第4章細胞的代謝細胞通過質膜與外界進行物質交換細胞質膜透性的模擬實驗透析袋是一種半透膜，我們可以用透析袋模擬細胞質膜，直觀認識其對物質的選擇透過性。取兩個15cm長的透析袋，向透析袋A中加入5%可溶性淀粉溶液至距頂端5cm處。向透析袋B中加入等量蒸餾水。在流水中沖洗除去透析袋外表面的淀粉。將A、B透析袋分別放在盛有蒸餾水的燒杯中，在水中加足量的碘溶液至水呈棕黃色。靜置10min，預測并觀察記錄兩個燒杯及透析袋內溶液的顏色變化情況。補充：細胞質膜透性的模擬實驗透析袋是一種半透膜，我們可以用透析袋模擬細胞質膜，直觀認識其對物質的選擇透過性。取兩個15cm長的透析袋，向透析袋A中加入5%可溶性淀粉溶液至距頂端5cm處。向透析袋B中加入等量蒸餾水。在流水中沖洗除去透析袋外表面的淀粉。將A、B透析袋分別放在盛有蒸餾水的燒杯中，在水中加足量的碘溶液至水呈棕黃色。靜置10min，預測并觀察記錄兩個燒杯及透析袋內溶液的顏色變化情況。①A圖中滲透達到平衡，半透膜兩側有水分子的進出。②A圖中Δh不變時，S1、S2溶液濃度的大小關系為：S1>S2（S1、S2中溶質不能通過半透膜)。③在B圖所示的U形玻璃管內，左右管內分別裝入質量分數相等的葡萄糖、麥芽糖溶液。初始時兩管中液面相平，假設溶質分子不能透過半透膜。a．一段時間后，兩管中液面的變化為：左管液面升高，右管液面降低。b．液面高度穩定后再同時向兩管內加入等量的麥芽糖酶，兩管中液面的變化分別為：左管液面下降，右管液面上升，最后穩定在一定高度。1.細胞質膜具有選擇透過性1．組成：細胞器膜和細胞膜、核膜等結構。2．特點(1)各種生物膜的組成成分和結構很相似。(2)在結構和功能上緊密聯系，體現了細胞內各種結構之間的協調與配合。3．功能2.小分子物質經被動運輸或主動運輸進出細胞1．概念：小分子物質通常以以擴散方式透過細胞質膜，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。2．類型比較項目自由擴散協助擴散定義物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式運輸方向順濃度梯度（分子多-分子少）順濃度梯度（分子多-分子少）是否需要轉運蛋白不需要需要是否消耗能量不消耗不消耗舉例①氣體：O2、CO2、NH3等②乙醇、苯等脂溶性的小分子有機物③少部分水（通過由于磷脂分子運動而產生的間隙）①葡萄糖、氨基酸以及一些離子等；葡萄糖進入紅細胞、肌細胞②大部分水（細胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過細胞膜）（通道蛋白都是協助擴散）補充：K+-Na+通道蛋白都是協助擴散圖例3.影響因素(1)膜內外物質濃度梯度的大小。(2)某些物質的運輸速率還與轉運蛋白的數量有關。(3)溫度變化會影響物質運輸速率。4.滲透現象水分子以被動運輸的方式透過質膜，從溶液濃度低的一側（水分子多）滲入到溶液濃度高的的一側（水分子少），這一現象稱為滲透。滲透壓：溶質微粒對水的吸引力補充：滲透作用條件：半透膜；半透膜兩側的溶液存在濃度差5.主動運輸（1）物質運輸方向：物質逆濃度梯度從細胞外吸收或向細胞外排除一些物質。（2）條件：物質逆濃度梯度（分子少的-分子多的地方運輸）進出細胞需借助質膜上的載體蛋白，還需要細胞提供能量。（3）實例：K＋、Ca2＋、Na＋等離子通過細胞；人的紅細胞吸收葡萄糖。（4）意義：主動選擇吸收所需要的物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質，從而保證細胞和個體生命活動的需要。3.大分子物質通過胞吞和胞吐進出細胞1．胞吞（不屬于跨膜運輸）細胞還需要攝取或排出一些大分子或顆粒物。舉例：①變形蟲等單細胞生物從外界環境中攝取食物②白細胞吞噬人侵的細菌和病毒,細胞從血液中吸收脂蛋白胞吞過程：分子或顆粒物與質膜上的受體結合,引起質膜內陷,將大分子或顆粒物包圍起來形成小囊泡；隨后小囊泡從細胞質膜上脫離下來進入細胞內部。在細胞內，小囊泡通常會與溶酶體融合，然后對被吞噬的物質進行分解。舉例：生物大分子進出腎小管上皮細胞的方式是胞吞和胞吐。2．胞吐胞吐過程（不需要受體）：細胞將需要分泌、排出的大分子或顆粒物,用膜包裹形成小囊泡，運輸到細胞質膜內側后，與細胞質膜融合，將內含物排出細胞。體現了膜的半流動性補充：胞吞和胞吐的易錯點1.胞吞過程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要轉運蛋白的作用，消耗細胞呼吸所釋放的能量。2.胞吐不是只能運輸大分子物質，也可以運輸小分子物質，如神經遞質。3.被動運輸和主動運輸主要體現了膜的選擇透過性，胞吞、胞吐主要體現了膜的流動性。補充：“三看法”快速判定物質出入細胞的方式維持濃度差：主動運輸消除濃度差：被動運輸1.影響物質跨膜運輸因素的分析(1)物質濃度(2)氧氣濃度(3)溫度物質進入細胞的方式被動運輸主動運輸胞吞胞吐自由擴散協助擴散運輸方向順濃度梯度（高→低）順濃度梯度（高→低）逆濃度梯度（低→高）胞外→胞內胞內→胞外是否需要轉運蛋白不需要需要需要--是否消耗能量不消耗不消耗消耗消耗消耗運輸的分子高濃度時的飽和性無有有-舉例①氣體：O2、CO2、NH3等②乙醇、苯等脂溶性的小分子有機物③少部分水（通過由于磷脂分子運動而產生的間隙）①葡萄糖、氨基酸以及一些離子等；葡萄糖進入紅細胞、肌細胞②大部分水（細胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過細胞膜）K＋、Ca2＋、Na＋等離子通過細胞；人的紅細胞吸收葡萄糖。大分子、顆粒性物質4.實驗4-1探究植物細胞的吸水和失水的實驗操作1.觀察外界溶液對植物細胞質壁分離和復原的影響。2.實驗原理：當植物細胞失去水分時，液泡體積減小，原生質體（相當于半透膜）變形，而細胞壁伸縮性較弱，部分區域的細胞質膜與細胞壁脫離，即發生質壁分離。原生質體的體積變化可以作為判斷植物細胞內水分變化的標志。