光合作用及細(xì)胞呼吸

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

2、流動(dòng)（如圖）,①物質(zhì)循環(huán),（3）植物細(xì)胞中兩大生理過(guò)程聯(lián)系圖解,2.光合作用和細(xì)胞呼吸中［H］的來(lái)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(jiǎn)化的表示方式（教材P103相關(guān)信息），而細(xì)胞呼吸中產(chǎn)生的［H］是還原型輔酶I（NADH）十分簡(jiǎn)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(shū)寫(xiě)形式相同。②還原氫的書(shū)寫(xiě)形式一定不能寫(xiě)

3、成H、H+、H2，只能寫(xiě)成［H］或NADH或NADPH。,提醒,3.光合作用和細(xì)胞呼吸中ATP的來(lái)源及去路分析（1）光合作用ATP（光反應(yīng)——類(lèi)囊體膜上）ADP+Pi（暗反應(yīng)——葉綠體基質(zhì)中）（2）細(xì)胞呼吸 ①②③都產(chǎn)生ATP，場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線(xiàn) 粒體）ADP+Pi（各項(xiàng)生命活動(dòng)需要）,ATP(,對(duì)位訓(xùn)練1.綠色植物的光合作用與細(xì)胞呼吸之間有著密切 的聯(lián)系。下面物質(zhì)代謝簡(jiǎn)圖表示了兩者之間的

4、 關(guān)系，請(qǐng)根據(jù)圖示分析回答： （1）①是在 上進(jìn)行的，所需要的外界條 件是 ，發(fā)生的能量變化是 。,無(wú)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(guò)程。在這一過(guò)程中，所需要的外部條件主要有 和 。（3）上述①~⑤過(guò)程中，能產(chǎn)生ATP的過(guò)程是 （寫(xiě)代號(hào)）。（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(lèi)囊體薄膜 一定強(qiáng)度的光照 光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)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(yīng)提供能 量 為各項(xiàng)生命活動(dòng)供能,梳理二 細(xì)胞中能量供應(yīng)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(jìn)行物質(zhì)

6、交換 和能量轉(zhuǎn)變的簡(jiǎn)圖，分析回答： （1）能進(jìn)行①或④生理活動(dòng)的生物屬于 型 生物，它們分別進(jìn)行①或④過(guò)程的區(qū)別在于： 。,對(duì)位訓(xùn)練,（2）編號(hào)②和③生理活動(dòng)所示能量的去向是 ,③中未釋放的能量?jī)?chǔ)存在 （物質(zhì)）中。（3）植物完成⑤過(guò)程，首先以 的方式吸收NO ，若吸收NO 必須進(jìn)葉綠體才能合成

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

8、的能源不同，①是利用光能，④是利用化學(xué)能 （2）供給生物體各項(xiàng)生命活動(dòng)，其余以熱能的形式散失掉 酒精 （3）主動(dòng)運(yùn)輸 10（4）O2、NH3、CO2（5）①④ ②③,凝練方法規(guī)律題型一 坐標(biāo)曲線(xiàn)題的解題技巧 解決坐標(biāo)曲線(xiàn)題的方法，可概括為“一識(shí)標(biāo)”、 “二明點(diǎn)”、“三析線(xiàn)”三個(gè)基本步驟。 一識(shí)標(biāo) 坐標(biāo)曲線(xiàn)，實(shí)際上是“橫坐標(biāo)”對(duì)“縱坐標(biāo)”的影 響結(jié)果，“標(biāo)”不同，曲線(xiàn)的含義就不

9、同，形狀 也不相同。所以，認(rèn)真識(shí)別坐標(biāo)圖中縱、橫坐 標(biāo)的含義，找出縱、橫坐標(biāo)之間的聯(lián)系，是解 題的前提。,二明點(diǎn) 曲線(xiàn)是滿(mǎn)足一定條件的點(diǎn) 的集合，在這些點(diǎn)中，有 些點(diǎn)特殊，如：曲線(xiàn)的起 點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn)，曲線(xiàn) 與縱橫坐標(biāo)以及其他曲線(xiàn)的交叉點(diǎn)等，往往隱 含著某些限制條件或某些特殊的生物學(xué)含義， 明確這些特殊點(diǎn)的含義是解題的基礎(chǔ)。例如， 上圖曲線(xiàn)中，特殊點(diǎn)就有A、B、C、D四個(gè)，而 這些

10、點(diǎn)的含義往往就是試題考查的內(nèi)容。,三析線(xiàn) 正確分析曲線(xiàn)形狀，如：何 時(shí)開(kāi)始上升、何時(shí)趨向平緩、 何時(shí)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(shí)標(biāo)”、“二明點(diǎn)”的基礎(chǔ)上，進(jìn) 一步分析得出：A點(diǎn)為光合作用面積的飽和點(diǎn)； OA段表明葉面積指數(shù)從0→6時(shí)，光合作用實(shí)際 量隨葉面積的不斷增大而增大；當(dāng)葉面積指數(shù) 大于6時(shí)，光合作用實(shí)際量不再隨葉面積的增大 而增大，因?yàn)橛泻芏?/p>

