1、專題光合作用和細胞呼吸一 首先我們先看一下這個專題的知識框架1. 比較有氧呼吸和無氧呼吸2. 影響光合作用的因素3. 呼吸作用的應(yīng)用4. 關(guān)于呼吸作用的一些計算5. 光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較6. 曲線中關(guān)鍵點的移動7. 光合作用和呼吸作用綜合的計算下面我們具體看第一項內(nèi)容：有氧呼吸與無氧呼吸的比較從場所上看，有氧呼吸主要發(fā)生在線粒體，另外有一個階段，也就是第一階段（葡萄糖分解為丙酮酸的階段）發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)；而無氧呼吸整個過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)。條件：有氧呼吸需要氧氣和酶；無氧呼吸不需要氧氣，需要酶。產(chǎn)物：有氧呼吸生成的是徹底氧化分解的產(chǎn)物二氧化碳和水；無氧呼吸生成不徹底氧化分解的產(chǎn)物二氧化

2、碳和酒精或者乳酸，生成的是二氧化碳和酒精還是乳酸，主要取決于細胞中無氧呼吸的酶的種類。釋放能量的多少：有氧呼吸釋放大量的能量，能夠合成比較多的ATP，一般1mol葡萄糖，徹底氧化分解，能夠合成38molATP；而無氧呼吸釋放的能量比較少，1mol葡萄糖能夠合成2molATP。有氧呼吸和無氧呼吸的聯(lián)系表現(xiàn)在：（1）第一反應(yīng)階段的反應(yīng)的產(chǎn)物、場所完全相同，第一階段都是在細胞質(zhì)基質(zhì)中把葡萄糖分解為丙酮酸，少量的氫，釋放少量能量。（2）都分解有機物，釋放能量。二 影響呼吸作用的因素1 內(nèi)部因素（1） 不同種類的生物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。（2） 同一生物在不同生長發(fā)

3、育時期呼吸速率不同，如幼苗在開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。（3） 同一生物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官。2.環(huán)境因素（1）溫度：溫度主要是通過影響呼吸酶的活性而影響呼吸作用強度。一般而言，在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸強度隨著溫度的升高而增強，在最適溫度時達到最強，超過最適溫度則減弱。因為我們是儲存，希望消耗的有機物質(zhì)比較少，因此應(yīng)該適當降低溫度，因為不能讓蔬菜和水果凍傷，所以我們選擇的是零上低溫進行冷藏。（2） 氧氣的濃度：在完全缺氧的條件下，細胞進行無氧呼吸，低氧條件下，通常有氧呼吸與有氧呼吸都能發(fā)生由于氧氣的存在，對無氧呼吸起抑制作用，所以一定范圍內(nèi)，隨著氧氣濃度的

4、增加，無氧呼吸減弱，達到一定程度以后，不再進行無氧呼吸，就只有有氧呼吸了。對于有氧呼吸來說，一般隨著氧氣的濃度增加，而增強，當然也是在一定范圍內(nèi)。當氧氣濃度達到一定程度以后，呼吸強度也就保持穩(wěn)定不再增加。這個曲線可以表示酵母菌的呼吸隨著氧氣的濃度而發(fā)生的變化，也可以用來表示，綠色植物的非綠色器官（不能進行光合作用的器官），呼吸作用受氧氣的影響。（3） 二氧化碳濃度，增加二氧化碳濃度，對呼吸作用有明顯的抑制作用，這可以從化學平衡的角度看，二氧化碳作為呼吸的生成物，生成物的含量增加，化學反應(yīng)速率減緩，根據(jù)這個原理，在蔬菜和水果的保鮮當中，增加二氧化碳濃度，也有良好的保鮮效果，那一般的地窖當中儲存蔬

5、菜和水果，也主要是由于早期蔬菜進行呼吸產(chǎn)生一定量的二氧化碳，從而使地窖中二氧化碳濃度達到一定程度，抑制呼吸作用。（4） 水分上圖顯示的是作物種子含水量與呼吸強度的關(guān)系因此在種子萌發(fā)時，我們要讓種子充分吸收水分，使種子的新陳代謝加快，促進種子的萌發(fā)。三 呼吸作用的應(yīng)用呼吸作用的應(yīng)用比較廣，比較多，比如1.植物的中耕松土，中耕松土，主要是為了，使土壤疏松，保證根正常的呼吸，從而產(chǎn)生能量，促進礦質(zhì)元素的吸收。2.儲藏蔬菜和水果的時候，我們希望降低呼吸消耗，因此應(yīng)該降低溫度和氧氣濃度，增加二氧化碳的濃度。3. 儲藏種子的時候，我們說種子萌發(fā)，希望水分比較高，新陳代謝的速度加快，而儲藏種子的時候，我們就