3.實驗步驟：1.30%蔗糖溶液（NaCL溶液、葡萄糖溶液、KNO3溶液也可以）對植物細胞質壁分離的影響。（1）取一片紫色的洋蔥鱗葉（便于觀察，有花青素（水溶性色素）），用刀片在鱗葉外表皮上劃出一個小方塊（5mm×5mm），再用鑷子撕下該部分表皮，放在載玻片中央的清水滴里，展平并蓋上蓋玻片。（2）先用低倍鏡再用高倍鏡，觀察洋蔥外表皮細胞的正常狀態、細胞中央液泡的大小以及細胞核的位置。拍攝記錄觀察結果（取3個視野）。（3）在蓋玻片的一側滴加1～2滴30%蔗糖溶液，在蓋玻片的對側用吸水紙引流。重復幾次，使蔗糖溶液滲入蓋玻片下方，浸潤洋蔥外表皮。（4）每隔1min用低倍鏡觀察洋蔥外表皮細胞的變化，注意液泡體積和顏色變化，以及是否出現質壁分離現象。拍攝記錄觀察結果（取3個視野）。8～10min后停止實驗。2.蒸餾水對質壁分離細胞的影響（1）在已發生質壁分離樣品的蓋玻片一側滴加蒸餾水，重復引流操作，使樣品浸潤在蒸餾水中。（2）每隔1min觀察細胞復原情況，并拍攝記錄（取3個視野）。3.數據處理（1）選取細胞長寬比為3:1到2:1的質壁分離細胞3個，用測微尺測量其細胞長度（l1）和原生質體長度（l2），或者用軟件計算細胞面積（S1）和原生質體面積（S2），記錄測量結果。（2）計算出每個時間點三個細胞l2/11（或S2/S1）的平均值，并以此為縱坐標，以時間為橫坐標，繪制曲線。補充：質壁分離和復原實驗分析質壁分離發生的條件：前提：細胞壁伸縮性小細胞壁伸縮性小①外因：活的成熟的植物細胞a．死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區細胞)不發生質壁分離及復原現象。b．具有中央大液泡的成熟的植物活細胞可發生質壁分離及復原現象，且細胞液最好帶有一定的顏色，便于觀察，以活的紫色洋蔥鱗片葉外表皮最佳。c．細菌細胞也能發生質壁分離，但現象不明顯。②內因：外界溶液濃度大于細胞液濃度a．在一定濃度(溶質不能透過膜)的溶液中只會發生質壁分離現象。b．在一定濃度(溶質可透過膜)的溶液(如KNO3、乙二醇、甘油等)中可發生質壁分離后自動復原現象（KNO3可以使細胞發生自動復原的原理：鉀離子和硝酸根離子的轉運速度沒有水快，所以初期的時候外界溶液的濃度高于細胞液濃度，細胞逐步發生質壁分離。后期隨著鉀離子和硝酸根離子轉運到細胞內，細胞液的濃度升高，細胞發生滲透作用吸水，質壁分離現象得到緩解。）鹽酸、酒精、醋酸等溶液會殺死細胞，不適于做質壁分離實驗的溶液。c．本實驗選用質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液。若質量濃度過高，質壁分離速度雖快，但會使細胞在短時間內因失水過多而死亡，質壁分離后不能復原。（2）質壁分離后在細胞壁和細胞膜之間的是濃度降低的外界溶液。（3）本實驗無對立的對照組，為什么還叫對照實驗？本實驗中，實驗組和對照組在同一裝片中先后進行，屬于自身對照。（第一次和第二次質壁分離對照）（4）當細胞處于質壁分離狀態時，細胞可能正在失水、正在吸水或正處于最大失水狀態。（5）將新鮮的大蒜放在蔗糖與食醋配制成的糖醋汁中，開始時大蒜出現萎縮，糖醋汁液面上升的原因？這是因為大蒜細胞在糖醋汁中失水，發生質壁分離。兩天后，糖醋汁液面下降，蒜瓣出現膨脹，品嘗蒜瓣有酸甜的味道的原因？這是因為大蒜細胞因質壁分離過度而死亡，細胞膜失去選擇透過性，糖醋汁自由進入大蒜細胞，從而使蒜瓣具有酸甜味道。二、酶催化細胞的化學反應1.酶是生物催化劑1.觀察酶的催化實驗動物肝臟細胞中有豐富的過氧化氫酶，可催化過氧化氫（H2O2）的分解，放出O2。FeCl3是無機催化劑，也可催化H2O2分解。通過比較兩種催化反應的氣泡產生量，可以判斷酶的催化效率。取3支試管，分別標記為A、B、C。加入試劑和材料，并用封口膜蓋住試管口。觀察各試管內氣泡產生情況。(1)實驗原理（過氧化氫分解）2H2O2eq\o(―――――――――――→,\s\up11(水浴加熱),\s\do4(或FeCl3溶液或過氧化氫酶))2H2O＋O2↑反應物稱為底物；酶作為催化劑，可以反復使用(2)實驗結論：酶具有催化作用，同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。2.酶：活細胞產生的具有催化能力的生物大分子。(1)來源：酶由活細胞產生，普遍存在于生物體中，可直接從生物體中分離提純。只要環境條件允許，酶在脫離了生命機體后仍然有催化活性。(2)生理作用：催化作用(3)化學本質：化學本質（絕大多數）蛋白質（少數）RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體（合成蛋白質）（主要）細胞核（合成RNA）（真核生物）、線粒體、葉綠體存在場所主要在細胞內（進行代謝），也可存在于細胞外（消化酶、血漿中的酶等比較少，代謝主要發生在細胞內）3.酶活性我們將酶催化特定化學反應的能力稱為酶活性，也叫酶活力，可用其在一定條件下催化某一化學反應的速率表示。應用：洗衣粉中的超效加酶：成分：除含有普通洗衣粉的成分外，還含有多種酶制劑：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等。其中，蛋白酶主要是來自枯草桿菌的堿性蛋白酶。所以這類型洗衣粉不能洗真絲的衣服。4.酶的特性（1）酶具有高效性旺盛的生命活動需要快速的化學反應作為基本保障。酶具有非常高的催化效率（高效性）。例如，單個過氧化氫酶分子在1s內可以催化四千萬個過氧化氫分子分解。①含義解讀：與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②作用實質：酶和無機催化劑一樣，只能縮短到達化學平衡所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。因此，酶不能改變最終生成物的量。（2）酶具有專一性酶細胞中已知的酶有數千種，每一種酶通常只催化一種或一類化學反應。