光合作用及細胞呼吸

1、梳理一 光合作用和細胞呼吸的多角度多層次比較1.光合作用與細胞呼吸關(guān)系的圖示比較 （1）從反應式上追蹤元素的來龍去脈 ①光合作用總反應式：,聚焦知識梳理,光合作用和細胞呼吸的知識梳理與題型探究,O2中O原子全部來自水；CO2中C經(jīng)C3進入 （CH2O），不經(jīng)C5。 ②有氧呼吸反應式： 產(chǎn)生的H2O中的O原子全部來自O2，與反 應物H2O中O原子無關(guān)。,提醒,提醒,（2）從具體過程中尋找物質(zhì)循環(huán)和能量

2、流動（如圖）,①物質(zhì)循環(huán),（3）植物細胞中兩大生理過程聯(lián)系圖解,2.光合作用和細胞呼吸中［H］的來源和去路分析,光,酶,酶,,,,,［H］、ATP 酶,酶,,,①光合作用中產(chǎn)生的［H］是還原型輔酶Ⅱ（NADPH）十分簡化的表示方式（教材P103相關(guān)信息），而細胞呼吸中產(chǎn)生的［H］是還原型輔酶I（NADH）十分簡化的表示方式（教材P94相關(guān)信息），二者不是一種物質(zhì)，盡管書寫形式相同。②還原氫的書寫形式一定不能寫

3、成H、H+、H2，只能寫成［H］或NADH或NADPH。,提醒,3.光合作用和細胞呼吸中ATP的來源及去路分析（1）光合作用ATP（光反應——類囊體膜上）ADP+Pi（暗反應——葉綠體基質(zhì)中）（2）細胞呼吸 ①②③都產(chǎn)生ATP，場所為細胞質(zhì)基質(zhì)和線 粒體）ADP+Pi（各項生命活動需要）,ATP(,對位訓練1.綠色植物的光合作用與細胞呼吸之間有著密切 的聯(lián)系。下面物質(zhì)代謝簡圖表示了兩者之間的

4、 關(guān)系，請根據(jù)圖示分析回答： （1）①是在 上進行的，所需要的外界條 件是 ，發(fā)生的能量變化是 。,無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生少量的ATP,有氧呼吸第三階段產(chǎn)生的ATP最多。,提醒,（2）③、④、⑤表示 過程。在這一過程中，所需要的外部條件主要有 和 。（3）上述①~⑤過程中，能產(chǎn)生ATP的過程是 （寫代號）。（4）①產(chǎn)生的ATP

5、去向是 ，其作用是 ；③、④、⑤中產(chǎn)生的ATP作用是 。答案 （1）葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜 一定強度的光照 光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能（2）有氧呼吸 O2 適宜的溫度（3）①③④⑤（4）轉(zhuǎn)移到葉綠體基質(zhì)中利用 為暗反應提供能 量 為各項生命活動供能,梳理二 細胞中能量供應和利用1.不同能源物質(zhì)之間的關(guān)系,2.生態(tài)系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)移途徑,2.如圖表示生物體與外界環(huán)境之間進行物質(zhì)

6、交換 和能量轉(zhuǎn)變的簡圖，分析回答： （1）能進行①或④生理活動的生物屬于 型 生物，它們分別進行①或④過程的區(qū)別在于： 。,對位訓練,（2）編號②和③生理活動所示能量的去向是 ,③中未釋放的能量儲存在 （物質(zhì)）中。（3）植物完成⑤過程，首先以 的方式吸收NO ，若吸收NO 必須進葉綠體才能合成

7、氨基酸，則從土壤到被利用至少穿過 層磷脂分子。（4）圖示分析完成④過程的硝化細菌生活的氣體環(huán)境中必須有 。（5）①~④過程中屬于吸能反應的有 ，屬于放能反應的有 。,解析 土壤中NO 先經(jīng)根部成熟區(qū)表皮細胞吸收,再轉(zhuǎn)移到導管運輸，經(jīng)過2層膜，經(jīng)輸導組織到葉肉細胞附近，進細胞再進葉綠體，又穿過3層膜，共穿過5層膜10層磷脂分子。答案 （1）自養(yǎng) 合成有機物所利用