6、要降低含水量，從而使呼吸減弱，如果種子含水量比較高，能夠呼吸產(chǎn)生大量的熱，并且呼吸作用產(chǎn)生水，就會使種子堆，發(fā)潮，發(fā)熱，從而種子堆水和熱又進一步使呼吸作用加強,并且水和熱又能夠使種子表面的微生物大量繁殖，有可能使種子霉變，因此，儲藏種子，必須降低含水量。4.把植物下部黃的枝葉去掉，因為這些發(fā)黃的葉片不能夠再進行光合作用，但是還要有養(yǎng)分的消耗，所以把它去掉，能夠使有機物輸向我們需要的這些器官。5.使用創(chuàng)可貼巴扎傷口的時候，既要為傷口上藥，又要為傷口創(chuàng)造疏松透氣的環(huán)境，避免一些厭氧微生物的繁殖，有利于傷口痊愈。6.酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧氣的條件下可以大量繁殖，沒有氧氣的條件下，進行酒精發(fā)酵

7、，因此我們可以應(yīng)用酵母菌來進行釀酒。而醋酸桿菌是一種好氧型細菌，在氧氣充足，糖充足，或者是有酒精這種底物存在的情況下，醋酸桿菌可以大量繁殖，并且把糖直接分解，或者把酒精氧化分解，形成醋酸，因此呢，我們可以利用醋酸桿菌，用來制醋。7.水稻的根系適合在水中生長，是因為水稻的根和莖中有比較大的空腔，能夠把外界吸收來的氧氣運輸?shù)礁母鱾€部分，而且與旱生的植物相比，水稻的根比較適宜無氧呼吸，但是水稻的根仍然是需要有氧呼吸的，所以稻田需要定期排水，定期的讓根接受充足的氧氣，如果氧氣不足，有可能使水稻進行無氧呼吸，產(chǎn)生比較多的酒精，對細胞產(chǎn)生毒害，從而使根系變黑腐爛。8.較深的傷口中缺少氧氣，而破傷風桿菌是

8、厭氧生活的類型，所以我們被銹鐵釘扎傷，形成深而窄的傷口，就容易破傷風桿菌大量繁殖，應(yīng)該及時到醫(yī)院，請醫(yī)生處理，注射破傷風抗毒素，用于抵御破傷風感染。9.有氧運動，有氧運動是人體細胞充分獲得氧的情況下，進行的體育鍛煉。通過有氧呼吸，人體細胞可以獲得比較多的能量，相反百米沖刺或者是馬拉松等無氧運動，因為運動激烈，而使人體細胞處在相對缺氧的條件下，而進行的比較劇烈的運動，這時候因為肌細胞供氧不足，要靠無氧呼吸獲得一部分能量，因此產(chǎn)生乳酸，使我們的肌肉感到酸痛，因此我們可以進行較長時間的，比較平緩的有氧運動，這樣呢，就不會產(chǎn)生乳酸，使我們感覺肌肉酸痛。四 我們看一下關(guān)于呼吸作用的計算常常需要把無氧呼吸

9、和有氧呼吸聯(lián)系在一起計算的是關(guān)于酒精發(fā)酵和有氧呼吸的情況，我們首先分析有氧和無氧呼吸的反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量消耗等量的葡萄糖時，無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的比例為：1:3產(chǎn)生相同量的CO2,用于無氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖的比例為：3:1消耗等量的葡萄糖時，無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的ATP的比例為：1:19產(chǎn)生相同量的ATP，用于無氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖的比例為：19:1例：在酵母菌的呼吸過程中，產(chǎn)生了CO24mol,吸收O23mol,計算有氧呼吸和無氧呼吸分別消耗葡糖糖多少？（一半葡萄糖用于有氧