例如，過氧化氫酶只催化H2O2的分解，不會催化其他的反應。酶分子上有與底物結合并起催化作用的空間區域，稱為活性中心。底物只有與酶的活性中心契合時才能被催化。反應完成后，酶釋放出產物，又會接受下一個底物分子進行新一輪反應。（無論是特異性還是專一性，都是空間結構相匹配）我們知道蛋白質的功能與其空間結構有關，不同種類酶的活性中心結構不同，所以酶的催化作用具有專一性。①含義解讀：每一種酶只能催化一種（專一性高）或一類（專一性低）化學反應。②曲線解讀：酶A可催化底物水解，酶B則與“無酶”相同，說明酶催化具有專一性。酶的命名：來源+底物+反應類型（水解反應可以省略）2.酶活性受環境因素影響任何影響底物與酶結合的環境因素都會影響酶活性。其中，溫度、pH是最常見的影響因素。（1）酶的作用需要適宜的溫度酶通常在其適合的溫度時活性最高,如人體內酶的最適溫度范圍是35-40℃,低于或高于最適溫度,酶活性均會降低。高溫會破壞酶的空間結構,產生不可逆的變化,使酶活性喪失。不同種類的生物,其細胞中的酶有各自最適溫度（2）酶的作用需要適宜的pH環境酸堿度對酶活力影響很大。每一種酶都有其最適的pH范圍，與其發揮作用的環境pH一致。例如，口腔內的唾液淀粉酶適合中性環境，胃蛋白酶的最適pH范圍則在2左右，而胰腺分泌的胰蛋白酶在小腸工作，適應弱堿性的環境。曲線解讀：在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高；高溫、過酸、過堿等條件會使酶的空間結構遭到破壞而永久失活；低溫條件下酶的活性很低，但空間結構穩定。（反應酶活性的指標）酶促反應速率的具體指標：單位時間底物的消耗量或者產物的生成量底物濃度影響酶促反應速率曲線的分析(1)底物濃度較低時，酶促反應速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而加快。(2)（當所有的酶都與底物結合后，再增加底物濃度，酶促反應速率不再加快(此時限制酶促反應速率的因素是酶的數量)。2．酶濃度影響酶促反應速率曲線的分析在有足夠底物且不受其他因素影響的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。3．溫度和pH共同作用對酶活性的影響(1)反應溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度。(2)反應溶液中溫度的變化不影響酶作用的最適pH。4.產物濃度對酶活性的影響比方說，A+B在酶的作用下生成C，C會抑制酶的活性。C多抑制酶活性增強，反應速率降低，C的含量保持相對穩定。5.作用地點對酶活性的影響胃蛋白酶不能在胃腺細胞里面發揮作用，要分泌出來之后在消化道中發揮作用。在鹽酸作用下把它激活，這時候才有作用。6.內因：酶結構不同本質原因：酶基因不同，導致酶結構不同。(1)適當增加酶的濃度會提高反應速率，但生成物的量不會增加；若適當增加反應物的濃度，提高反應速率的同時生成物的量也增加。(2)不同因素影響酶促反應速率的本質不同①溫度和pH通過影響酶的活性而影響酶促反應速率。②底物濃度和酶濃度通過影響酶與底物的接觸而影響酶促反應速率，并不影響酶的活性。③抑制劑、激活劑也影響酶活性。補充：酶抑制劑（可逆抑制劑）有一些物質會對酶產生抑制作用，引起酶的活性降低或喪失，這類物質統稱為酶抑制劑。常見的抑制形式：①（競爭性）抑制劑與底物競爭酶的活性中心，減少底物與酶的有效結合；②（非競爭性）抑制劑與酶的其他部位結合，改變了酶的空間結構，使酶的活性中心不能與底物有效結合許多農藥和藥物是依據這種機理設計的，如除草劑草甘膦、鎮痛的布洛芬以及多種抗癌藥物等。一些外源性的毒素也是通過酶活性抑制途徑對生物體產生毒性的。（A）抑制劑與底物競爭酶的活性中心（B）抑制劑引起酶活性中心空間結構改變3.1探究溫度對淀粉酶活性的影響1.實驗目標：溫度對淀粉酶活性的影響。2.實驗原理：酶活性是反映酶功能的重要指標，一般通過測定單位時間內底物的減少量或產物的增加量來表示。淀粉酶催化淀粉水解產生還原糖，DNS試劑（主要成分為二硝基水楊酸）與還原糖反應產生顏色變化，還原糖量越多，顏色變化越大。可通過分光光度法定量測定顏色變化來測定淀粉酶活性。3.實驗步驟：（1）取5支試管，分別標上A1~A5，各注入0.25%可溶性淀粉溶液1mL。（2）另取5支試管，分別標上B1~B5，各注入0.005%淀粉酶溶液1mL。（3）取5只燒杯（或恒溫水浴鍋）標為1~5組，依次設置水溫為4℃（冰浴）、室溫（記錄水溫）、45℃、65℃、85℃。（4）將1~5號的A、B試管分別放置在相應編號的燒杯水浴中保溫5min后，將B試管中的淀粉酶溶液倒入相應編號的A試管，搖勻后繼續保溫5min。隨后，加入1mL5%NaOH溶液終止反應。（5）另取1支試管，標上A0，加入1mL0.25%可溶性淀粉溶液、1mL蒸餾水和1mL5%NaOH溶液。分別向A0～A5試管中加入DNS試劑1mL，搖勻后置于85℃水浴5min，冷卻至室溫。觀察各試管中的顏色變化并記錄。（6）用分光光度計在540nm處以A0的溶液調零，然后分別測A1～A5試管中溶液的吸光度，記錄數據。每個樣品重復測三次，取平均值。以溫度為橫坐標，吸光度為縱坐標進行作圖。三、細胞通過分解有機分子獲取能量1.ATP是生命活動的直接能源物質1．中文名稱：腺苷三磷酸（1個腺苷+3個磷酸）2．結構簡式：A—P～P～P，其中A代表腺苷（腺嘌呤+核糖），T代表三，P代表磷酸基團，～代表特殊的化學鍵（高能磷酸鍵連接最外面的兩個磷酸基團的；儲存了大量的能量，所以需要供能的時候，高能磷酸鍵斷裂釋放能量，斷一個鍵ADP，再斷一個AMP（腺嘌呤核糖核苷酸，RNA基本單位））。3．ATP的兩種供能方式：(1)在酶的作用下，ATP的磷酸基團可水解，末端兩個磷酸基團水解均可釋放30kJ/mol的能量。ATP失去末端一個磷酸基團后水解為ADP（腺苷二磷酸），失去末端兩個磷酸基團后水解為AMP（腺苷一磷酸）。