2026届高三一轮复习生物：细胞代谢课件

该高中生物学高考复习课件聚焦细胞呼吸和光合作用两大核心考点，严格对接高考评价体系，通过过程图解、反应式元素追踪及易错点归纳梳理考点，分析影响因素、实验探究等高频考点权重，归纳曲线解读、物质变化推断等常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件以“原理-实验-应用”三维整合为特色，融入高考真题训练（如叶圆片上浮实验分析、黑白瓶法计算），运用科学思维（建模）和探究实践（实验设计）素养，通过“三看”法判断呼吸类型、模型法解析C3/C5含量变化等突破方法，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，提升复习效率。

专题5细胞代谢 第2讲：细胞呼吸分解有机物，释放能量 1. 有氧呼吸的过程 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 辨析 “NADH”和“NAD＋” 生物利用的能量来自糖类等有机物中的化学能，细胞需通过有机物的逐步氧化分解，将有机物中的能量一部分储存在ATP中，成为细胞能直接利用的能量形式。有机物的氧化是逐步脱氢和失电子的过程。 (填“NADH”或“NAD＋”)是电子和氢离子的载体，能够与糖氧化过程中 脱下来的氢离子和电子结合，形成 (填“NADH”或“NAD＋”)。 NAD＋ NADH [教材p93原文勾画] 总反应式及元素来源去路 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 能量转换 葡萄糖中稳定的化学能 热能和ATP中活跃的化学能 转化为 1. 有氧呼吸的过程 【易错提示】关于有氧呼吸的几点提示 ①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。 ②反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。 ③反应式中间不能用等号，要用箭头。 ④反应条件“酶”不能省去。 ⑤不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。 ⑥脂肪进行有氧呼吸时，消耗的O2＞产生的CO2 原因：脂肪与葡萄糖相比，含H的比例更高，消耗的氧气更多，如油菜种子 ⑦线粒体不能直接分解葡萄糖，葡萄糖要先在细胞质基质中分解为丙酮酸才能在线粒体中进一步的彻底氧化分解 2. 无氧呼吸的过程 乳酸 酒精和CO2 乳酸 基因 酒精和CO2 2. 无氧呼吸的过程 能量转化 葡萄糖中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能和热能和酒精或乳酸中的化学能 转化为 能量转化效率： 6.85% ①无氧呼吸只在第一阶段产生ATP和[H]。 ②人体内产生的CO2。只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。 ATP 细胞呼吸 ATP与细胞呼吸的过程 ATP与细胞呼吸的过程 ATP与细胞呼吸的过程 ATP的结构 中文名称 元素组成 结构式及结构简式 结构特点 功能 “A”代表的含义 ATP与ADP的相互转化 场所 反应类型 能量来源 能量去向 ATP为主动运输功能原理 ATP功能机制 有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸相关问题 复习线粒体 概念 过程 分阶段 总反应式及元素来源去路 能量转化 能量利用特点 2. 无氧呼吸的过程 3.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 提醒　 ①葡萄糖需在细胞质基质中酵解成丙酮酸后进入线粒体。 ②无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 ③人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。 【归纳总结】 (1)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 (2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。 (3)人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质。 方法技巧.“三看”法判断细胞呼吸的类型 提醒　不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。 有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 条 件 6CO2 + 12H2O+能量 C6H12O6+ 6H2O + 6O2 反应物 产物 酶 影响细胞呼吸 因素 内因 内部因素/遗传因素 不同植物呼吸速率不同（阳生植物＞阴生植物） 同一植物不同发育时期不同（幼苗期＞成熟期） 同一植物不同器官呼吸速率不同（生殖器官＞营养器官） 外因 外部因素/环境因素 花、果实、种子 注：探究不同环境因素对呼吸速率的影响时，要选取 等量的同种生物在相同发育阶段的同一器官为材料。 4. 