8、的能源不同，①是利用光能，④是利用化學能 （2）供給生物體各項生命活動，其余以熱能的形式散失掉 酒精 （3）主動運輸 10（4）O2、NH3、CO2（5）①④ ②③,凝練方法規(guī)律題型一 坐標曲線題的解題技巧 解決坐標曲線題的方法，可概括為“一識標”、 “二明點”、“三析線”三個基本步驟。 一識標 坐標曲線，實際上是“橫坐標”對“縱坐標”的影 響結(jié)果，“標”不同，曲線的含義就不

9、同，形狀 也不相同。所以，認真識別坐標圖中縱、橫坐 標的含義，找出縱、橫坐標之間的聯(lián)系，是解 題的前提。,二明點 曲線是滿足一定條件的點 的集合，在這些點中，有 些點特殊，如：曲線的起 點、轉(zhuǎn)折點、終點，曲線 與縱橫坐標以及其他曲線的交叉點等，往往隱 含著某些限制條件或某些特殊的生物學含義， 明確這些特殊點的含義是解題的基礎。例如， 上圖曲線中，特殊點就有A、B、C、D四個，而 這些

10、點的含義往往就是試題考查的內(nèi)容。,三析線 正確分析曲線形狀，如：何 時開始上升、何時趨向平緩、 何時出現(xiàn)轉(zhuǎn)折、其原因分別 是什么等等，這是解題的關(guān)鍵。如右圖，我們 就要在“一識標”、“二明點”的基礎上，進 一步分析得出：A點為光合作用面積的飽和點； OA段表明葉面積指數(shù)從0→6時，光合作用實際 量隨葉面積的不斷增大而增大；當葉面積指數(shù) 大于6時，光合作用實際量不再隨葉面積的增大 而增大，因為有很多

11、葉子被遮擋在光補償點以 下；OB段表明干物質(zhì)量隨光合作用的增加而增 加；由于A點以后光合作用量不再增加，而葉片 隨葉面積的不斷增加其呼吸量也不斷增加（直 線OC）,所以干物質(zhì)積累量不斷降低，如BC段。,對位訓練3.某生物興趣小組欲研究密閉的溫室一晝夜內(nèi)O2 濃度變化的情況，當?shù)厝照諘r間為6時至18時， 在適宜的生長條件下,預期一晝夜內(nèi)溫室中O2 變化的曲線最可能是 ( ),解

12、析 夜間，溫室內(nèi)的植物進行有氧呼吸消耗O2，溫室內(nèi)O2的濃度降低，當光照強度增強，光合作用強度大于呼吸作用強度時，釋放O2，溫室內(nèi)O2的濃度升高。18點時光合作用強度等于呼吸作用強度，之后，光合作用強度小于呼吸作用強度或光合作用停止，植物吸收O2，O2的濃度降低。答案 D,4.圖中縱軸表示植物光合作用或呼 吸作用的速度，橫軸表示各種外 界條件（其余的條件都是適宜的）。 對曲線中M點的描述，不正確的是 （

13、 ） A.若橫軸表示光強度，則M點光合速度最大 B.若橫軸表示CO2濃度，則M點光合速度最大 C.若橫軸表示O2濃度，則M點呼吸速度最大 D.若橫軸表示光強度或CO2濃度，則M點表示 光合速度與呼吸速度相等,D,題型二 光合作用與細胞呼吸的相關(guān)測定 1.光合作用速率表示方法：通常以一定時間 內(nèi)CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等產(chǎn)物的 生成數(shù)量來表示。但由于測量時的實際情況， 光合作用速率

14、又分為表觀光合速率和真正光合 速率。2.在有光條件下，植物同時進行光合作用和 細胞呼吸,實驗容器中O2增加量、CO2減少量 或有機物的增加量,稱為表觀光合速率，而植 物真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率。如 下圖所示。,3.呼吸速率：將植物置于黑暗中，實驗容器中CO2 增加量、O2減少量或有機物減少量都可表示呼 吸速率。,4.一晝夜有機物的積累量（用CO2量表示）可用下 式表示:積累量=白天從外界吸

15、收的CO2量-晚上 呼吸釋放的CO2量。5.判定方法 (1)若為坐標曲線形式，當光照強度為0時，CO2 吸收值為0，則為真正（實際）光合速率，若是 負值則為表觀光合速率。 (2)若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測定 值，則為表觀光合速率。 (3)有機物積累量一般為表觀光合速率，制造量 一般為真正（實際）光合速率。,5.將某綠色植物放在特定的實驗裝置中，研究溫 度對光合作用與呼吸作用的影響（其他實驗條 件