（2）ATP普遍存在于細胞中，主要通過含磷基團轉移到目標分子上或水解，為生命活動提供能量。例如肌細胞中，ATP結合到肌球蛋白上并釋放能量，改變肌球蛋白構象，使肌動蛋白絲移動，導致肌細胞收縮；細胞質膜主動運輸過程中，為載體蛋白提供能量的也是ATP。4.功能：ATP是生命活動的直接能源物質5.ATP與ADP之間的相互轉化及ATP的利用細胞內ATP分子的總量是有限的，人體細胞內ATP總量只能維持生命活動15s左右。但正常情況下，細胞內的ATP是不會耗盡的：當ATP減少、ADP增加時，細胞通過氧化分解有機物，在酶的催化下，通過能量轉換，使ADP和Pi重新結合，形成新的ATP。ATP與ADP的相互轉換，可源源不斷地為生命活動提供直接能源。（舉例，肌肉收縮、主動運輸、蛋白質合成、大腦思考、生物發電等）項目ATP的合成（放能反應）ATP的水解（吸能反應：需要能量，來自于ATP釋放的能量）反應式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來源光能(植物來自細胞呼吸（有機物分解釋放的能量）和光合作用（產的ATP只供碳反應使用）)、化學能(動物來自細胞呼吸)儲存在特殊化學鍵中的能量能量去路儲存在特殊化學鍵中水解斷裂最外側高能磷酸鍵，釋放能量用于各項生命活動反應場所細胞質基質、線粒體、葉綠體生物體的需能部位結論：物質是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同，因此ATP和ADP的相互轉化不是可逆反應。補充：生物體內的能源物質總結(1)能源物質：糖類、脂肪、蛋白質、ATP。(2)主要能源物質：糖類。(3)儲能物質：脂肪、淀粉(植物細胞)、糖原(動物細胞)。(4)主要儲能物質：脂肪。(5)直接能源物質：ATP。(6)最終能量來源：太陽能。補充：(1)ATP的利用(2)ATP為主動運輸供能的機理①參與Ca2＋主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內側的Ca2＋與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。②在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。③載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化，使Ca2＋的結合位點轉向膜外側，將Ca2＋釋放到膜外。(3)ATP是細胞內流通的能量“貨幣”①吸能反應一般與ATP水解的反應相聯系，由ATP水解提供能量。②放能反應一般與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中。③能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。2.有氧呼吸產生大量ATP1.細胞呼吸：細胞通過氧化分解有機物，將有機物中的能量換成可供生命活動直接使用的ATP，這個過程稱為細胞呼吸。2.細胞呼吸的類型：有氧呼吸和無氧呼吸。3.有氧呼吸（大多數真核生物細胞呼吸過程有O2的參與，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化，分別產生水和CO2，釋放能量，生成大量ATP的過程）（1）化學反應式：有氧呼吸場所：反應可歸納為兩個階段，分別在細胞質基質和線粒體中進行。真核細胞有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體；原核細胞無線粒體，有氧呼吸在細胞質和細胞膜上進行。有氧呼吸過程：①（場所:細胞質基質）第一階段稱為糖酵解：1分子葡萄糖在酶的催化下分解成2分子丙酮酸（C3H4O3三碳化合物），同時形成少量ATP，脫下的H由還原型輔酶Ⅰ（NADH）攜帶進入線粒體。（大部分能量以熱能形式散失，小部分推動ADP形成ATP）②（場所：線粒體基質）第二階段①三羧酸循環：在氧氣充足的情況下，丙酮酸進入線粒體，在線粒體基質中氧化脫去一個C02，生成乙酰輔酶A（二碳化合物），參與到“三羧酸循環”的反應中，徹底氧化分解為CO2，并形成一定的ATP以及NADH。CO2從細胞中排出；③（場所：線粒體內膜）第二階段②電子傳遞鏈：NADH攜帶的電子經線粒體內膜上的電子傳遞鏈，逐漸釋放能量（氧化磷酸化：高能電子能量降低驅動H+主動運輸到膜間隙，H+通過線粒體內膜的ATP合酶再協助擴散再運回到線粒體基質的時候，驅動酶催化ATP形成。這一步產生大量能量，H+和氧氣產生水）。釋放的能量部分轉化生成ATP，部分以熱能的形式釋放。電子最終傳遞給O2，生成H2O。場所細胞質基質線粒體（有氧呼吸的主要場所）過程糖酵解三羧酸循環、電子傳遞鏈產物丙酮酸（C3H403）CO2和H20能量少量ATP和熱能（大部分以熱能的形式散失）大量ATP和熱能（大部分以熱能的形式散失）物質變化糖酵解：C6H12O6eq\o(――→,\s\up7(酶))2丙酮酸（C3）+4NADH（還原性輔酶Ⅰ）+少量能量三羧酸循環：丙酮酸（C3）eq\o(――→,\s\up7(酶))CO2+乙酰輔酶A（二碳化合物）；三羧酸循環：乙酰輔酶A（二碳化合物）+H20eq\o(――→,\s\up7(酶))CO2+NADPH+少量能量總：2丙酮酸（C3）+6H20eq\o(――→,\s\up7(酶))6C02+20NADH+少量能量電子傳遞鏈（氧化磷酸化）：24NADH（H+）+02→12H20+大量能量產物丙酮酸（C3H403）、釋放少量能量、形成少量ATPCO2、H+、釋放少量能量、形成少量ATP；H20、釋放大量能量、形成大量ATP三羧酸循環中，乙酰輔酶A與草酰乙酸（四碳化合物）結合形成檸檬酸（六碳化合物），在一系列酶的催化下，逐步氧化釋放CO2后仍生成草酰乙酸，可再與乙酰輔酶A結合進行下一輪循環。此過程直接產生少ATP和一定量NADH。