一轮复习-光合作用与呼吸作用

1、能量之源光与光合作用,ATP的主要来源细胞呼吸,制作人：崔瑞东,ATP的主要来源 细胞呼吸,生物如何获得 “能量货币” ATP,动物和人等呼吸作用,绿色植物呼吸作用和光合作用,2. 今天的气温远低于体温，而我们的 体温正常情况为何能维持37.5？ 依靠什么？,1. 人体不断地吸进O2(去处？)， 呼出CO2（来源？）,呼吸作用是什么？,烤火？,+ 糖 类,+ 水,呼吸作用（本质）,高等动物的呼吸现象和呼吸作用,呼吸（现象）,气体运输,+,CO2,细胞呼吸的概念,细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。,化学反应,一、实验课题 探究酵母

2、菌细胞呼吸的方式,（一）实验原理 1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。 有氧呼吸产生水和CO2 无氧呼吸产生酒精和CO2 。 2、 CO2的检测方法 （1）CO2使澄清石灰水变浑浊 （2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 3、酒精的检测 橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应， 变成灰绿色。,（二）实验假设 酵母菌在有氧情况下进行 有氧呼吸产生 ：CO2 无氧情况下进行无氧呼吸， 产生：CO2+酒 精,(三)实验用具（略）,1、NaOH的作用是什么？,2、酵母菌进行什么呼吸？,3、澄清的石灰水有什么作用？,4、如何说明CO2产生的多少？,5、如何控制无氧的条件？,(四)实验结果预测

3、,1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰 水变浑浊。 2、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶 液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶 液发生灰绿色显色反应。 3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多,(五)实验步骤,1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶 2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 、 环境下培养8-9小时。 3、检测CO2的产生 4、检测酒精的产生 （1）取2支试管编号 （2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管 （3）分别滴加0.5毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、 混匀.试管密封，试管

4、不密封,(六)观测、记录,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,(七)实验结果,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。 有氧条件下， 产生大量的CO2， 无氧条件下, 产生酒精+少量的CO2。,细胞呼吸,有氧呼吸,无氧呼吸,包括,二 细胞呼吸的方式,（一）有氧呼吸,ATP的主要来源 细胞呼吸,有氧呼吸,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,丙酮酸(C3H4O3)+ H + 能量 （少量）,场所：细胞质基质,丙酮酸彻底分解,酶,CO2 +H + 能量 （少量）,场所：线粒体基质,丙酮酸,H的氧化,酶,H2O + 能量 （大量）,场所：线粒体内膜,H + O2,+ H2O,1、过程、场所,?

5、,1mol葡萄糖释放能量2870KJ，,用生物观点解释“饥寒交迫”,一部分以热能形式散失(约60%) 1161KJ转移至ATP（合成36mol ATP）,2、能量去向：,3、总反应式：,4、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，生成许多ATP的过程。,能力训练,1、在下列三支试管中分别加入等量的水稻 线粒体提取液，然后分别加入等量的下列物 物质，将会有CO2产生的试管是（ ）,1 和 3,（二）无氧呼吸,1、 过程、场所,与有氧呼吸第一阶段相同,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,丙酮酸+ H + 能量 （少量

6、）,场所：细胞质基质,场所：细胞质基质,丙酮酸不彻底分解,丙酮酸,2C3H6O3（乳酸）+能量（少量）,2C2H5OH（酒精）+CO2+能量（少量）,酶,1mol葡萄糖分解为乳酸或酒精后， 共放出196.65kJ的能量，,用生物观点解释“高原反应”,1、其中有61.08KJ的能量储存在ATP中， 产生2molATP,2、其余的能量以热能的形式散失,3、未释放的能量储存在何处？,2、能量去向：,C6H12O6,酶,2C3H6O3（乳酸）,+ 少量能量,A.乳酸发酵,例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官 （马铃薯块茎、甜菜块根等）,C6H12O6,2C2H5OH（酒精）,+ 2CO2,B.酒精

7、发酵,例：大多数植物、酵母菌,酶,+ 少量能量,3、反应方程式,5、实例,a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸。 产生酒精和二氧化碳.,b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会 进行无氧呼吸。肌肉酸胀是由于产生了乳酸.,c.酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和 二氧化碳。,4、概念,无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物， 同时释放出少量能量的过程。,细胞质基质和线粒体,细胞质基质,需氧、酶等,不需氧、需酶,二氧化碳和水,酒精+二氧化碳或乳酸,较 多,较 少,两者第一阶段相同,都分解有机物、释放能量,有氧呼吸与无