影响细胞呼吸的因素 2.影响细胞呼吸的外部因素 因素1 注意：恒温动物具有体温调节能力，体温不会随着外界温度变化而变化。但是，在外界温度较低时，恒温动物会通过增加呼吸速率来增加产热量进而维持体温恒定。 Q1:零摄氏度环境中，人体呼吸速率会 ？ 升高 Q2:零摄氏度环境中，青蛙呼吸速率会 ？ 降低 ① 零上低温下贮存蔬菜、水果。 ② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。 ③温水和面，发酵快。 2.影响细胞呼吸的外部因素 因素2 pH 微生物发酵时依据微生物种类调整pH 温度 呼吸速率 pH 酶的活性 呼吸速率 影响 影响 培养霉菌 培养细菌 培养基pH调至酸性 培养基pH调至中性或弱碱性 因素2 原理：密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 2.影响细胞呼吸的外部因素 或充入N2 超过大气含量的高浓度CO2会使呼吸速率显著降低。 O 5 10 15 20 25 释放量 CO2 O2浓度% 有氧呼吸速率 无氧呼吸速率 细胞呼吸CO2的总量 Q A P B R ①O2促进有氧呼吸； ②O2抑制无氧呼吸，O2浓度达到一定值时，无氧呼吸被完全抑制。 因素3·氧气浓度 （1）原理： 直接影响呼吸速率和呼吸性质。 （2）各点分析： ①Q点： ②P点： ③R点： ④A点： ⑤B点： 不消耗O2，只产生CO2⇒只进行 呼吸。 无氧 消耗O2量=产生CO2量⇒只进行 呼吸 有氧 产生CO2_____⇒组织细胞呼吸______ 最少 最弱点 此时有机物消耗最少，R点对应的O2浓度是储藏蔬菜、水果的最佳O2浓度。 有氧呼吸释放的CO2量______无氧呼吸释放的CO2量，但二者消耗葡萄糖的速率_______。 等于 不相等 无氧呼吸终止点。 能力考察·分析下列图像出现差异的原因 【拓展】 由于脂肪含H量高于糖类，因此耗氧量多。若以脂肪为呼吸底物，进行有氧呼吸，会出现O2消耗量＞CO2释放量的情况。图例呼吸底物中可能是油料作物。 因素3·氧气浓度 (2)应用 ①选用透气的消毒纱布包扎伤口，为伤口 创造透气的环境，抑制破伤风芽孢杆菌等 厌氧细菌的______呼吸。 ②作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。 ③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生______。 ④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生______，防止酒精中毒，烂根死亡。 ⑤油料作物的种子（如：大豆、豌豆、花生）宜浅播，因其含有较多脂肪，在种子萌发时氧化分解需要消耗更多的O2，浅播更有利于于种子吸收氧气。 无氧 乳酸 酒精 注：皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易大量繁殖需及时清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。 18 1、改善了根细胞的氧气供应，有利于根细胞有氧呼吸为主动运输提供能量，因此有利于矿质元素的吸收。 2、改善土壤的透气性，有利于需氧微生物的繁殖， 加速有机物分解成无机物，为根细胞提供矿质元素。 3、除去了杂草，减少了杂草与作物的竞争， 有利于作物生长发育。 4、促进植物生长，增加对大气中二氧化碳的吸收，缓解温室效应。 5、土壤中好氧微生物大量繁殖，也可能导致局部大气二氧化碳浓度增加。 6、松土不当可能伤害植物根系。 p96 Q:农业上有一句关于锄地(中耕松土、除草)的谚语：“锄头下面有肥”。有什么含义？ 因素4·含水量 ①原理 间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，_________含量升高，细胞呼吸加快。 直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。 自由水 ②应用 粮食贮藏：零上低温，低氧，干燥； 干种子萌发前进行浸泡处理 果蔬储存：零上低温，低氧，一定湿度； 土壤板结、长期水淹，出现烂根现象， 需要及时排水。 【辨析】粮食水果蔬菜的储存条件 粮食 水果蔬菜 ：零上低温，低氧，干燥 ：零上低温，低氧，一定湿度 如图中a点，由于氧气较少，有氧呼吸较微弱，而由于氧气的存在，无氧呼吸又受到抑制，此时是细胞呼吸最弱之时，分解有机物较少。 储存蔬菜水果与储存粮食的条件有何区别？ 【归纳总结】　影响细胞呼吸因素的四个注意点 （1）内部因素也会影响细胞呼吸强度，如生物的遗传特性、器官 种类、生长发育时期等。 （2）完全无氧条件下，细胞呼吸强度并不为零，因为此时细胞可以 进行无氧呼吸。 （3）储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果应在低 温、低氧条件下储存，低温以不破坏植物组织为标准，一般为 零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时还应 保持一定的湿度。 （4）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，可采取供水、升温、增氧等措施；若需要 降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。 【拓展】电子传递链 【知识拓展】有氧呼吸过程中的电子传递链 1、有机物的氧化是逐步脱氢和失电子（高能电子）的过程。 2、NAD＋是电子和氢离子的载体，能够氧呼吸第一、第二阶段脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH。 3、线粒体内膜上的蛋白质Ⅰ- Ⅳ将有氧呼吸第一、二阶 段产生的[H](NADH)中的高能电子进行传递，最终传递给O2，生成水。 ？试分析ATP的形成过程 【知识拓展】有氧呼吸过程中的电子传递链 3、高能电子在传递过程中，将H+从线粒体基质逆浓度泵到线粒体的内外膜之间。从而在内膜的内外形成H+浓度差。 4、蛋白质Ⅴ是ATP合酶，利用H+顺浓度梯度内流的能量，驱动ADP和Pi合成ATP。 注：线粒体内膜对H+高度不通透。 例.有氧呼吸的第三阶段：NADH在酶的催化作用下释放电子和H＋，电子被镶嵌在内膜上的特殊蛋白质捕获 和传递，O2为最终的电子受体，生 成H2O。 请据图分析ATP生成的过程是什么？ 答案：内膜上特殊蛋白质利用电子给予的能量将H＋泵出，构建H＋浓度梯度，H＋通过线粒体内膜上的ATP合酶顺浓度梯度进入线粒体基质，推动ATP合成。 3、产生的NADH 在有氧呼吸的第三阶段，释放出的高能e-在传递过程中逐级释放能量，推动H+跨过内膜到达 线粒体膜间隙，电子最终传递给了O2 生成H2O，在H+的电化学势能推动下 大量生成ATP。 【小结】有氧呼吸过程中的电子传递链 1、有机物的氧化是逐步脱氢和失电子的过程。 2、NAD＋是电子和氢离子的载体，能够氧呼吸第一、第二阶段脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH。 建网络 抓主干 影响细胞呼吸的环境因素 细胞 呼吸 温度与CO2浓度 O2浓度 水分 细胞呼吸原理的应用 伤口包扎、花盆松土、酿酒酿醋、稻田排水、有氧运动、种子和蔬菜储藏等 28 专题5细胞代谢 第3讲：光合作用合成有机物，储存能量 1.绿叶中色素的提取和分离实验要点 层析液 色素被破坏 胡萝卜素 叶绿素a （2）实验步骤 ①提取绿叶中的色素 提取绿叶中的色素 画滤液细线 制备滤纸条 分离绿叶中的色素 观察记录 称取5g绿叶 放入研钵 剪去主脉 剪碎 CaCO3 SiO2 无水乙醇 过滤 加棉塞 单层尼龙布 ②制备滤纸条 用铅笔画 ③画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液画 纸层析法 ④分离绿叶中的色素 液面 滤液细线 ⑤观察记录 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 1.绿叶中色素的提取和分离实验要点 （3）实验操作要求原因分析 新鲜 【思考】为什么不能用滤纸代替？ 因为滤纸的吸附性强， 会导致滤液中色素的 浓度过低。 1.绿叶中色素的提取和分离实验要点 （4）实验操作要求原因分析 1.绿叶中色素的提取和分离实验要点 （5）实验结果分析 橙黄色 色素种类 色素含量 溶解度 胡萝卜素 和叶黄素 叶绿素a和叶绿素b 1.绿叶中色素的提取和分离实验要点 （6）绿叶中色素的提取与分离实验异常现象分析 滤纸条上未得到色带 ①滤液细线浸没到层析液中 ②用无清水代替乙醇进行提取 ①研磨不充分(未加入SiO2) ②提取时加入的乙醇过多 ③未加CaCO3，色素分子被破坏 ④所取的绿叶不新鲜 ⑤滤液细线画的次数不够 ①滤液细线画得过粗或不整齐 ②滤纸条没经干燥处理 滤纸条上的色带颜色较浅 滤纸条上的色带重叠 滤液颜色过浅的原因 易错：区分收集到试管中滤液颜色过浅的原因 1.绿叶中色素的提取和分离实验要点 例.分离叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法，即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，请写出①～④依次对应的色素及颜色。 ①_____________________，②_____________________， ③_____________________，④_____________________。 胡萝卜素、橙黄色 叶黄素、黄色 叶绿素a、蓝绿色 叶绿素b、黄绿色 2.色素的功能 捕获光能 具有转化光能是少数的叶绿素a。 进行光合作用的生物都含有叶绿素a 捕获和转化光能 ① 光合色素的吸收光谱 色素提取液 ① 光合色素的吸收光谱 400～760 nm 2.色素的功能 叶绿素溶液 类胡萝卜素 39 叶绿素a和叶绿素b的吸收峰不同 叶绿素主要红光和蓝紫光 ① 光合色素的吸收光谱 类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光， 400～760 nm 2.色素的功能 不吸收红光 40 ③.影响叶绿素生物合成的条件 植物缺水会抑制叶绿素的生物合成，干旱时叶片呈黄褐色。 水分 2.