二轮复习专题专题光合作用与细胞呼吸

二轮复习专题专题光合作用与细胞呼吸第1页/共43页第2页/共43页一、光合作用中光反应与暗反应的比较光反应暗反应实质光能转化为活跃化学能(ATP、[H])，放出氧气活跃化学能转变成稳定化学能(CH2O)储存起来时间短促、以微秒计较缓慢条件需要色素、光、酶不需要色素和光、需要酶第3页/共43页光反应暗反应物质变化联系①光反应为暗反应提供还原剂[H]、能量ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段，二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。第4页/共43页二、叶绿体处于不同条件下，C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化项目条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量光照不变，停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变，CO2供应增加增加减少减少增加光照不变CO2供应不变，(CH2O)运输受阻增加减少增加减少停止光照，CO2供应不变增加减少减少或没有减少或没有突然光照，CO2供应不变减少增加增加增加第5页/共43页三、影响光合作用的外界因素1．单因子外界因素对光合作用速率影响的曲线因素原理影响途径或方式应用光照强度影响光反应阶段，制约ATP及NADPH的产生进而制约暗反应欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，因此种植阴生植物应避免过强光照第6页/共43页因素原理影响途径或方式应用CO2浓度影响暗反应阶段，制约C3化合物生成大气CO2浓度过低时(OA段)植物无法进行光合作用a.大田中增加空气流动，以增大CO2浓度b．温室中增大CO2浓度，即增施气肥c．增施有机肥第7页/共43页因素原理影响途径或方式应用温度通过影响酶活性进而影响光合作用(主要制约暗反应)植物光合作用在最适温度时效率最高，温度过低、过高均不利于植物生长温室栽培应用：冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度，以提高光合作用效率；晚上适当降温，以降低呼吸作用，保证有机物积累第8页/共43页因素原理影响途径或方式应用矿质元素矿质元素可通过所参与构成的与光合作用相关的重要化合物对光合作用造成直接或间接影响在一定范围内矿质元素越丰富光合作用速率越快，但超过饱和点后，光合作用将不再增加，甚至可能会造成危害合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，增加光合作用速率。第9页/共43页因素原理影响途径或方式应用水分是光合作用原料之一；缺水时可导致叶气孔关闭，致使CO2供应不足进而影响光合速率保障水的供应，不仅满足光合作用原料需求，而且可使植物挺立、气孔开放，有利于接受CO2为保障植物光合作用，应适时适量进行合理灌溉第10页/共43页特别提醒①上述任何因素对植物均存在“饱和点”，即达到最大光合速率的“最适点”，超过饱和点，均会使光合速率降低甚至会伤害植物。②提倡增施有机肥，不仅可提供矿质元素还会增加CO2供应，同时可减轻化肥使用造成水体富营养化等污染。第11页/共43页2．多因子外界因素对光合作用速率的影响第12页/共43页曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。第13页/共43页四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较类型有氧呼吸无氧呼吸必需条件氧和酶不需氧，但必须有酶催化场所细胞质基质(①阶段)、线粒体(②和③阶段)细胞质基质(①和②两阶段)第14页/共43页第15页/共43页类型有氧呼吸无氧呼吸特点有机物彻底分解，能量完全释放有机物没彻底分解，能量没完全释放联系①第一阶段完全相同②实质相同：分解有机物，释放能量第16页/共43页五、酵母菌细胞呼吸类型的判断：第17页/共43页1．若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸(图中A点)。2．若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时存在(图中AC段)。3．若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸(图中C点以后)。4．B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等(用CO2释放量表示)，此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值(10%)以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。第18页/共43页第19页/共43页2．[H]和ATP的来源、去向分析光合作用有氧呼吸[H]来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP来源光反应阶段产生三个阶段都产生去向用于C3还原供能用于各项生命活动(植物的C3还原除外)第20页/共43页3.光合速率与呼吸速率的关系(1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。(2)绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。第21页/共43页(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。①表观(净)光合速率通常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。②真正(实际)光合速率通常用O2产生量、CO2固定量或有机物制造量来表示。③呼吸速率通常用黑暗中CO2释放量、O2吸收量或有机物消耗量来表示。第22页/共43页第23页/共43页[例1]

(2011·广东卷，26)观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。第24页/共43页(1)依图1分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4时________(填“有”或“无”)ATP和[H]的合成，原因是________；此时段________(填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生，原因是________；10～16时无明显CO2吸收的直接原因是________。(2)从图2可知，栽培蝴蝶兰应避免________，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当________。(3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的________，通过植物组织培养技术大规模生产，此过程中细胞分化的根本原因是________。第25页/共43页[解析]

考查光合作用的过程和影响光合作用的因素、坐标图的分析和植物组织培养技术。(1)长期干旱，植物体内水分少，白天由于温度高，蒸腾作用强，所以气孔关闭，CO2吸收减少，但是光反应仍然进行，所以ATP和[H]不断积累，到了晚上，温度下降，气孔打开，植物细胞可以利用白天积累的ATP和[H]，进行暗反应，O2吸收增加。(2)由于在干旱条件下，干重增加量明显少于正常条件，所以栽培蝴蝶兰应避免缺水。阴生植物需要的光照强度较弱，应注意适当遮光。(3)植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。第26页/共43页[答案]