8、氧呼吸的比较,O2吸收量 = 0 只进行无氧呼吸 O2吸收量 = CO2释放量 只进行有氧呼吸 O2吸收量 CO2释放量 既进行有氧呼吸又进 行无氧呼吸,呼吸类型的判断,5 10 15 20 25 30 氧气浓度（%）,CO2的 释 放 速 率,例题：下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据下图回答下列问题： (1)外界氧浓度在10以下时，该器官的呼吸作用方式是_。 (2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是_，进行此种呼吸方式所用的底物是_。 (3)当外界氧浓度为45时，该器官CO2释放量的相对值为

9、0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的_倍。,有氧呼吸和无氧呼吸,有氧呼吸,葡萄糖,1.5,关于呼吸作用的计算,消耗等量的Glu时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的比例为： 产生相同量的CO2，用于无氧呼吸和有氧呼吸的Glu比例为：,消耗等量的Glu时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的ATP的比例为： 产生相同量的ATP，用于无氧呼吸和有氧呼吸的Glu比例为：,1：3,3：1,1：19,19：1,图A,图B,图C,图D,干燥土壤 90.8kg,小柳树 2.3kg,只用雨水浇灌,五年后柳树长大,土壤烘干后称重,海尔蒙特实验,植物生长所需的原料来自于水,普

10、里斯特利实验,萨克斯实验,（置于暗处48小时） 思考：目的是什么？,使叶子里的淀粉消耗完，避免影响实验的准确性,这个过程叫脱色，这样做的目的是？为什么要用酒精？,使叶子中的叶绿素溶解，避免遮挡反应的颜色。 叶绿素只溶解在有机溶剂中，如酒精，丙酮等。,验证：,分别用碘蒸汽处理叶片，发现遮光的没有变成蓝色，曝光的则呈现深蓝色。,光合作用需要光，光合作用能产生淀粉。,结论：水分是植物建造自身的原料。,17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验,结论：植物可以更新空气,1880年（美国）恩格尔曼实验,1880年，恩格尔曼(C.Engelmann)的实验：,1.恩格尔曼实验的结论是什么?,2.为什么甲组要放在没有空

11、气的黑暗环境中?,甲组,乙组,无空气、黑暗,无空气、有光,O2是由叶绿体释放的,讨论,3、叶绿体的功能,3对比试验：先用极细光束照射水绵， 而后又让水绵完全曝露在光下。 先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。,1实验材料选用：水绵和好氧性细菌。 因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于 观察，用好氧性细菌可确定释放氧气的 部位。 2环境：选用黑暗并且没有空气的。 排除了氧气和光的干扰。,该实验的巧妙之处：,第一组,光合作

12、用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,美国卡尔文,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。,14CO2,14C3,14CH2O,产物:淀粉 条件:光,光合作用发现小结：,1771年，英国普利斯特利,原料:水,1880年，美国恩格尔曼,20世纪30年代，美国鲁宾与卡门,1864年，德国萨克斯,1664年，比利时海尔蒙特,原料和产物:更新空气 (二氧化碳和氧气),产物氧来自于水。,场所:叶绿体条件:光,实验方法：同位素

13、标记法,实验原则：,对照原则,单一变量原则,回眸光合作用的的探究历程,反应物,产物,条件,场所,植物如何获取 太阳能？,一、捕获光能的色素和结构,有些植物的“白化苗”为什么会很快死亡？,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,(占1/4),(占3/4),1、捕获光能的色素,实验 绿叶中色素的提取和分离,实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液) 目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类 材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等 方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录,方法与步骤：,称取5g左右的鲜叶，剪碎

14、，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙 (防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。,我们学习过叶绿体是通过里面的色素吸收光能的，是否所有的光都能吸收呢？还有，叶绿体的色素成分又是怎样的呢？,讨论： 1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？ 2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？,叶绿体中的色素提取液,四种色素对光的吸收,叶绿素主要吸收_ 类胡萝卜素主要吸收_,蓝紫光,蓝紫光、红光,思考,1、春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？ 2、P97问题探讨？,2、叶绿体的结构,外膜,内膜,基粒,基质,类囊体,色素：,类囊体的薄膜上,类囊体的