色素的功能 [对比]光合色素与花青素 红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 比较项目 光合色素 细胞液色素(花青素) 存在部位 叶绿体 液泡 溶解性 脂溶性 水溶性 代表种类 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 颜色 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫 颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色 3.叶绿体的结构模式图 4.叶绿体的功能 【思考】　为什么说叶绿体是进行光合作用的结构基础？ 外膜和内膜是透明的利于光的透过 在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 5.叶绿体功能探究实验 实验1 实验2 光束照射 所有受光 结论：叶绿体光合作用释放氧气。 叶绿体上获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。 本实验的条件设置 1.没有空气的环境. 2.用极细的光束点状投射 3.黑暗(局部光照)和完全暴光的对照 排除了空气中氧气的干扰 明确实验结果完全是由光照引起的 44 5.叶绿体功能探究实验 实验1 实验2 光束照射 所有受光 结论：叶绿体光合作用释放氧气。 ①恩格尔曼实验在实验材料的选取上的巧妙之处是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 ②恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是___________________________________________________________________。 ③在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位 排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰 这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布 5.叶绿体功能探究实验相关分析 6.光合作用的探索历程 一、总览 探索光合作用原理的部分实验（P102） 1.错误认为 光合作用释放的O2来自CO2的氧，水与碳结合成甲醛进一步缩合成糖类。 2.希尔反应 本质就是水的光解，说明光合作用释放的O2来自水，且水的光解与糖类的合成可以分开进行。 光合作用释放的氧气全部来自水。 水光解释放的能量可用于ATP的合成。 3.同位素示踪 4.ATP的合成 一、探索光合作用原理的部分实验 19世纪末 糖类：(CH2O) CO2 C O2 分开 缩合 H2O 甲醛：CH2O 结合 科学家发现①甲醛对植物有毒害作用， 而且②甲醛不能通过光合作用转化成糖。 1928年 光合作用是如何进行的？氧气是如何产生的？ 1.错误认为 H2O O2 离体叶绿体的悬浮液(没有CO2) A 2 2 + 光照 AH2 2 + 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 铁盐或其他氧化剂(电子受体) 注： 希尔反应中加入的人工氧化剂(A)称为Hill 试剂，其中一种是2，6-二氯酚靛酚，当被氧化时为蓝色,而还原后就变成无色了。 2.希尔反应 现象：当加有这种染料的叶片提取物受光照时,染料从_____色转变为_____色,并且有02产生。 蓝 无 说明：_____________________________________________ 水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应。 即：O2的产生可以与 CO2的固定分开 p103 答案： 1。不能，因为该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰（氧元素的供体） ，也并没有直接观察到氧元素的转移。 2.能够说明，因为悬浮液中有H2O，没有合成糖的必需原料 —— CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖类合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 鲁宾和卡门同位素示踪实验 注：小球藻是一种单细胞藻类（真核生物），其优点是结构简单、光合速率快，便于追踪原子的去向。 对比实验，即相互对照，自变量：标记物质， 因变量：氧气是否含18O 18O是稳定同位素，只能通过分析相对分子质量确认氧气是否含18O 说明：_______________________________________ 光合作用产生的氧气中全部都来自水。 质谱仪 1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 H2O O2 A 2 2 + 光照 AH2 2 + 能量 + Pi ATP ADP 4.ATP的合成 【学情检测】探索光合作用原理的部分实验(连线) [深度思考] 光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是 不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。 （2）光合作用的概念 绿色植物通过________，利用光能，将______________转化成储存着能量的有机物，并且释放出______的过程。 （3）反应式　______________________________。 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 （4）实质 6CO2 +12H2O C6H12O6+6H2O+6O2 光能 叶绿体 物质转化：无机物 有机物 能量转化： 光能 化学能 （5）光合作用的过程 7.光合作用 55 NADPH NADP+ ADP+Pi ATP CO2 H2O O2 C5 2C3 (CH2O) （5）光合作用的过程 光反应阶段 暗反应阶段 光能 活跃的化学能 稳定的化学能 能量变化 ①CO2的固定 ②C3的还原 物质变化 ①水的光解 ②NADPH的合成 ③ATP的合成 2H2O O2 4H+ e- e- e- e- H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ NADPH + NADP+ e- ATP ADP+Pi 类囊体膜 类囊体腔 光 光 光系统Ⅰ 光系统Ⅱ ATP合酶 ①光反应阶段（拓展） H+ 叶绿体中的色素 水 e- 光子 H+浓度差 e- 2e-＋NADP＋＋H+→NADPH ADP＋Pi→ATP 57 ADP＋Pi→ATP NADP＋＋H+＋2e→NADPH H2O→O2＋2H+＋2e 光 光反应的物质变化： 光反应的能量变化： 光能 电能 H+势能 ATP和NADPH中的化学能 【辨析】光合磷酸化和氧化磷酸化 类囊体薄膜 内膜 ②暗反应阶段 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻(一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 同位素标记法研究CO2转化为有机物的途径 14CO2 14C3 14C5 + (14CH2O) ①给小球藻通14CO2光下培养 ②杀死细胞，终止光合作用 ③提取溶液中的物质，用纸层析法使这些物质分离 ④对滤纸进行放射性显影，确定滤纸上具有放射性的位置 14C同位素标记法 ⑤剪下这部分滤纸，溶解，提取放射性物质并进行化学鉴定 暗反应研究——卡尔文循环 光照5s取样时产生的放射性物质 光照60s取样时产生的放射性物质 再溶解，化学分析，表明是3-磷酸甘油酸（C3） 实验结果 暗反应研究——卡尔文循环 ①给小球藻通C14O2光下培养 ②杀死细胞，终止光合作用 ③提取溶液中的物质，用纸层析法使这些物质分离 ④对滤纸进行放射性显影，确定滤纸上具有放射性的位置 ⑤剪下这部分滤纸，溶解，提取放射性物质并进行化学鉴定 思考、如果确定放射性首先出现在哪种化合物中？ 卡尔文循环，中断实验进行研究的方法，纸层析法，同位素标记法。 62 CO2的固定： 绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5(核酮糖-1,5-二磷酸 (RuBP))结合，这个过程称作CO2的固定。 ②暗反应阶段 暗反应的过程（P104） C3的还原： 一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子。在有关酶的催化作用下，C3接受___________________释放的能量，并且被___________还原。 一些___________________________，在酶的作用下经过一系列的反应转化为 _____。另一些_________________________，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 ATP和NADPH NADPH 接受能量并被还原的C3 接受能量并被还原的C3 糖类 14CO2 14C5 214C3 (14CH2O) NADPH ATP CO2的固定 C3的还原 3-磷酸甘油酸 (RuBP) 63 暗反应阶段 场所：叶绿体基质（提供酶、原料等） 物质变化 能量变化 CO2的固定： C3的还原： CO2＋C5 → 2C3 酶 2C3 ＋ATP＋NADPH → 3-磷酸甘油醛 酶 ATP和NADPH中的化学能 糖类等稳定化合物中的化学能 光反应与暗反应的区别与联系 光反应 暗反应 场所 条件 物质变化 能量变化 类囊体膜 叶绿体基质 2H2O → O2 + 4H+ +4e- H+ + e- +NADP+ → NADPH ADP + Pi → ATP CO2+C5→2C3 2C3→C5+(CH2O) ATP→ADP+Pi NADPH→NADP+ 光、色素、酶 多种酶 光能→(NADPH和ATP中)活跃化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定化学能 光反应与暗反应的比较 2.光反应与暗反应的联系 NADPH NADP+ ADP+Pi ATP CO2 H2O O2 C5 2C3 (CH2O) 光反应阶段 暗反应阶段 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH 光反应与暗反应之间 相互制约，相互影响 ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ NADPH与ATP是联系光反应和暗反应的纽带 思考、若光照强度减弱，短时间内，叶绿体内的C5、C3、[H]和ATP的含量如何变化？ 