細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)光合與呼吸一、細胞呼吸1、有氧呼吸和無氧呼吸的過程圖解一、細胞呼吸2、“三看”法判斷細胞呼吸的類型一、細胞呼吸3、拓展：糖酵解、三羧酸循環(huán)一、細胞呼吸4、掌握影響細胞呼吸的“四類”曲線一、細胞呼吸5、呼吸作用中的電子傳遞與氧化磷酸化呼吸鏈：代謝物上的氫被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)過一系列的傳遞體，最終傳遞給被激活的氧分子，而形成水的全部體系稱為呼吸鏈，又稱為電子傳遞鏈NAD++H++2e-→NADH第一和第二階段第三階段NADH→NAD++H++2e-4H++O2+4e-→2H2O一、細胞呼吸例1.細胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。氧氣濃度正常時，細胞呼吸過程中形成的NADH等物質(zhì)，通過線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞系統(tǒng)（復(fù)合物I～IN）將電子最終傳遞給氧，該過程偶聯(lián)ATP合酶（F0-F1復(fù)合物）催化的ATP合成，這種產(chǎn)生ATP的方式稱為氧化磷酸化（如圖所示）。請回答下列問題：復(fù)合物Ⅱ：琥珀酸脫氫酶（SDH）?？梢源呋晁崾ル娮幼?yōu)檠雍魉?，輔酶堆積時，該反應(yīng)可逆；復(fù)合物Ⅲ：以Cyte為電子載體向后續(xù)電子傳遞鏈傳遞電子，其被抑制將導(dǎo)致輔酶堆積。(1)氧化磷酸化過程發(fā)生在線粒體

膜。(2)電子傳遞系統(tǒng)中具有質(zhì)子泵（跨膜運輸H+）功能的是復(fù)合物

。內(nèi)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ二、光合與呼吸的聯(lián)系二、光合與呼吸的聯(lián)系如圖所示為夏季白天適宜條件下植物體細胞中與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的兩種細胞代謝原理示意圖，請據(jù)圖回答有關(guān)問題:(字母代表物質(zhì)，數(shù)字代表過程)光反應(yīng)暗反應(yīng)有氧呼吸第二階段有氧呼吸第三階段ATPNADPHNADH葡萄糖O2H2OCO2丙酮酸三、光合作用1、光合作用的發(fā)現(xiàn)過程注意：（1）希爾的實驗說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學反應(yīng)

（2）希爾反應(yīng)不能說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水

三、光合作用2、分析影響光合速率因素三、光合作用2、分析影響光合速率因素三、光合作用3、光合作用、細胞呼吸的“三率”圖分析①呼吸速率：綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織一定時間內(nèi)CO2的釋放量或O2的吸收量，即圖1中OA段對應(yīng)的CO2的量；②凈光合速率：綠色組織在有光條件下測得的一定時間內(nèi)O2的釋放量、CO2的吸收量或有機物的積累量，即圖1中的C′C段對應(yīng)的CO2的量，也稱為表觀光合速率；③實際(總)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，即圖1中的AD段對應(yīng)的CO2總量。三、光合作用4、光合作用、呼吸作用曲線中“關(guān)鍵點”及移動情況分析(1)補償點、飽和點與光合作用的關(guān)系及應(yīng)用①飽和點代表植物在一定條件下的最大光合作用能力。在一定條件下，飽和點越大，表示植物的光合作用能力越強。②補償點表示植物在一定條件下開始生長(積累有機物)的臨界點，高于補償點，植物開始生長；低于補償點，植物會凈消耗有機物。補償點低，說明植物在較弱光照或低CO2濃度下就能生長。③通常，陰生植物的光補償點和光飽和點都比陽生植物的低，由此可以區(qū)分判斷陰生植物和陽生植物。三、光合作用(3)葉綠體中ADP的移動方向是從____________向____________方向移動；上圖與c點相符合的是____。葉綠體基質(zhì)類囊體薄膜D(4)e點與d點相比較，e點時葉肉細胞中C3的含量______(填“高”“低”或“基本一致”，下同)；e點與f點相比較，e點時葉肉細胞中C3的含量____。低高(5)當光照強度為g時，比較植物A、B的有機物積累速率M1、M2的大小和有機物合成速率N1、N2的大小，結(jié)果分別為M1____M2、N1____N2(填“＞”“＜”或“＝”)。＝＞(6)增施農(nóng)家肥可以提高光合速率的原因是①_____________________________________；②_______________________________________________。農(nóng)家肥被微生物分解后為農(nóng)作物提供二氧化碳農(nóng)家肥被微生物分解后為農(nóng)作物提供礦質(zhì)元素三、光合作用(2)光合作用與細胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點”移動分析三、光合作用5、光合速率和呼吸速率的測定實驗及方法方法1測定裝置中氣體體積變化①在黑暗條件下甲裝置中的植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。②在光照條件下乙裝置中的植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。三、光合作用三、光合作用5、光合速率和呼吸速率的測定實驗及方法將葉片一半遮光、一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細胞呼吸強度，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表凈光合作用強度值，最后計算真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進行特殊處理，切斷左右葉片間的聯(lián)系，以防止有機物的運輸。計算可參考黑白瓶法：總光合量=MB

-MA方法2

“半葉法”測定光合作用有機物的產(chǎn)生量三、光合作用5、光合速率和呼吸速率的測定實驗及方法黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只進行細胞呼吸，而白瓶既能進行光合作用又能進行細胞呼吸，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為細胞呼吸強度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為凈光合作用強度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強度值。設(shè)初始值為x，白瓶現(xiàn)有量為M白，黑瓶現(xiàn)有量為M黑，則：總光合量=？【解析】凈光合量=M白–x，呼吸量=x

