专题04 细胞呼吸与光合作用（知识清单，江苏专用）生物学业水平考试合格考总复习

专题04 细胞呼吸与光合作用 1.细胞呼吸 （1）探究酵母菌细胞的呼吸方式 ①酵母菌是单细胞真菌，属于 生物。有氧条件下产生 ；无氧条件下产生 。 ②产物检验：酒精：用酸性 溶液检验。 CO₂：用 或 溶液检验。 （2）有氧呼吸的过程 过程 场所 发生反应 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 第三阶段 （3）有氧呼吸和无氧呼吸的过程及异同 ①总反应式 有氧呼吸： ； 无氧呼吸： 植物的根、酵母菌等： ； 动物、马铃薯的块茎、乳酸菌等： ； ②有氧呼吸和无氧呼吸的比较 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 、线粒体 细胞质基质 条件 氧气、酶 无氧气参与、酶 物质变化 葡萄糖 分解，产生二氧化碳和水 葡萄糖分解 ，生成酒精、二氧化碳或生成乳酸 能量变化 释放 能量，合成大量ATP 释放 能量，合成少量ATP 相同点 相同；实质相同，都是分解 ，释放 。 【记忆口诀】 有氧呼吸三步曲，葡糖分解丙酮酸，二步进入线粒体，彻底氧化放能量；无氧呼吸两类型，酒精乳酸来区分，场所都在细胞质，释放能量比较少。 （4）细胞呼吸的意义及其应用 ①意义：为生物体的生命活动提供 。为细胞代谢提供许多 。 ②应用：a.农业生产上，设法适当 细胞呼吸，以促进作物的生长、发育。如水稻生产中适时露田和晒田等措施是为了改善土壤通气条件，以增强根系的 。 b.粮食储藏和果蔬保鲜，要设法 细胞的呼吸强度，尽可能减少 的消耗。粮食储藏时，要注意 温度和保持 ， 细胞呼吸；果蔬储藏时，采用 氧气浓度、充氮气或 温度等方法抑制细胞呼吸。 2.光合作用 （1）光合作用的场所及光合色素 ①绿色植物光合作用的场所是 。叶绿体增大膜面积的方式是 形成基粒。吸收光能的四种色素分布在 上；与光合作用有关的酶分布在 和 中。 ②绿叶中的色素包括 和 两大类。叶绿素分为 和 ，类胡萝卜素分为 和 。叶绿素主要吸收 ，类胡萝卜素主要吸收 。叶绿素对绿光吸收量最 ，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。 （2）光合作用的发现过程 ①叶绿体功能验证实验——恩格尔曼实验 过程：将水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。如果装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。 结论： 是绿色植物光合作用的场所，氧气是由 释放的。 ②1937年希尔（英国）在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H₂O，没有CO₂），发现在光照下产生了 。 ③1954年阿尔农（美国）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是 与 相伴随。 ④鲁宾和卡门实验证明：光合作用释放的O2全部来自 ，实验方法是 。 ⑤卡尔文用14C标记的14CO₂供小球藻（一种绿藻，真核生物）进行光合作用，然后追踪检测放射性14C的去向（同位素标记法）。实验探明了CO₂中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径（即 循环）。 ⑥光合作用的总反应式： （3）光合作用的过程 过程 光反应阶段 暗反应阶段 所需条件 必须有光 有光、无光均可 进行场所 膜上 中 物质变化 ； ATP的合成 ； C₃的还原 能量转换 光能转化为 中的化学能 ATP和NADPH中的化学能 转化为 中的化学能 联系 光反应产生的 参与暗反应C₃的还原，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP⁺；无光反应，暗反应无法进行；无暗反应，有机物无法合成；植物长时间无光照，光合作用无法进行。 【记忆口诀】光合作用两反应，光暗交替同进行，光暗各分两步走，光为暗还供氢能，色素吸光两用途，解水释氧暗供氢，ADP 变 ATP，光变不稳化学能； 光完成行暗反应，后还原来先固定，二氧化碳气孔入，C5 结合 C3 生，C3 多步被还原，需酶需能还需氢，还原产物有机物，能量储存在其中，C5 离出再反应，循环往复永不停。 （4）影响光合作用的环境因素 ①光照强度 A点：植物体只进行 作用。 B点：光合作用速率 呼吸作用速率（光补偿点）。 A～C段：光合作用速率随光照强度增加而增加。 C～D段：影响光合作用速率的外界因素主要是 等（光照强度不再是限制因素）。 【易错提醒】净光合与总光合混淆：总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率（黑暗条件下测呼吸速率）。易错把 “光照下的 CO₂吸收量”“O₂释放量” 当成总光合速率（实际是净光合）。 ②CO₂浓度：影响曲线与光照强度对光合作用速率的影响曲线相似。 ③温度：光合作用仅在一定温度范围内进行， 温度时速率最快，高于或低于最适温度， 速率降低。 （5）光合作用原理在农业生产中的应用 根据光合作用的原理，在农业生产上主要靠 光照时间、 光照面积、提高光合效率来提高粮食产量。 ①农业上采用套种、 等措施，使农作物充分吸收阳光，以达到增产的目的。 ②利用大棚栽培植物，可适当 、 和 ，以提高光合作用的效率。温室大棚采用 玻璃；温室栽培植物时，白天适当 温度，晚上适当 温度；温室栽培多施有机肥或放置干冰，以提高 浓度。 （6）化能合成作用 ①概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放出的能量（ ）来制造有机物。 ②实例：生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨（NH₃）氧化成亚硝酸（HNO₂），进而将亚硝酸（HNO₂）氧化成硝酸（HNO₃）。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为 ，维持自身生命活动。 1/5 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 细胞呼吸与光合作用 1.细胞呼吸 （1）探究酵母菌细胞的呼吸方式 ①酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧型生物。有氧时产二氧化碳和水；无氧时产二氧化碳和酒精。 ②产物检验：酒精：用酸性重铬酸钾溶液检验。 CO₂：用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液检验。 （2）有氧呼吸的过程 过程 场所 发生反应 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 线粒体基质 第三阶段 线粒体内膜 （3）有氧呼吸和无氧呼吸的过程及异同 ①总反应式 有氧呼吸： 无氧呼吸： 植物的根、酵母菌等： 动物、马铃薯的块茎、乳酸菌等： ②有氧呼吸和无氧呼吸的比较 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 条件 氧气、酶 无氧气参与、酶 物质变化 葡萄糖彻底分解，产生二氧化碳和水 葡萄糖分解不彻底，生成酒精、二氧化碳或生成乳酸 能量变化 释放大量能量，合成大量ATP 释放少量能量，合成少量ATP 相同点 第一阶段相同；实质相同，都是分解有机物，释放能量 【记忆口诀】 有氧呼吸三步曲，葡糖分解丙酮酸，二步进入线粒体，彻底氧化放能量；无氧呼吸两类型，酒精乳酸来区分，场所都在细胞质，释放能量比较少。 （4）细胞呼吸的意义及其应用 ①意义：为生物体的生命活动提供能量。为细胞代谢提供许多中间产物。 ②应用：a.农业生产上，设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长、发育。如水稻生产中适时露田和晒田等措施是为了改善土壤通气条件，以增强根系的细胞呼吸。 b.粮食储藏和果蔬保鲜，要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗。粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸；果蔬储藏时，采用降低氧气浓度、充氮气或降低温度等方法抑制细胞呼吸。 2.光合作用 （1）光合作用的场所及光合色素 ①绿色植物光合作用的场所是叶绿体。叶绿体增大膜面积的方式是类囊体堆叠形成基粒。吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中。 ②绿叶中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素分为胡萝卜素和叶黄素。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。叶绿素对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。 （2）光合作用的发现过程 ①叶绿体功能验证实验——恩格尔曼实验 过程：将水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。如果装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。 结论：叶绿体是绿色植物光合作用的场所，氧气是由叶绿体释放的。 ②1937年希尔（英国）在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H₂O，没有CO₂），发现在光照下产生了氧气。 ③1954年阿尔农（美国）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随。 ④鲁宾和卡门实验证明：光合作用释放的O2全部来自水，实验方法是同位素标记法。 ⑤卡尔文用14C标记的14CO₂供小球藻（一种绿藻，真核生物）进行光合作用，然后追踪检测放射性14C的去向（同位素标记法）。实验探明了CO₂中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径（即卡尔文循环）。 ⑥光合作用的总反应式： （3）光合作用的过程 过程 光反应阶段 暗反应阶段 所需条件 必须有光 有光、无光均可 进行场所 类囊体膜上 叶绿体的基质中 物质变化 水的光解 ATP的合成 CO₂的固定 C₃的还原 能量转换 光能转化为ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中的化学能 联系 光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应C₃的还原，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP⁺；无光反应，暗反应无法进行；无暗反应，有机物无法合成；植物长时间无光照，光合作用无法进行。 【记忆口诀】光合作用两反应，光暗交替同进行，光暗各分两步走，光为暗还供氢能，色素吸光两用途，解水释氧暗供氢，ADP 变 ATP，光变不稳化学能； 光完成行暗反应，后还原来先固定，二氧化碳气孔入，C5 结合 C3 生，C3 多步被还原，需酶需能还需氢，还原产物有机物，能量储存在其中，C5 离出再反应，循环往复永不停。 （4）影响光合作用的环境因素 ①光照强度 A点：植物体只进行呼吸作用。 B点：光合作用速率等于呼吸作用速率（光补偿点）。 A～C段：光合作用速率随光照强度增加而增加。 C～D段：影响光合作用速率的外界因素主要是温度和CO₂浓度等（光照强度不再是限制因素）。 【易错提醒】净光合与总光合混淆：总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率（黑暗条件下测呼吸速率）。易错把 “光照下的 CO₂吸收量”“O₂释放量” 当成总光合速率（实际是净光合）。 ②CO₂浓度：影响曲线与光照强度对光合作用速率的影响曲线相似。 ③温度：光合作用仅在一定温度范围内进行，最适温度时速率最快，高于或低于最适温度， 速率降低。 （5）光合作用原理在农业生产中的应用 根据光合作用的原理，在农业生产上主要靠延长光照时间、增加光照面积、提高光合效率来提高粮食产量。 ①农业上采用套种、合理密植等措施，使农作物充分吸收阳光，以达到增产的目的。 ②利用大棚栽培植物，可适当延长光照时间、提高CO₂浓度和温度，以提高光合作用的效率。温室大棚采用无色透明玻璃；温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度；温室栽培多施有机肥或放置干冰，以提高二氧化碳浓度。 （6）化能合成作用 ①概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放出的能量（化学能）来制造有机物。 ②实例：生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨（NH₃）氧化成亚硝酸（HNO₂），进而将亚硝酸（HNO₂）氧化成硝酸（HNO₃）。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，维持自身生命活动。 1/5 学科网（北京）股份有限公司 $