物: 考点5 影响光合作用的因素及应用 2、CO2浓度 (1)原理:CO2浓度影响暗反应阶段,制约C3的形成。 (2)曲线分析 ①总光合速率: 在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定值后,光合作用速率不再继续增大。 CO2浓度 光合速率 O A B c (总) CO2饱和点 A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度 考点5 影响光合作用的因素及应用 ②净光合速率: A点: 表示进行光合作用所需CO2的最低浓度 CO2补偿点,光合速率=呼吸速率 对应的c点为CO2饱和点 B点: C点: C点之后光合速率的限制因素是: 外因主要为光照强度和温度; 内因为酶的数量和活性。 c CO2浓度 A B 吸收速率 CO2 C 释放速率 CO2 净光合速率 (3)应用 ①大田中的农作物要“正其行”(合理安排植株的间距),“通其风”(补充新鲜的CO2);②增施有机肥增大CO2浓度,提高光合速率。 考点5 影响光合作用的因素及应用 3、温度 (1)原理:温度通过影响与光合作用有关的酶的活性影响光合作用。 (2)曲线分析 (3)应用:①适时播种;②温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率,晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,提高植物有机物的积累量;③植物“午休”现象。 AB段:随着温度升高,光合速率增大; B点:酶在最适温度时,光合速率最大; BC段:随着温度升高,酶的活性下降,光合速率减小,50 左右光合速率几乎为零。 考点5 影响光合作用的因素及应用 光合作用强度 O 光照强度 12 14 10 一天的时间 光合作用强度 夏季晴天的中午气温高,蒸腾作用很强,植物为防止蒸腾失水过多而关闭气孔,CO2吸收减少,光合速率降低。 植物“午休”现象 中午光合作用强度下降原因? ①水既是光合作用的 ,又是体内各种化学反应的 ,缺水可直接影响光合作用速率; ②水分还能影响气孔的 ,间接影响 . 进入叶片,从而影响光合作用速率。 原料 介质 开闭 CO2 缺水 气孔关闭 限制CO2进入叶片 光合作用受影响 保卫细胞吸水 气孔张开 考点5 影响光合作用的因素及应用 4、水分 (1)原理: 考点5 影响光合作用的因素及应用 (2)曲线分析 在一定范围内,水越充足,光合作用速率越快。 根据作物的需水规律及时、合理灌溉。 (3)应用: 4、水分 考点5 影响光合作用的因素及应用 5、矿质元素 (1)原理:矿质元素影响酶、叶绿素、NADPH、ATP等的合成,对光合作用产生直接或间接的影响。如Mg叶绿素成分影响合成;Fe非叶绿素成分但影响合成;N是酶的组成元素;N、P是ATP的组成元素。 (2)曲线分析 (3)应用:合理施肥可促进叶片面积增大,促进叶绿素合成,促进光合产物的运输和转化等,进而提高光合速率。 在一定浓度范围内,增加矿质元素的供应,可提高光合速率,但当超过一定浓度后,植物会因土壤溶液浓度过高,发生渗透失水而萎蔫。 考点5 影响光合作用的因素及应用 6、影响光合作用的内部因素 (1)植物自身的遗传特性,如植物品种不同,以阴生植物、阳生植物为例: ①光补偿点: 阳生植物>阴生植物 ②光饱和点: 阳生植物>阴生植物 考点5 影响光合作用的因素及应用 6、影响光合作用的内部因素 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 活性 性 活 考点5 影响光合作用的因素及应用 6、影响光合作用的内部因素 (3)植物叶面积指数 不再增加 合理密植 1、自然环境中绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线 (1)曲线分析 光合作用和细胞呼吸的综合分析 光合作用强度的一昼夜变化过程中,限制光合作用的主要因素有光照强度和温度。 ①a点:凌晨3时~4时,温度降低, ,CO2释放减少。 ②b点:上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用。 ③bc段:光合作用强度 呼吸作用强度。 ④c点:上午7时左右,光合作用强度 呼吸作用强度。 呼吸作用减弱 小于 等于 光合作用和细胞呼吸的综合分析 ⑤ce段:光合作用强度 呼吸作用强度。 ⑥d点:温度过高,部分 ,出现“光合午休”现象。 ⑦e点:下午6时左右,光合作用强度等于呼吸作用强度。 ⑧ef段:光合作用强度小于呼吸作用强度。 ⑨fg段:太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。 气孔关闭 大于 ③一昼夜有机物制造量: ;消耗量: ;积累量: ,积累量>0植株才能正常生长。 (2)绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累” 考点3 光合作用和细胞呼吸的综合分析 ①c点:有机物开始积累。 ②e点:有机物积累量最大。 S1-S2-S3 S0 S1+S0 S2+S3+S0 2、密闭环境中绿色植物一昼夜内CO2含量的变化曲线分析 光合作用和细胞呼吸的综合分析 分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时,应分析曲线变化趋势的快慢,也就是斜率。 光合作用和细胞呼吸的综合分析 ①AB段: 无光照,植物只进行呼吸作用 ②BC段: 温度降低,呼吸作用减弱(曲线斜率下降) ③CD段: C点后,微弱光照,植物开始进行光合作用,但光合作用强度<呼吸作用强度 ④D点: 光合作用强度=呼吸作用强度 ⑤DH段: 光合作用强度>呼吸作用强度,其中FG段表示“光合午休”现象 ⑥H点: 光合作用强度=呼吸作用强度,有机物积累最多 ⑦HI段: 光照继续减弱,光合作用强度<呼吸作用强度,直至光合作用完全停止 ⑧I点: I点低于A点,说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少,即总光合量大于总呼吸量,植物能生长。(若I点高于A点,植物不能正常生长) 3、光(CO2)补偿点、饱和点及其移动问题(结合坐标曲线分析) (1)光补偿点的两种生理状态 当整个植株光合作用强度等于呼吸作用强度,则叶肉细胞光合作用强度 呼吸作用强度。 (2)光(CO2)补偿点B:曲线与横轴的交点; 光(CO2)饱和点C:最大光合速率对应的 光照强度(或CO2浓度),位于横轴上。 光合作用和细胞呼吸的综合分析 大于 (3)环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系 ①光(CO2)补偿点的移动: a.呼吸速率增加,其他条件不变时,光(CO2)补偿点应 ,反之左移。 b.呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合 速率下降时,光(CO2)补偿点应 ,反之左移。 ②光(CO2)饱和点的移动: 相关条件的改变,使光合速率增大时,光(CO2) 饱和点C点应 ,D点 。 ③阴生植物与阳生植物相比,光(CO2)补偿点和饱和点都应 移动。 右移 右上移 向左 光合作用和细胞呼吸的综合分析 右移 右移 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 考点6 1、细胞呼吸速率的测定 (1)实验装置 (2)实验原理 细胞呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内气体压强减小,刻度管内的液滴_,_即表示有氧呼吸速率。 考点6 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 左移 单位时间内液滴左移的体积 1、细胞呼吸速率的测定 (3)误差的校正 为排除温度、气压等无关变量的干扰,可设置对照装置。对照装置与上述装置相比,不同点是用_的种子代替萌发的小麦种子,其余均相同。 考点6 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 等量的死亡 考点6 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 2、液滴移动法探究细胞呼吸的方式 (1)探究装置:欲确认某生物的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如下图所示(以发芽种子为例)。 考点6 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 实验结果 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生_的无氧呼吸或种子已经死亡 不动 右移 只进行产生_的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 _ 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 左移 _ 种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂质 乳酸 酒精 不动 左移 考点6 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 (3)误差的校正 为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置三。装置三与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。 如果实验材料是绿色植物,整个装置 应遮光处理,否则植物的光合作用会干 扰呼吸速率的测定。 光合速率的测定方法 考点7 考点7 光合速率的测定方法 1、总光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析 (1)内在关系 ①细胞呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ②净光合速率:植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率。 考点7 光合速率的测定方法 (2)根据关键词判定 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量 “产生”或“制造”的O2的量 “释放至容器(环境)中”或“容器(环境)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 考点7 光合速率的测定方法 2、光合速率的测定方法 (1)“液滴移动法” 测定呼吸速率 ①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸; ②NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2; ③因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表有氧呼吸速率。 考点7 光合速率的测定方法 测定净光合速率 ①乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸; ②由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定; ③因此单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。 物理误差的校正 为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 (2)叶圆片称重法-测定单位时间、单位面积叶片中有机物生成量 ①呼吸速率的测定:黑暗条件下,测定单位时间、单位叶面积叶片中有机物的消耗量。呼吸速率=(x - y)/2S ②净光合速率的测定:光照条件下,测定单位时间、单位叶面积叶片中有机物生成量。净光合速率=(z - y)/2S ③计算:总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。 考点7 光合速率的测定方法 考点7 光合速率的测定方法 (3)半叶法-测定光合作用有机物的制造量 ①测定:将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止有机物的运输。在适宜光照下照射6h后,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为MA、MB。 ②计算:设被截取部分初始干重为M。 a.被截取部分的呼吸速率=(M-MA)/6。 b.被截取部分的净光合速率=(MB-M)/6。 c.被截取部分的总光合速率=呼吸速率+净光合速率=(MB-MA)/6。 考点7 光合速率的测定方法 (4)黑白瓶法-测水中溶氧量的变化 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶,瓶中生物只进行细胞呼吸,所以测得的为呼吸速率,而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸,所以测得的为净光合速率。 (5)间隔光照法——比较有机物的合成量 测定方法:光反应和暗反应在不同的酶的催化作用下相对独立进行,在一般情况下,光反应的速率比暗反应的速率快得多,光反应产生的ATP和NADPH除满足暗反应正常利用外,还有一定量的剩余。 持续光照,光反应产生的大量ATP和NADPH不能及时被完全利用,暗反应限制了光合作用的速率,降低了光能的利用率。 但若光照、黑暗交替进行,则黑暗间隔期植物可利用光照时积累的光反应产物,再持续进行一段时间的暗反应。因此,在光照强度与光照时间不变的情况下,交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。 考点7 光合速率的测定方法 $$