10、呼吸，一半葡萄糖用于無氧呼吸）五 光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較 在這個光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較當中，我們看到這里面的物質(zhì)變化，或者說它們之間的聯(lián)系，經(jīng)常會遇到一些問題，要我們分析，光合作用過程中，三碳化合物和無碳化合物之間的變化這種情況，假如遇到這種情況，實際上，我們就是應(yīng)用這種物質(zhì)變化，或者是光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系來解決的，比如說，。六 影響光合作用的因素1 內(nèi)部因素：葉齡與光合作用葉片由小到大的過程中，葉面積逐漸增大，葉肉細胞中葉綠體逐漸增多，光合作用效率逐漸增多，光合作用效率不斷增強。生長到一定程度，葉面積和光合色素等達到穩(wěn)定狀態(tài)，光合效率也基本穩(wěn)定。隨著葉片的衰老，部分色素遭到破壞，光合速率

11、有所下降。（應(yīng)用：及時去掉老葉，避免老葉因呼吸作用大于光合作用，消耗有機物。）2. 影響光合作用的因素光（1）光照強度：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度逐漸增強光合作用也加強；但光照增強 到一定程度時，光合作用強度達到最大；再增加光照強度，光合作用不再增加。縱坐標的正半部分，代表是CO2的吸收量，負半部分，代表的是CO2的釋放量，如果在橫坐標之上，應(yīng)該表現(xiàn)為光合大于呼吸，總體表現(xiàn)為吸收CO2,如果在橫坐標之下，是呼吸大于光合，CO2 釋放，因此，這里有一個點，位于橫坐標之上，我們說它是光補償點，后來趨向于穩(wěn)定了，光飽和了，我們稱之為光飽和點。（哪一段代表植物呼吸強度的大小，此時，這一點代表光合等于呼

12、吸）那光補償點的時候喝光飽和點的時候，限制光合強度的因素是什么？在光補償點的時候，光照比較弱，只要增加光照，光合作用就會增強，因此，在光補償點的時候，限制因素是光照強度。達到光飽和點的時候，光已經(jīng)飽和了，產(chǎn)生的氫和ATP已經(jīng)夠用了，這個時候，限制光合作用的因素，應(yīng)該是影響暗反應(yīng)的那些因素，比如溫度，CO2濃度等。（2）光的波長（光質(zhì)）：光的波長也影響光合作用的速率，單色光光照強度相同時通常紅光下光合作用最快，藍紫光次之，綠光最慢。（和葉綠素以及類胡蘿卜素吸收的光譜有關(guān)系）（3）光照時間長短：光照時間與光合作用時間直接相關(guān)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的啟示，有這樣幾個方面：1.適當延長光合作用時間，比如說，改

13、變種植制度，有一年一熟的種植制度，一年種一季作物改為一年種兩季甚至種三季作物，延長全年可以進行光合作用的時間。2.增加光合作用面積，一般情況下，光合作用的面積越多，光合作用合成的有機物就越多，但是面積達到飽和以后，因為葉片之間層疊遮光，所以有效光合面積不再增加，從而出現(xiàn)圖上最上面這條曲線的結(jié)果，后來保持穩(wěn)定了，呼吸量卻隨著葉面積指數(shù)的增加，不蹲增加，因此干物質(zhì)的積累量，先增加，后降低的。因此我們在光合作用的面積安排時，應(yīng)該要適當，所以要合理密植。3.溫室或大鵬采用物色透明玻璃，這樣能夠讓太陽光更多的進入溫室和大棚中，如果我們采用有色玻璃的話，就會降低光照強度，比如采用紅色的玻璃，就只有紅色能透

14、過，其它的顏色就被吸收，所以光照強度降低，所以光合作用要比白光要低一些。4.給溫室大鵬補充光照，補充光照時，如果用相同光照強度，那么紅光作為補充光源，植物吸收的更多，比白光還要好，因為同樣光照強度的白光中，還有一些植物不容易吸收的綠色光，它能吸收的部分比紅光吸收的要少，因此補充光照一般選用紅色的燈光。3.影響光合作用的因素溫度：光合作用是在酶的催化下進行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10-35正常進行光合作用，其中以25-30最適宜。溫度對于光合作用的影響，主要影響暗反應(yīng)，因為暗反應(yīng)呢，是酶促反應(yīng)，光反應(yīng)主要是受光的控制，受溫度影響，受酶的影響比較小。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的啟示：1.適時播種，在農(nóng)