（電子傳遞鏈）NADH攜帶的電子在線粒體內膜上的傳遞過程中，內膜上的蛋白質利用電子的能量，將線粒體基質中的H+泵入內外膜間隙，使內膜兩側H+濃度差增加。膜間隙的H+從ATP合酶（一種具有合成ATP功能的酶）處流回基質，驅動ATP合酶將ADP磷酸化形成ATP。此過程的能量來源于NADH的氧化，故稱為氧化磷酸化。1分子葡萄糖經糖酵解、三羧酸循環和氧化磷酸化徹底氧化分解約產生30個ATP。（細胞在無氧的條件下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物不徹底的氧化分解，產生遺傳和CO2或乳酸，釋放出少量能量，生成少量ATP的過程）（1）場所：細胞質基質（2）過程：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH+2CO2+能量;C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3+能量第一個階段糖酵解：與有氧呼吸的第一階段相同；第二個階段（乳酸發酵）：無氧呼吸過程中，糖酵解形成的NADH不進入線粒體，而是在細胞質基質中將丙酮酸還原（脫H叫氧化，加H叫還原），最終產物是乳酸。這一過程中，1分子葡萄糖分解為2分子的乳酸，形成2個ATP。第二個階段（酒精發酵）：酵母無氧呼吸的產物是乙醇（酒精）和CO2。糖酵解產生的丙酮酸，繼續降解釋放出1個CO2分子后，接受NADH的H+和電子，形成乙醇，該過程稱為酒精發酵。酒精積累會對細胞產生傷害，在葡萄酒釀制過程中，當酒精含量達到12%～16%時，發酵停止。（3）類型及反應式：第一階段（細胞質基質）葡萄糖eq\o(→,\s\up7(酶))丙酮酸＋NADH＋少量能量第二階段（細胞質基質）酒精發酵大多數植物、酵母菌等乳酸發酵高等動物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、乳酸菌等（4）無氧呼吸意義：一些動植物細胞和微生物能通過無氧呼吸的方式分解有機物獲取能量，以保障短時間缺氧環境下生命活動的進行。（5）比較有氧呼吸和無氧呼吸項目有氧呼吸無氧呼吸不同點反應條件需要氧氣、酶和適宜的溫度不需氧氣，需要酶和適宜的溫度場所細胞質基質(第一階段)線粒體(第二階段)細胞質基質分解程度葡萄糖被徹底分解葡萄糖分解不徹底分解產物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量釋放大量少量相同點反應條件需酶和適宜溫度本質氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動所需過程第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同意義為生物體的各項生命活動提供能量補充：有氧呼吸和無氧呼吸的易錯點(1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物質，但不是唯一的物質。(2)葡萄糖不能進入線粒體，需要在細胞質基質中分解為丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能進入線粒體中進一步分解。(3)真核細胞中哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲無線粒體，只能進行無氧呼吸。線粒體不是進行有氧呼吸必需的結構，如藍細菌(原核生物)無線粒體，但能進行有氧呼吸。（4）不是所有植物細胞無氧呼吸的產物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜塊根、馬鈴薯塊莖等植物細胞無氧呼吸的產物是乳酸。人體細胞無氧呼吸的產物是乳酸，因此人體細胞產生二氧化碳只能通過有氧呼吸。（5）無氧呼吸只有第一階段釋放能量，第二階段不釋放能量。（6）無氧呼吸產物不同的原因：不同生物體內催化反應進行的酶的種類不同。（7）無氧呼吸并不是必須在絕對無氧的條件下進行。有氧但氧氣濃度較低的條件下同樣可以進行無氧呼吸。（8）有氧條件下葡萄糖中能量的去向有兩個：大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中。無氧條件下葡萄糖中能量的去向有三個：①未釋放的能量儲存在酒精或乳酸中；②釋放的能量大部分以熱能的形式散失；③釋放的能量少部分儲存在ATP中。補充：細胞呼吸的影響因素及其應用1．內部因素(1)遺傳特性：不同種類的植物呼吸速率不同。實例：旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。(2)生長發育時期：同一植物在不同的生長發育時期呼吸速率不同。實例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。(3)器官類型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。實例：生殖器官大于營養器官。2．外界因素(1)溫度①原理：細胞呼吸是一系列酶促反應，溫度通過影響酶的活性進而影響細胞呼吸速率。（和酶活性曲線相似）②應用：儲存水果、蔬菜時應選取零上低溫。(2)O2濃度①原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。②a.O2濃度低時，無氧呼吸占優勢。b．隨著O2濃度增大，無氧呼吸逐漸被抑制，有氧呼吸不斷加強。c．當O2濃度達到一定值后，隨著O2濃度增大，有氧呼吸不再加強(受呼吸酶數量等因素的影響)。蔬果儲存p點（總的CO2釋放的最低點）③應用a．選用透氣的消毒紗布包扎傷口，抑制破傷風芽孢桿菌等厭氧細菌的無氧呼吸。b．作物栽培中及時松土，保證根的正常細胞呼吸。c．提倡慢跑，防止肌細胞無氧呼吸產生乳酸。d．稻田定期排水，抑制無氧呼吸產生酒精，防止酒精中毒，爛根死亡。