11、葉子被遮擋在光補(bǔ)償點(diǎn)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(diǎn)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(xiàn)OC）,所以干物質(zhì)積累量不斷降低，如BC段。,對(duì)位訓(xùn)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(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間為6時(shí)至18時(shí)， 在適宜的生長(zhǎng)條件下,預(yù)期一晝夜內(nèi)溫室中O2 變化的曲線(xiàn)最可能是 ( ),解

12、析 夜間，溫室內(nèi)的植物進(jìn)行有氧呼吸消耗O2，溫室內(nèi)O2的濃度降低，當(dāng)光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，釋放O2，溫室內(nèi)O2的濃度升高。18點(diǎn)時(shí)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，之后，光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)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(duì)曲線(xiàn)中M點(diǎn)的描述，不正確的是 （

13、 ） A.若橫軸表示光強(qiáng)度，則M點(diǎn)光合速度最大 B.若橫軸表示CO2濃度，則M點(diǎn)光合速度最大 C.若橫軸表示O2濃度，則M點(diǎn)呼吸速度最大 D.若橫軸表示光強(qiáng)度或CO2濃度，則M點(diǎn)表示 光合速度與呼吸速度相等,D,題型二 光合作用與細(xì)胞呼吸的相關(guān)測(cè)定 1.光合作用速率表示方法：通常以一定時(shí)間 內(nèi)CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等產(chǎn)物的 生成數(shù)量來(lái)表示。但由于測(cè)量時(shí)的實(shí)際情況， 光合作用速率

14、又分為表觀(guān)光合速率和真正光合 速率。2.在有光條件下，植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和 細(xì)胞呼吸,實(shí)驗(yàn)容器中O2增加量、CO2減少量 或有機(jī)物的增加量,稱(chēng)為表觀(guān)光合速率，而植 物真正光合速率=表觀(guān)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(shí)驗(yàn)容器中CO2 增加量、O2減少量或有機(jī)物減少量都可表示呼 吸速率。,4.一晝夜有機(jī)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(biāo)曲線(xiàn)形式，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，CO2 吸收值為0，則為真正（實(shí)際）光合速率，若是 負(fù)值則為表觀(guān)光合速率。 (2)若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測(cè)定 值，則為表觀(guān)光合速率。 (3)有機(jī)物積累量一般為表觀(guān)光合速率，制造量 一般為真正（實(shí)際）光合速率。,5.將某綠色植物放在特定的實(shí)驗(yàn)裝置中，研究溫 度對(duì)光合作用與呼吸作用的影響（其他實(shí)驗(yàn)條 件

16、都是理想的），實(shí)驗(yàn)以CO2的吸收量與釋放 量為指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：,下列對(duì)該表數(shù)據(jù)分析正確的是 ( )A.晝夜不停地光照，在35℃時(shí)該植物不能生長(zhǎng)B.晝夜不停地光照，在15℃時(shí)該植物生長(zhǎng)得最快C.每天交替進(jìn)行12小時(shí)光照、12小時(shí)黑暗，在 20℃時(shí)該植物積累的有機(jī)物最多D.每天交替進(jìn)行12小時(shí)光照、12小時(shí)黑暗，在 30℃時(shí)該植物積累的有機(jī)物是10℃時(shí)的2倍解析 光照下吸收CO2的量代

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

18、物為：1.75×12-0.75×12=12 mg；在30℃時(shí)該植物積累的有機(jī)物為：3.5×12-3.0×12=6 mg；在10℃時(shí)該植物積累的有機(jī)物是30℃時(shí)的2倍。答案 C,題型三 光合作用與細(xì)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(shí)，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn) 行光合作用。此狀態(tài)下，植物從外界吸收O2， 并將細(xì)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(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞 呼吸。 （1）細(xì)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(diǎn)與黑暗情況下相同。 但吸收O2與放出CO2量較少（如圖乙）。細(xì)胞呼 吸相對(duì)強(qiáng)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(jī)物）減少量表示。 （2）細(xì)胞呼吸速率等于光合作用速率時(shí)，植物 與外界不進(jìn)行氣體交

20、換,即沒(méi)有O2和CO2的吸收 與釋放（如圖丙）。此時(shí)表現(xiàn)為呼吸速率或光 合速率等于0。,3.較強(qiáng)光照時(shí)，植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼 吸，且光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率。 （1）氣體代謝特點(diǎn)（如圖?。褐参锕夂献饔?所利用的CO2（用N表示）除來(lái)自植物自身細(xì)胞 呼吸（N2）之外，不足部分來(lái)自外界（N1）； 植物光合作用產(chǎn)生的氧氣（m）除用于自身細(xì) 胞呼吸之外(m1),其余氧氣釋放到周?chē)h(huán)境中 （m2）。