15、作物的生產(chǎn)季節(jié)，進行播種，有時為了提高地表溫度，我們也可以采用地膜覆蓋，或者塑料大棚技術(shù)來適當提高溫度，使作物生長良好。2.溫室栽培植物的時候，白天適當提高室內(nèi)溫度，就可以使光合作用適當升高，達到光合作用比較適宜的溫度，晚上則適當降低溫度，使呼吸消耗減少，從而增加有機物的積累，提高產(chǎn)量。4.影響光合作用的因素CO2b:CO2的補償點 c:CO2的飽和點CO2影響光合作用也是先一定范圍內(nèi)，CO2濃度增加，光合速率增加，達到一定程度之后保持穩(wěn)定。ab：CO2太低，農(nóng)作物消耗光合產(chǎn)物；bc：隨CO2的濃度增加，光合作用強度增強；cd：CO2濃度再增加，光合作用強度保持不變；de：CO2濃度超過一定限

16、度，將引起原生質(zhì)體中毒或氣孔關(guān)閉，抑制光合作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的啟示：溫室栽培植物的時候，施用有機肥或者碳酸氫銨等肥料，可以適當提高室內(nèi)CO2濃度，從而提高光合強度，施用有機肥時，在微生物分解有機物的過程中，使有機物分解成CO2和H2O,可以提高CO2濃度，5.影響光合作用的因素H2O我們可以看出，水含量比較少時，光合作用比較弱，水含量比較充足時，光合作用比較強。因此，H2O是光合作用的原料和反應(yīng)介質(zhì)。在一定范圍內(nèi)，H2O越多，光合速率越快，但到A點時，即H2O達到飽和時，光合速率不再增加。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)啟示：預防干旱，適時適量的進行灌溉。另外如果農(nóng)作物缺水，還會導致氣孔關(guān)閉，降低蒸騰作用，從而影響CO2

17、的供應(yīng)，從而間接影響光合作用。6. 影響光合作用的因素礦質(zhì)營養(yǎng)N：酶及H和ATP的重要組分（缺N會使枝葉長的比較小，發(fā)黃，N還能參與構(gòu)成葉綠素）P:H和ATP的重要組分；維持葉綠體膜正常結(jié)構(gòu)和功能K：促進光合產(chǎn)物的合成和向貯藏器官（比如種子、果實）運輸Mg：葉綠素的重要組分Fe：缺少Fe葉片發(fā)黃，影響光合作用（葉綠素合成過程中，酶的輔助成分）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)啟示：合理施肥，適時適量的施肥，當然了，施肥的量不能過大，如果太大，導致土壤溶液中濃度過大，出現(xiàn)燒苗，植物細胞失水，使植物萎蔫的現(xiàn)象。7.多因子對光合效率的影響：P點：此點之前，限制光合速率的因素為橫坐標所標示的因素，隨著橫坐標標示因素的增強，光合

18、作用速率不斷提高。Q點：此時橫坐標所標示的因素對光合作用的影響已經(jīng)飽和，限制光合作用的因素主要為三條曲線所標示的因素。2. 曲線中關(guān)鍵點的移動：1. 若呼吸速率變化，光補償點的移動若呼吸速率增加，光補償點時光合強度等于呼吸強度，要求a點光合作用強度增加，要求光照強度增加，a點向右移動；同理若呼吸速率降低，a點向左移動。（橫坐標為CO2濃度也一樣）2. 若呼吸速率不變，光補償點的移動若呼吸速率不變，條件變化導致光合作用強度增強，在較低光照下即可實現(xiàn)光合作用強度等于呼吸作用強度，a點向左移動；同理若條件變化導致光合作用強度減弱，則a點向右移動。例1 已知某植物光合作用和細胞呼吸的最適溫度分別是25、30，下圖曲線表示該植物在30時光合作用強度與光照強度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到25（原光強度和CO2濃度不變），從理論上講，下圖中相應(yīng)的變化是A a點上移，b點左移，m值上升B a點不移，b點左移，m值不變C a點上移，b點右移，m值下降D a點下移，b點不移，m值上升3. 光合作用和呼吸作用的綜合計算：總光合作用（真光合作用）：指植物在光照下制造的有機物的總量（吸收的CO2的總量）。凈光合作用：指在光照下制造的有機物總量（或吸收