16、都是理想的），實驗以CO2的吸收量與釋放 量為指標。實驗結(jié)果如下表所示：,下列對該表數(shù)據(jù)分析正確的是 ( )A.晝夜不停地光照，在35℃時該植物不能生長B.晝夜不停地光照，在15℃時該植物生長得最快C.每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在 20℃時該植物積累的有機物最多D.每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在 30℃時該植物積累的有機物是10℃時的2倍解析 光照下吸收CO2的量代

17、表的是有機物的積累量，黑暗中放出CO2的量代表的是有機物的消耗量；35℃時該植物的有機物積累量為3，能正常生長；植物生長最快時的溫度為25℃；,每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在20℃時該植物積累的有機物為：3.25×12-1.5×12=21 mg；同理可算出其他溫度條件下有機物的積累量，在所有的溫度中20℃時有機物積累量最多；每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在10℃時該植物積累的有機

18、物為：1.75×12-0.75×12=12 mg；在30℃時該植物積累的有機物為：3.5×12-3.0×12=6 mg；在10℃時該植物積累的有機物是30℃時的2倍。答案 C,題型三 光合作用與細胞呼吸在不同光照條件下 氣體變化規(guī)律 1.黑暗狀態(tài)時，植物只進行細胞呼吸，不進 行光合作用。此狀態(tài)下，植物從外界吸收O2， 并將細胞呼吸產(chǎn)生的CO2釋放到體外，如圖甲

19、 所示。,2.弱光情況下，植物同時進行光合作用和細胞 呼吸。 （1）細胞呼吸速率大于光合作用速率，此狀態(tài) 下，植物的氣體代謝特點與黑暗情況下相同。 但吸收O2與放出CO2量較少（如圖乙）。細胞呼 吸相對強度可用如下三種方式表示：①用CO2釋 放量表示：N1=N2-N；②用O2吸收量表示：m2= m1-m；③用植物重量（有機物）減少量表示。 （2）細胞呼吸速率等于光合作用速率時，植物 與外界不進行氣體交

20、換,即沒有O2和CO2的吸收 與釋放（如圖丙）。此時表現(xiàn)為呼吸速率或光 合速率等于0。,3.較強光照時，植物同時進行光合作用和細胞呼 吸，且光合作用速率大于細胞呼吸速率。 （1）氣體代謝特點（如圖丁）：植物光合作用 所利用的CO2（用N表示）除來自植物自身細胞 呼吸（N2）之外，不足部分來自外界（N1）； 植物光合作用產(chǎn)生的氧氣（m）除用于自身細 胞呼吸之外(m1),其余氧氣釋放到周圍環(huán)境中 （m2）。

21、分析圖可知：N=N1+N2，m=m1+m2。 (2)光合作用相對強度的表示方法 ①用O2釋放量（或容器中O2的增加量）表示： m2 =m-m1；②用CO2吸收量(或容器中CO2的減 少量)表示:N1=N-N2；③用植物重量（或有機 物量）的增加量表示。,對位訓練6.如下圖所示，圖甲表示某大棚蔬菜葉肉細胞的 部分結(jié)構(gòu)和相關(guān)代謝情況，其中a~f代表O2或 CO2。圖乙表示該植物在適宜的條件下，O2凈 產(chǎn)量（

22、光合作用的O2產(chǎn)生量-呼吸作用的O2消 耗量）與光照強度之間的關(guān)系曲線。據(jù)圖回答 下列問題：,（1）在圖甲中，b可代表 ，物質(zhì)b進入箭頭所指的結(jié)構(gòu)后與 結(jié)合，生成大量的 。（2）在適宜的條件下,若用CO2、H218O供給植物進行代謝，則甲圖中的d所代表的物質(zhì)應是 。（3）在圖乙中，A點時葉肉細胞內(nèi)生成的物質(zhì)有 ，在N點后O2凈產(chǎn)量的增長逐漸減慢并趨向平衡，其制約的內(nèi)在和外在因素分