环境改变时光合作用各物质含量的变化 光反应减弱，CO2固定暂时不变 C3的合成暂时不变 C5的消耗暂时不变 思考、若CO2浓度下降，短时间内，叶绿体内的C5、C3、[H]和ATP的含量如何变化？ 思考、C5含量升高的原因是？ 当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累（来的不变，去的减少） 光反应暂时不变，CO2固定减弱 方法技巧：模型法表示C3和C5等物质含量变化 ①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 ②以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH 和ATP含量变化是一致的。 ③起始值C3高于C5（约为其2倍）。 4.光合作用与细胞呼吸中的物质变化关系 (1)“三种”元素转移途径 (2)NADH、NADPH和ATP的来源和去路 提醒　①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。 ②光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH和ATP还可以维持一段时间的暗反应。 ③人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体，酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质，植物固定CO2的场所是叶绿体基质，蓝细菌、硝化细菌等固定CO2的场所是细胞质。 光合作用的影响因素及其应用 【重点】 1、光合作用强度 p10 （1）概念：植物在单位时间内，单位面积下 （2）表示方法： 用单位时间内产物的生成量或反应物的消耗量来定量表示。 2、探究环境因素对光合作用强度的影响 p104 （1）实验原理？ （1）实验原理： 将绿色的嫩叶抽气，使其内部气体全部逸出(真空渗水法)，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底。 叶片含有气体, 上浮 叶片下沉 充满细胞间隙, 叶片上浮 光合作用 产生O2 抽气 打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 2.变量分析 自变量 不同_________ 控制自变量 调节 进行控制 因变量 _____________ 检测因变量 同一时间段内_____________ 对无关变量进行控制 等保持一致 光照强度 光源与烧杯的距离 光合作用强度 叶片浮起数量 叶片大小、溶液的量 将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底 作用：维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2 注意：若NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用。 吸收热量排除干扰 盛有水的玻璃柱的作用是什么？ 讨论：利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？这些因素分别如何控制呢？ CO2浓度（吹气时间或不同质量分数的NaHCO3溶液） 温度（水浴保温） 光质（不同颜色的彩色灯泡） 光照强度对光合作用强度有影响： 在一定的范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用也不断增强。到达一定的限度后不再增强。 （3）实验结论： 台灯灯泡的功率（W） 40 40 40 台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30 叶片漂起的数量 5min 0 0 0 10min 9 8 9 15min 10 9 9 20min 13 10 10 25min 13 10 11 Q1 ：叶圆片为何上浮？ 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强度。 真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率 合成有机物的量 固定或消耗CO2量 产生O2的量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 消耗有机物的量 黑暗下CO2的释放量 黑暗下O2的吸收量 = = = + + + 叶片上浮的原因：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 Q2 ：如何测定一株植物真正的光合作用速率？ 1.黑白瓶法——测定装置中气体体积变化 吸收容器中的CO2 NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定 黑瓶： 黑暗条件下，单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 白瓶： 光照条件下，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。 