21、分析圖可知：N=N1+N2，m=m1+m2。 (2)光合作用相對(duì)強(qiáng)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(jī) 物量）的增加量表示。,對(duì)位訓(xùn)練6.如下圖所示，圖甲表示某大棚蔬菜葉肉細(xì)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(qiáng)度之間的關(guān)系曲線(xiàn)。據(jù)圖回答 下列問(wèn)題：,（1）在圖甲中，b可代表 ，物質(zhì)b進(jìn)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(jìn)行代謝，則甲圖中的d所代表的物質(zhì)應(yīng)是 。（3）在圖乙中，A點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)生成的物質(zhì)有 ，在N點(diǎn)后O2凈產(chǎn)量的增長(zhǎng)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(dāng)提高棚內(nèi)的溫度，可以提高蔬菜的產(chǎn)量，此時(shí)乙圖中N點(diǎn)向 （左、右）移動(dòng)。,（5）在圖乙P點(diǎn)所處的狀態(tài)時(shí)，葉綠體內(nèi)ATP移動(dòng)的方向是 。A點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，可以發(fā)生圖甲中的哪些過(guò)程（用圖中字母表示）？ ；D點(diǎn)時(shí)發(fā)生（字母表示） 。解析 該題以圖解和坐標(biāo)曲線(xiàn)的形式考查光合作用、呼吸作用的過(guò)程。兩者互相提供原料，光合作用

24、需要線(xiàn)粒體呼吸作用釋放的CO2來(lái)合成有機(jī)物，線(xiàn)粒體呼吸作用要消耗光合作用產(chǎn)生的O2，同時(shí)會(huì)分解光合作用合成的有機(jī)物為生物生命活動(dòng)提供直接的能源物質(zhì)。曲線(xiàn)的A點(diǎn)光照強(qiáng)度為零，此時(shí)只進(jìn)行呼吸作用，P點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)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(lèi)囊體膜到葉綠體基質(zhì) ef

25、 abcd,題型四 根據(jù)特定裝置進(jìn)行光合作用和呼吸作用 強(qiáng)度的比較 測(cè)定細(xì)胞呼吸作用或確認(rèn)呼吸類(lèi)型常采取U型管 液面升降或玻璃管液滴移動(dòng)的觀(guān)察法，即在廣 口瓶或錐形瓶?jī)?nèi)放入被測(cè)生物（活種子或植物 或動(dòng)物），通過(guò)生物呼吸過(guò)程中釋放CO2或吸入 O2引起的氣壓變化，進(jìn)而推測(cè)或計(jì)算生物的呼 吸狀況，如圖裝置所示。,由于生物呼吸時(shí)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(cè)定真實(shí)呼吸情況，應(yīng)只測(cè)其中一種氣體變化情況。為此，測(cè)定過(guò)程中,往往用NaOH或KOH吸收掉呼吸所產(chǎn)生的CO2，這樣，整個(gè)裝置中的氣壓變化，只能因吸收O2所引起，從而排除CO2對(duì)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(huì)由溫度等物理因素所引起，為使測(cè)定結(jié)果更趨準(zhǔn)確，應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，以校正物理膨脹等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的誤差。此時(shí)，對(duì)照實(shí)驗(yàn)與呼吸裝置相比，應(yīng)將所測(cè)生物滅

27、活，如將種子煮熟，而其他各項(xiàng)處理應(yīng)與實(shí)驗(yàn)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(xì)胞呼吸與光照強(qiáng)度的關(guān)系將上述裝置置于不同光照強(qiáng)度（可用不同功率的燈泡實(shí)驗(yàn)或同一功率燈泡通過(guò)改變光照距離進(jìn)行控制）條件下，被研究生物應(yīng)為綠色植物。,結(jié)果分析：①若紅色液滴右移，說(shuō)明光照較強(qiáng)，光合作用大于細(xì)胞呼吸，釋放O2使瓶?jī)?nèi)氣壓增大。②若紅色液滴左移，說(shuō)明光照較弱，細(xì)胞呼吸大于光合作用，吸

28、收O2使瓶?jī)?nèi)氣壓減小。③若紅色液滴不動(dòng)，說(shuō)明在此光照強(qiáng)度下光合作用等于細(xì)胞呼吸，釋放O2等于吸收O2,瓶?jī)?nèi)氣壓不變。（3）細(xì)胞呼吸狀況的實(shí)驗(yàn)測(cè)定歸納欲測(cè)定與確認(rèn)某生物的呼吸類(lèi)型，應(yīng)設(shè)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(shí)驗(yàn)組的NaOH溶液,其他所有項(xiàng)目均應(yīng)一致，加蒸餾水的裝置內(nèi)氣壓變化應(yīng)由CO2與O2共同決定。兩套裝置可如下圖,所示，當(dāng)然，此時(shí)仍有必要設(shè)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(dòng)，則表明所測(cè)生物只進(jìn)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(dòng)，裝置2液滴右移，則表明所測(cè)生物只進(jìn)行無(wú)氧呼吸（因無(wú)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(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無(wú)氧呼吸。④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，排除實(shí)