23、別是 、 。（4）在其他條件不變的情況下，適當提高棚內(nèi)的溫度，可以提高蔬菜的產(chǎn)量，此時乙圖中N點向 （左、右）移動。,（5）在圖乙P點所處的狀態(tài)時，葉綠體內(nèi)ATP移動的方向是 。A點狀態(tài)時，可以發(fā)生圖甲中的哪些過程（用圖中字母表示）？ ；D點時發(fā)生（字母表示） 。解析 該題以圖解和坐標曲線的形式考查光合作用、呼吸作用的過程。兩者互相提供原料，光合作用

24、需要線粒體呼吸作用釋放的CO2來合成有機物，線粒體呼吸作用要消耗光合作用產(chǎn)生的O2，同時會分解光合作用合成的有機物為生物生命活動提供直接的能源物質(zhì)。曲線的A點光照強度為零，此時只進行呼吸作用，P點表示光合作用強度等于呼吸作用強度。,答案 （1）O2 ［H］ ATP和水 （2）18O2（3）CO2和H2O 葉綠體的數(shù)量 二氧化碳濃度（或溫度） （4）左 （5）從類囊體膜到葉綠體基質(zhì) ef

25、 abcd,題型四 根據(jù)特定裝置進行光合作用和呼吸作用 強度的比較 測定細胞呼吸作用或確認呼吸類型常采取U型管 液面升降或玻璃管液滴移動的觀察法，即在廣 口瓶或錐形瓶內(nèi)放入被測生物（活種子或植物 或動物），通過生物呼吸過程中釋放CO2或吸入 O2引起的氣壓變化，進而推測或計算生物的呼 吸狀況，如圖裝置所示。,由于生物呼吸時既產(chǎn)生CO2又消耗O2，前者可引起裝置內(nèi)氣壓升高，而后

26、者則引起裝置內(nèi)氣壓下降，為便于測定真實呼吸情況，應只測其中一種氣體變化情況。為此，測定過程中,往往用NaOH或KOH吸收掉呼吸所產(chǎn)生的CO2，這樣，整個裝置中的氣壓變化，只能因吸收O2所引起，從而排除CO2對氣壓變化的干擾。,（1）物理誤差的校正由于裝置的氣壓變化也可能會由溫度等物理因素所引起，為使測定結(jié)果更趨準確，應設置對照實驗，以校正物理膨脹等因素對實驗結(jié)果造成的誤差。此時，對照實驗與呼吸裝置相比，應將所測生物滅

27、活，如將種子煮熟，而其他各項處理應與實驗組完全一致（包括NaOH溶液，所用種子數(shù)量，裝置瓶及玻璃管的規(guī)格等）。（2）探究光合作用和細胞呼吸與光照強度的關(guān)系將上述裝置置于不同光照強度（可用不同功率的燈泡實驗或同一功率燈泡通過改變光照距離進行控制）條件下，被研究生物應為綠色植物。,結(jié)果分析：①若紅色液滴右移，說明光照較強，光合作用大于細胞呼吸，釋放O2使瓶內(nèi)氣壓增大。②若紅色液滴左移，說明光照較弱，細胞呼吸大于光合作用，吸

28、收O2使瓶內(nèi)氣壓減小。③若紅色液滴不動，說明在此光照強度下光合作用等于細胞呼吸，釋放O2等于吸收O2,瓶內(nèi)氣壓不變。（3）細胞呼吸狀況的實驗測定歸納欲測定與確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，兩套呼吸裝置中的單一變量為NaOH與蒸餾水,即用等量的蒸餾水取代實驗組的NaOH溶液,其他所有項目均應一致，加蒸餾水的裝置內(nèi)氣壓變化應由CO2與O2共同決定。兩套裝置可如下圖,所示，當然，此時仍有必要設置另一組作誤差校正之用。

29、,結(jié)果與分析①若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動，則表明所測生物只進行有氧呼吸（因有氧呼吸產(chǎn)CO2量與耗O2量相等）。②若裝置1液滴不動，裝置2液滴右移，則表明所測生物只進行無氧呼吸（因無氧呼吸只產(chǎn)CO2，不耗O2）。,③若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明該生物既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸。④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過程中O2吸收量大于CO2釋放量，呼吸底物中可能有脂質(zhì)參與。a.為使實驗結(jié)果精確，排除實