15、薄膜上 叶绿体基质中,酶：,叶绿体和线粒体：,都是双层膜 都有基粒和酶 都有增大膜面积的结构 都有少量的DNA和RNA 都与能量转换有关 都是半自主复制细胞器,总结叶绿体的功能,1、叶绿体是进行光合作用的场所 2、它内部的巨大膜表面上 分布了许多捕获光能的色素 还有许多进行光合作用的酶,光合作用过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光,光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？,有光才能反应,有光、无光都能反应,H2O,类囊体膜,酶,光反应,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能 活跃的化学能贮存在ATP中,场所：,

16、条件：,能量变化,物质变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,供暗反应使用,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,叶绿体基质 多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,能量变化,物质变化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质 多种酶,糖类,H,H,光合作用的全过程,供氢,供能,还原,多种酶参加催化,（CH2O）,2C3,C5,固定,CO2,光反应过程,暗反应过程,类囊体的薄膜上,叶绿体基质中,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,

17、能量变化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； C3的还原,ATP中活 跃化学能,光能,ATP中活 跃化学能,有机物中稳 定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。,光合作用的定义,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。,总结光合作用的反应式,反应物、条件、场所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,化能合成作用：,利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量把无机物合成为有机物。如硝化细菌。,2HNO2+O

18、2 2HNO3+能量,硝化细菌,举例：,6CO2+6H2O C6H12O6+6O2,能量,绿色植物获得能量的方式,光能合成作用 （简称光合作用）,自养生物,少数细菌获得能量的方式,化能合成作用,异养生物,人、动物、真菌、绝大多数细菌获得能量的方式,摄取现成的有机物,（利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。 少数的细菌，如硝化细菌。）,以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成 有机 物，糖类中储存着由光能转换来的能量。,无机物 有机物,三、光合作用原理的应用,1、影响光合作用强度的因素？,1、CO2的浓度、水分（反应物） 2、光照的长短与强弱、光的成分（反应条件） 3、温度

19、的高低（反应条件） 4、必需矿物质元素（植物的长势）,植物在单位时间内通过光合作用产生的有机物的数量,单一因素对光合作用影响的图象,释放O2,吸收O2,光补 偿点,光饱 和点,净量问题,例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。,5.光合作用与呼吸作用的区别：,光合作用 呼吸作用,呼吸作用与光合作用的比较,同化作用(合成代谢) 异化作用(分解代谢),叶绿体 细胞质基质、线粒体,使pH值上升 使pH值下降,物质变化，能量变化比较,光合作用 呼吸作用,呼吸作用与光合作用的联系,CO2,O2,CO2,O2,呼吸作用与光合作用的联系,CO2,O2,

20、CO2,O2,实测O2释放量 实测CO2消耗量 光合作用C6H12O6净生产量(有机物的积累),光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示 真正光合速率= 净光合速率+呼吸速率,关于呼吸作用和光合作用的计算,光合作用实际产O2量呼吸作用耗O2量,光合作用实际CO2消耗量呼吸作用CO2释放量,光合作用实际C6H12O6生产量 呼吸作用C6H12O6消耗量,下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：,1甲图曲线中C点和E点处，植株处于何种生理活动状态_ 2根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段

21、，其中光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点。 3乙图中F-G段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了CO2固定。 4乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为：,温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了原料CO2的供应,V光合V呼吸,B-F,D,D,光强逐渐减弱,ATP,H,例、下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答： （1）该植物的呼吸速率为每小时释放CO2 mg/dm2。 （2）b点表示光合作用与呼吸作用速率 。,（3）若该植物叶面积为10dm2，在光

22、照强度为25Klx条件下光照1小时，则该植物光合作用吸收CO2 mg/dm2；合成葡萄糖 mg。,5,相等,250,170.5,（4）若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长？为什么？,（5）若该植物为阴生植物，则b点应 向 移动。,不能正常生长。白天光照强度为b时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。,左,3、在一个密封的玻璃钟罩内，有绿色植物并有以此植物为食的小动物，罩内的O2用18O原子为标记，每天给以光照，若干时间后， 18O可在下列哪项自身组成的有机物中出现 A、只在植物体内 B、动、植物体内均有 C、只在动物体内 D、动、植物体内均无,3、用含18O的葡萄糖跟