(3)CO2濃度①原理：CO2是細胞呼吸的最終產物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。②應用：在蔬菜和水果保鮮中，增加CO2濃度可抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗。(4)含水量①解讀：一定范圍內，細胞中自由水含量越多，代謝越旺盛，細胞呼吸越強。②應用：糧食儲存前要進行曬干處理，目的是降低糧食中的自由水含量，降低細胞呼吸強度，減少儲存時有機物的消耗。水果、蔬菜儲存時保持一定的濕度。脂肪和蛋白質等有機物也可以成為細胞有氧呼吸的原料。在酶的作用下，脂肪可被水解為甘油和脂肪酸。其中，甘油可轉變成丙酮酸進入糖的氧化分解途徑；脂肪酸在酶的作用下逐步氧化分解形成乙酰輔酶A，并進入三羧酸循環被徹底氧化。因此，脂肪酸的徹底氧化分解需要在有氧條件下進行。蛋白質需要水解成氨基酸才能被氧化分解。當體內糖類供應不足時，氨基酸也可作為能源物質。在酶的作用下，氨基酸脫去氨基（脫氨基作用：脫去N），剩下的碳鏈（丙酮酸或乙酰輔酶A）可進入到細胞有氧呼吸的各環節中，氧化分解放出能量；脫下的氨基則被轉化成尿素等含氮廢物排出體外。細胞在不同的生活環境中，都能通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉化為生命活動可以利用的能量，這體現了生命的適應性。四、葉綠體將光能轉換并儲存在糖分子中1.葉綠體是植物光合作用場所主要發生在植物的綠色部位，這些部位的細胞中有葉綠體。電子顯微鏡下可觀察到，葉綠體內部有許多單層膜構成的扁平囊狀的類囊體，懸浮在葉綠體的基質中。1．葉綠體的形態：扁平的橢球形或球形。2．葉綠體的結構模式圖(1)結構eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(外表：①雙層膜,內部\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(②基質,③基粒：由單層膜構成的扁平囊狀的類囊體堆疊而成))))↓決定(2)功能：類囊體膜上分布著豐富的與光合作用有關的色素和蛋白質，是光能吸收和轉換的場所。3．葉綠體捕獲光能、進行光合作用的物質基礎(1)在葉綠體內部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子。(2)在類囊體膜上和葉綠體基質中，還有許多進行光合作用所必需的酶。補充：（3）穩定的反應場所（雙層膜保護內部，控制物質進出）。（4）極大的受光面積（類囊體結構）4.高等植物葉綠體中的色素分為兩大類：3/4葉綠素（包括葉綠素a和葉綠素b）；1/4類胡蘿卜素（包括胡蘿卜素和葉黃素）。色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度葉黃素黃色最少最高最快胡蘿卜素橙黃色較少較高較快葉綠素a藍綠色最多較低較慢葉綠素b黃綠色較多最低最慢正常葉片中葉綠素含量約為類胡蘿卜素的3倍，但隨著葉片衰老或季節變化，這兩類色素的比例會發生改變。1883年,德國科學家恩格曼（植物學家和微生物學家，獲得成功巧妙的利用微生物要用實驗）利用水綿（真核，有葉綠體）和需氧的運動細菌，對光合作用的有效光源進行了探索。恩格曼把一束絲狀的水綿（綠色藻類）放在顯微鏡的載玻片上，同時在水綿周邊滴加含有需氧細菌的溶液。通過調整棱鏡，將照射在水綿上的可見光束分成不同顏色的光，就像彩虹一樣穿過這束絲狀的水綿。然后，在顯微鏡下觀察細菌的運動。不久便觀察到，細菌在水綿兩邊的藍紫光和紅光區域聚集成群，而綠光區域卻很少。恩格曼的結論是：藍紫光和紅光是水綿光合作用中最有效的光源。5.葉綠體色素吸收光譜補充：(1)光譜：陽光是由不同波長的光組合成的復合光，在穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜。(2)色素的吸收光譜葉綠體色素的顯著特點是能吸收可見光中特定波長的光：主要集中在藍紫光和紅橙光區域，幾乎不吸收綠光。不同色素分子吸收的光的波長有差異。葉綠素主要吸收紅橙光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。在自然界中，晴天的直射光中紅橙光的比例高，陰天的散射光中藍紫光比例高。1.1實驗4-3葉綠體色素的提取分離及葉綠素含量的測定1．提取綠葉中的色素(1)實驗原理：葉綠體色素分布于類囊體膜，具有親脂性，能溶于有機溶劑，可用乙醇或丙酮將它們從葉片中提取出來。(2)實驗步驟①葉片勻漿：稱取1g經干燥（老教材：用新鮮的葉片，新鮮的液泡里有有機酸會破壞葉綠素，所以還需要加碳酸鈣保護葉綠素，可以防止液泡中的細胞液中的酸性物質對于光合色素產生影響）處理的葉片，剪碎后放入研缽中，加6mL95%乙醇（溶解色素），研磨成勻漿。②過濾：漏斗內放置濾紙或底部放一層脫脂棉，將上述葉片勻漿液倒入玻璃漏斗過濾，并將過濾液收集到一個小試管中，得到色素提取液，封口膜封住試管口備用（因為乙醇的揮發性較強）。2．分離綠葉中的色素(1)原理：不同色素在有機溶劑中的溶解度不同，在吸附載體上的吸附能力不同，因此，不同色素隨著有機溶劑在吸附載體上擴散的速率也就不同，這樣就可將它們彼此分離。這種方法稱為層析法。（距離濾液細線最遠的色素，在層析液中的溶解度最高；距離濾液細線最近的色素，在層析液中的溶解度最低；最寬的色素帶色素含量最高，最窄的色素帶色素含量最低）(2)實驗步驟①層析薄膜準備：將層析用的聚酰胺薄膜剪成2cm×8cm的長條。②點樣：用玻璃毛細管取色素提取液（4種色素），于距層析薄膜底邊1.5cm處劃線（畫細而直線，為了保證同一起點），晾干（為了防止濕的時候一次次重復會暈開）。重復點樣3～5次（如果濾液不足，色素帶顏色較淡，不能保證實驗效果）。③層析：在燒杯中加入適量95%乙醇作為層析液，薄膜的點樣端朝下放入層析液中，注意點樣線不能進入或接觸到層析液（如果沒過，色素就會直接溶解在燒杯中，薄膜上得不到色素帶）。