(1)有细胞呼吸过程中能产生ATP和[H]无光反应无法进行，叶绿体中缺乏ATP和[H]，所以暗反应无法进行气孔半闭(2)干旱遮光(3)全能性基因的选择性表达第27页/共43页(2011·厦门)如图为某实验装置图，锥形瓶内装有水草和适宜浓度的Na2CO3/NaHCO3溶液。一段时间后，U型管左侧管内液面的高度变化和锥形瓶中液体的pH变化分别是(

)A．升高、升高 B．升高、降低C．降低、升高 D．降低、降低[答案]

C第28页/共43页[解析]

本题整合了植物的光合作用、物理学的气压变化知识，考查同学们依据所学知识分析、解决问题的能力。在一定温度和光照条件下，锥形瓶中的水草利用瓶内的CO2进行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，产生的O2几乎不溶于水，故随着反应的进行，O2越来越多，其压强大于大气压，从而造成U形管左侧液面下降、右侧液面上升，水中的pH升高。本题选择C项。第29页/共43页[例2]

(2011·海南卷，3)关于细胞呼吸的叙述，正确的是(

)A．种子风干脱水后呼吸强度增强B．土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱第30页/共43页[解析]

种子风干脱水后自由水含量降低，细胞代谢缓慢，细胞呼吸强度减弱；土壤淹水后，植物根系缺氧导致根系细胞进行无氧呼吸；破伤风杆菌能够侵入人体深部的组织细胞，进行无氧呼吸并大量繁殖，有氧条件能抑制破伤风杆菌的繁殖；小麦种子萌发过程中，自由水含量上升，代谢加快，有氧呼吸加强。[答案]

B第31页/共43页(2011·广州模拟)如图表示小麦种子在暗处萌发并生长时释放的CO2量变化。在此环境中约20d左右幼苗死亡，并且被细菌感染而腐烂。据曲线图回答有关问题。第32页/共43页(1)上述种子萌发的幼苗与自然条件下萌发生长的幼苗相比，缺少的生命活动是____________________。(2)在种子萌发初期CO2释放量较少的原因是_______。(3)在种子萌发6d内CO2释放量逐渐增加的原因是__。(4)一周后种子萌发释放的CO2量逐渐下降的原因是____________________。(5)种子开始萌发时消耗的有机物主要来自于________，最后消耗的有机物是胚中的________。(6)幼苗死亡后，仍能测到少量CO2释放出来，这是由于______________。第33页/共43页[答案]

(1)光合作用(2)种子萌发初期一般进行无氧呼吸，释放CO2少(3)萌发的种子由无氧呼吸转入有氧呼吸，释放CO2量急剧上升(或萌发的种子进行有氧呼吸且强度逐渐增强)(4)由于养料逐渐减少，呼吸速率又慢慢降低(5)胚乳蛋白质(6)微生物的分解作用第34页/共43页[解析]

本题考查种子的呼吸作用。(1)幼苗在暗处生长，无法进行光合作用。(2)种子萌发初期，从外界吸收的氧气少，主要进行无氧呼吸，所以放出的二氧化碳量相对较少。(3)随着吸水和吸收氧气能力的加强，种子的代谢逐渐加强，有氧呼吸加强。(4)随着种子萌发时间的延长，种子体内贮存的养料被逐渐消耗掉，呼吸作用减弱，所以放出二氧化碳的量减少。(5)小麦是单子叶植物，种子中的营养物质贮存在胚乳中。三大物质在供能过程上，糖类先分解，其次是脂肪，最后是蛋白质。(6)幼苗死亡后，植物体内的有机物会被微生物分解，微生物的呼吸作用会放出二氧化碳。第35页/共43页[例3]

(2011·海南卷，26)某同学设计了一个探究实验，把培养在完全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内(如下图所示)，其中A不密封，B、C密封。B内培养皿中盛有Ba(OH)2溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。第36页/共43页回答问题：(1)根据上述实验设计判断，该实验的目的是____。(2)从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长量比C中的____(大、小)，原因是____；A中的幼苗生长量比C中的______(大、小)，原因是______。第37页/共43页[解析]

(1)分析题干可知，本实验的唯一变量是CO2的浓度，所以该实验的目的是探究CO2浓度对光合作用的影响。(2)由于A不密封，B、C密封，而且B中的Ba(OH)2溶液吸收玻璃钟罩内的CO2，所以三个玻璃钟罩中CO2的浓度大小为A>C>B，由于幼苗的光合作用需要CO2，所以幼苗生长量的大小为A>C>B。[答案]

(1)探究二氧化碳浓度对光合作用的影响(2)小B中Ba(OH)2溶液吸收二氧化碳，导致幼苗光合作用强度降低大A不密封，外界的二氧化碳可以进入玻璃钟罩内，增强光合作用强度，C密封，幼苗只能利用玻璃钟罩内的二氧化碳进行光合作用第38页/共43页(2010·四川理综)有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表(净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定)。下列相关分析，不正确的是(

)第39页/共43页光强(mmol光子/m2·s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9龙眼光能利用率(%)－2.302.202.001.801.601.501.401.301.20净光合速率(μmolCO2/m2·s)－0.602.505.106.557.457.908.208.508.508.50芒果光能利用率(%)－1.201.0