-M黑總光合量=凈光合量+呼吸量=（M白-x）+（x

-M黑）=M白

-M黑方法3

“黑白瓶法”測定溶氧量的變化三、光合作用5、光合速率和呼吸速率的測定實驗及方法方法4葉圓片稱重法——測定有機物的變化量本方法通過測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率＝

；呼吸速率＝

；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝

。(z－y)/2S(x－y)/2S(x＋z－2y)/2S四、光系統(tǒng)四、光系統(tǒng)四、光系統(tǒng)光能電子勢能NADPH中活躍的化學能H+濃度梯度勢能ATP中活躍的化學能五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸自然界中的綠色植物根據(jù)光合作用暗反應(yīng)過程中CO2的固定途徑不同可以分為C3、C4和CAM三種類型。1.C3途徑：也稱卡爾文循環(huán)，整個循環(huán)由RuBP(C5)與CO2的羧化開始到RuBP(C5)再生結(jié)束，在葉綠體基質(zhì)中進行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機物。常見C3植物有大麥、小麥、大豆、菜豆、水稻、馬鈴薯等。五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸2.C4途徑：研究玉米的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，玉米的維管束鞘細胞和葉肉細胞緊密排列(如圖1)。

葉肉細胞中的葉綠體有類囊體能進行光反應(yīng)，同時，CO2被整合到C4化合物中，隨后C4化合物進入維管束鞘細胞，維管束鞘細胞中沒有完整的葉綠體，在維管束鞘細胞中，C4化合物釋放出的CO2參與卡爾文循環(huán)，進而生成有機物(如圖2)。五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸

PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有較強光合作用(特別是在高溫、光照強烈、干旱條件下)能力，并且無光合午休現(xiàn)象。常見C4植物有玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸3.CAM途徑：CAM植物夜間吸進CO2，淀粉經(jīng)糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在PEP羧化酶催化下，CO2與PEP結(jié)合，生成草酰乙酸，進一步還原為蘋果酸儲存在液泡中。從而表現(xiàn)出夜間淀粉減少，蘋果酸增加，細胞液pH下降。而白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中脫羧，放出CO2，進入C3途徑合成淀粉；

形成的丙酮酸可以形成PEP再還原成三碳糖，最后合成淀粉或者轉(zhuǎn)移到線粒體，進一步氧化釋放CO2，又可進入C3途徑。從而表現(xiàn)出白天淀粉增加，蘋果酸減少，細胞液pH上升。五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸例2：生活在干旱地區(qū)的一些植物

(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2,吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中;白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。回答下列問題:(1)白天葉肉細胞產(chǎn)生ATP的場所有__________________________________。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和_______________釋放的CO2。(2)氣孔白天關(guān)閉、晚上打開是這類植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止_________________________，又能保證______________正常進行。(3)若以pH作為檢測指標，請設(shè)計實驗來驗證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。(簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體（類囊體膜）細胞呼吸蒸騰作用過強導(dǎo)致失水過多光合作用實驗思路：取生長狀況相同的健康植物甲，分為A、B組，在夜晚條件下，A組置于濕度適宜的正常環(huán)境中，B組置于干旱環(huán)境中，其他條件相同且適宜，一段時間后檢測兩組液泡中的pH；預(yù)期結(jié)果：B組植物液泡pH比A組植物液泡的pH更小。五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸特征C3植物C4植物CAM植物與CO2結(jié)合的物質(zhì)RuBP(C5)PEPPEPCO2固定的最初產(chǎn)物C3C4草酰乙酸CO2固定的時間白天白天夜晚和白天光反應(yīng)的場所葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜卡爾文循環(huán)的場所葉肉細胞的葉綠體基質(zhì)維管束鞘細胞的葉綠體基質(zhì)葉肉細胞的葉綠體基質(zhì)有無光合午休有無無C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機物。五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸(1)C3植物在干旱、炎熱的環(huán)境中，由于氣孔關(guān)閉造成________________________________________，從而不利于光合作用。CO2不能進入葉片，同時引起O2在細胞內(nèi)積累練習：五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸(2)圖2是C4植物和CAM植物利用CO2途徑的示意圖。據(jù)圖分析，這兩類植物固定CO2的酶比C3植物多一種________酶，該酶比Rubisco對CO2的親和力大且不與O2親和，具有該酶的植物更能適應(yīng)___________的環(huán)境。PEP羧化低CO2濃度五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸(3)由圖2可知，C4植物是在不同_____進行CO2的固定，而CAM植物是在不同_____進行CO2固定。典型的CAM植物如仙人掌在夜晚吸收的CO2能否立即用于C3途徑？_______(填“能”或“不能”)，可能的原因是__________________________________________________________________。細胞時間不能

沒有光照，光反應(yīng)不能正常進行，無法為暗反應(yīng)提供足夠ATP和NADPH五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸4.光呼吸

（1）光呼吸的定義：光呼吸是進行光合作用的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程。該過程以光合作用的中間產(chǎn)物為底物，吸收氧、釋放二氧化碳。其生化途徑和在細胞中的發(fā)生部位也與一般呼吸(也稱暗呼吸)不同。光呼吸是一個“耗能浪費”的生理過程，因此，抑制植物的光呼吸可實現(xiàn)農(nóng)作物的增產(chǎn)。五、C3植物、C4植物、CAM植物及光呼吸（2）光呼吸的發(fā)現(xiàn)：1955年科學家德柯爾用紅外線氣體分析儀測定煙草光合速率時發(fā)現(xiàn)正在進行光合作用的煙草