一轮资料P95 2.叶圆片称重法——测定有机物的变化量 本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 净光合速率＝ 呼吸速率＝ 总光合速率＝ 一轮资料P95 (z－y)/2S； (x－y)/2S； 净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 3.“半叶法”测定光合作用有机物的产生量 提醒　①本方法又叫半叶称重法，即测定单位时间、单位叶面积干物质的产生总量，常用于大田农作物光合速率的测定。 ②本方法的要点是一半叶片遮光，另一半叶片照光，同时开始实验。 ③可选择对称于主脉的多组叶圆片，烘干称重，分别求出WA和WB的平均值，以减小实验误差。 4.“黑白瓶法”测定溶氧量的变化 提醒　 5.影响光合作用的因素 光反应 Q3 ：根据光合作用过程思考，影响光合作用强度的因素有哪些？ 应用 ①温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产； 光照强度 温室大棚一般选无色透明塑料薄膜 遇到阴雨天时给温室补充光照应当给予红光或蓝紫光。 ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，农业生产上一般_______。 间作 玉米--大豆 原因是： （1）两种植物的根系深浅搭配，合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。 （2）两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光 温度 应用 ①“正其行，通其风” ② 多施有机肥或农家肥 原理：有机物在微生物的分解下产生了大量的 CO2和无机盐 。 【重难点】深度解读总光合速率与呼吸速率的关系 2.光补偿点、光饱和点的移动 (1)光补偿点对应的两种生理状态 ①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。 ②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) 提醒　①在一定条件下，饱和点越大,表示植物的光合作用能力越强。 ②高于补偿点，植物开始生长；低于补偿点，植物会净消耗有机物。补偿点低，说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。 ③通常，阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低，由此可以区分判断阴生植物和阳生植物。 (3)D点：代表饱和点对应的最大光合速率,若增大光照强度(或增大CO2浓度)使光合速率增大时,D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 3.两条变化曲线的比较 CO2浓度 外部因素 4.水分 直接影响 间接影响 水作为光合作用的原料 气孔导度下降 CO2吸收减少 光合产物输出慢 糖类积累，光合速率下降 光合结构受损 叶绿体结构被破坏 作为光合作用原料的水，只占蒸腾失水的1%，因此，缺水主要通过间接影响来影响光合速率。 5.有机物输出情况 输出快 叶片的光合速率大 输出慢 叶片的光合速率小 以上3组实验处理中，在外界环境相同且适宜的时，第____组的叶片光合速率最大。 2 6.无机盐 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因___________而导致光合作用速率下降。 失水过多 N：是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分，叶绿素中也有N元素。 P：是叶绿体膜、 NADPH和ATP的重要组成成分。 Mg：叶绿素的重要组成成分。 OA段：随叶龄增大，叶面积增大，色素含量增多，酶的含量和活性增大，光合速率加快 应用：适时摘除老叶 （1）叶龄(叶绿素含量、酶的活性和数量)对光合速率的影响 A点之后：随叶龄增大，色素、酶含量减少，酶活性减弱，光合速率减慢 A 内部因素 内部因素 (2)叶面积指数 呼吸量 指：单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数 多因子变量对光合速率的影响 自变量1 自变量1 自变量1 自变量2 温度 自变量2 光照强度 自变量2 CO2浓度 P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。 Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高除横坐标所表示的因子之外的其他因子。 2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20[H]＋能量 24[H]＋6O212H2O＋能量 C6H12O62丙酮酸＋4[H]＋能量 CO2＋H2O(CH2O)＋O2 Lavf57.83.100 $