用培養皿蓋住燒杯，進行層析。④觀察和記錄：持續觀察色素在薄膜上的分離現象，直至各色素帶的相對位置不變后，取出晾干。記錄薄膜上各色素帶的顏色和位置。3.葉綠素含量的測定(1)原理：葉綠素具有特定的吸收波長，且吸光度值與葉綠素a、葉綠素b的含量有關。分別測定葉綠素在649nm和665nm處的吸光度，根據相關公式，可計算出其含量。(2)實驗步驟①提取色素：小組內分工選取經干燥處理過的同種植物不同部位的葉片（成熟或幼嫩），加等量95%乙醇研磨后過濾，獲取色素提取液。②稀釋色素：將色素提取液用95%乙醇稀釋到合適倍數（N），搖勻，備用。③測定吸光度：以95%乙醇為對照調零，在分光光度計中分別測定各部位色素提取液在665nm、649nm波長處的吸光度（A），分別記為A665nm和A649nm。④數據處理:按以下公式計算各部位色素稀釋液中的葉綠素a、葉綠素b濃度和總葉綠素濃度。葉綠素a濃度（mg/L)=13.70A665nm-5.76A649nm；葉綠素b濃度（mg/L)=25.80A649nm-7.60A665nm；總葉綠素濃度（mg/L)=葉綠素a濃度+葉綠素b濃度。補充：實驗出現異常現象的原因分析異常現象原因分析收集到的濾液綠色過淺①葉片濾液色素(葉綠素)太少；③一次加入大量的無水乙醇，提取液濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇)；濾紙條色素帶重疊①濾液細線不直；②濾液細線過粗濾紙條無色素帶①忘記畫濾液細線；②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中補充：影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中葉呈黃色。(2)溫度：低溫抑制葉綠素的合成，破壞已有的葉綠素分子，從而使葉片變黃。(3)鎂等無機鹽：鎂是構成葉綠素的重要成分，缺鎂葉片變黃。補充：葉子為什么會變色？新生的樹葉通常為綠色，這是由于新生葉子中主要含葉綠素與類胡蘿卜素，其中葉綠素含量多(約占3/4)，葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來的緣故。在春季與夏季，植物為了生長會產生大量的葉綠素進行光合作用，所以此時葉子多呈綠色。樹葉變黃是由于樹葉中的各種色素在秋季來臨之時會發生分解。樹葉中的營養會被重新分配給樹干與樹根，以備過冬。而葉綠素的分解速度比葉黃素等快很多，葉綠素迅速分解完，葉黃素的顏色顯露出來。因此秋季樹葉多呈黃色。而樹葉變紅則是因為當溫度低于7℃時，樹葉中會生成花青素。花青素是植物花瓣中主要的顯色物質，如玫瑰、牡丹等。在樹葉落地后，樹葉中的各種色素會逐漸降解，這時殘留于葉中“單寧”的顏色——褐色便呈現出來，因此落葉最后呈褐色。2.光合作用是物質和能量的轉換和過程1．概念：2．光合作用的反應式：CO2＋H2Oeq\o(――→,\s\up11(光能),\s\do4(葉綠體))(CH2O)＋O23．探索光合作用原理的部分實驗時間/發現者內容1642年比利時科學家赫爾蒙特認為，植物生長增加的質量主要來源于水，而不是土壤。1771年英國化學家普里斯特利認為植物能夠凈化由于蠟燭燃燒、動物呼吸而變得“污濁”空氣。1779年荷蘭科學家英格豪斯發現植物凈化空氣的必要條件。1785年隨著空氣組成成分的發現，人們才明確植物在光下放出的氣體是O2，吸收的是CO21804年瑞士化學家索緒爾證明植物體的碳來自植物同化大氣中的CO219世紀中期德國物理學家邁爾發現植物把太陽能轉化成化學能貯存起來，成為能量的供給者1864年德國植物生理學家薩克斯說明葉片在光下制造了淀粉。1897年法國科學家佩弗將綠色植物利用太陽能將CO2和H2O合成為有機物并釋放O2的過程。1941年美國科學家魯賓和卡門用同位素標記法實驗為O2的來源提供直接的證據。（O2中的O來自哪里？來自于H20）20世紀40年代美國科學家卡爾文團隊使用同位素標記和雙向紙層析技術1929年中國科學家殷宏章發現“光色瞬變效應”，進一步證實了光合作用有兩種光系統。4．光合作用過程(1)光反應:類囊體膜上的光合色素捕獲光能，并將光能轉變成活躍化學能、釋放O2。①條件：光②場所：類囊體薄膜③物質變化a．將H2O分解為氧和H＋，其中H＋與NADP＋結合形成NADPH。b．使ADP和Pi反應形成ATP。④能量變化：類囊體膜上的光合色素捕獲光能，并將光能轉變成活躍化學能、釋放O2。⑤光反應過程：(1)H2Oeq\o(――→,\s\up11(光能),\s\do4(酶))O2＋H＋(2)NADP＋＋H＋―→NADPH(3)ADP＋Pieq\o(――――→,\s\up11(光能),\s\do4(色素、酶))ATP1）光能的捕獲與轉換：類囊體膜上的光合色素吸收光能并傳遞到特定的葉綠素a上，使葉綠素a分子激發釋放出高能電子。（光→色素→葉綠素a→氧化葉綠素a+e-）2）（類囊體膜上）水的光解：失去電子后的葉綠素a分子具強氧化性（氧化性葉綠素a），從類囊體腔內的H2O中奪取電子，葉綠素a分子被還原（氧化性葉綠素a恢復成穩定性葉綠素a），繼續參與光反應；失去電子后的H2O分子裂解為H+和O2。O2可以自由穿過（自由擴散）各級膜釋放到細胞外，H+留在類囊體腔內。2H2Oeq\o(――→,\s\up11(光能),\s\do4(酶))4H++O2↑+e-3）高能化合物的形成：葉綠素a釋放的高能電子在類囊體膜上傳遞，最終與基質中的氧化型輔酶Ⅱ（NADP+）以及H+結合形成高能的還原型輔酶Ⅱ（NADPH）；電子傳遞過程中，類囊體膜蛋白將葉綠體基質中H+泵入類囊體，使類囊體腔中H+濃度高于類囊體外基質。H+順濃度梯度穿過類囊體膜上的ATP合酶，驅動ATP的形成。光反應產生的ATP、NADPH推動葉綠體基質中碳反應的進行。（NADP++e-+eq\o(――→,\s\up11(H+),\s\do4(酶))NADPH，ADP+Pieq\o(――→,\s\up11(H+),\s\do4(酶))ATP）(2)碳反應：葉綠體利用ATP、NADPH將CO2合成為糖的過程。又稱卡爾文循環。①條件：有沒有光都能進行②場所：葉綠體基質③過程(卡爾文循環)：(1)CO2固定：CO2＋C5eq\o(――→,\s\up7(酶))2C3(2)C3還原：2C3eq\o(――――――→,\s\up11(ATP、NADPH),\s\do4(酶))(CH2O)＋C5(1)C02的固定：植物吸收的CO2與葉綠體基質中的五碳糖結合，在酶的催化下形成2個三碳化合物（C3）。(2)C3的還原：C3在ATP的驅動下，接受NADPH提供的H+和電子，形成三碳糖（磷酸甘油醛），將活躍的化學能轉變為穩定的化學能。一部分三碳糖再生為五碳糖，繼續參與卡爾文循環。另一部分三碳糖從葉綠體轉運到細胞質基質中轉變成蔗糖，并運輸到植物體的各個部分；或變成淀粉暫時儲存在葉綠體中，因此光照條件下在葉片中能檢測到淀粉的存在。植物中的淀粉、纖維素、氨基酸、脂質等都是利用光合作用產生的糖轉變的。④能量變化：NADPH、ATP中活躍的化學能變為有機物中穩定的化合能。光反應為碳反應提供NADPH和ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi、NADP＋。⑤C3和C5含量變化光合作用的兩個階段之間不僅會相互促進，也會相互制約。光反應減慢，提供的ATP和NADPH減少，碳反應中固定CO2的速率也會隨之降低。如果CO2供應量減少，ATP和NADPH消耗降低，可提供給光反應的ADP和NADP+不足，同樣制約光反應進行的速率。所以，中午陽光直射條件下，一些陸生植物關閉氣孔以減少蒸騰，CO2吸收下降，光反應速率也會降低。條件光照由強到弱CO2供應不變光照由弱到強CO2供應不變CO2供應由充足到不足，關照不變CO2供應由不足到充足，關照不變C3含量增加減少減少增加C5含量減少增加增加減少NADPH和ATP減少或沒有增加增加減少（CH20）的合成量減少增加減少增加補充：比較光合作用的兩個階段比較項目光反應階段碳反應階段（無需光、色素、ATP合酶）區別反應場所葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體的基質中反應速度較快較緩慢與光的關系必須在光下進行不需要葉綠素和光，需要多種酶物質變化①水的光解：H2Oeq\o(――→,\s\up11(光),\s\do4(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋2H＋＋2e－eq\o(――→,\s\up7(酶))NADPH＋H＋③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(――→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(――→,\s\up7(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(――――――→,\s\up11(酶),\s\do4(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(――→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量變化光能→電能→ATP和NADPH中活躍的化學能ATP和NADPH中活躍的化學能→糖類等有機物中穩定的化學能聯系①光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應提供NADPH和ATP(ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質)；暗反應為光反應提供ADP、Pi和NADP＋(ADP從葉綠體基質移向類囊體薄膜)；②沒有光反應，暗反應缺乏NADPH和ATP，無法進行；暗反應受阻，光反應因產物積累也不能正常進行。可見，二者相互制約③光合作用的光反應階段產生的ATP只能用于暗反應，不用于其他生命活動過程影響光反應：光照強度和光質影響碳反應：CO2濃度、溫度1.光合作用的強度（又稱光合速率）：光合作用的強度，又稱為光合速率,可以用單位面積葉片在單位時間內進行光合作用釋放的O2量或消耗的CO2量來表示，植物的光合速率不僅受內在因索的控制，還受多種環境因素的影響。2.影響因素-外因光合作用強度eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(影響因素\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(土壤中水分的多少,環境中CO2濃度,溫度的高低,光照的長短和強弱及光的成分))))1．光合作用和有氧呼吸中各種元素的去向(1)C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應))有機物eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do4(第一階段))丙酮酸eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do4(第二階段))CO2。(2)H：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應))NADPHeq\o(→,\s\up7(暗反應))(CH2O)eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do4(第一、二階段))[H]eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do4(第三階段))H2O。(3)O：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應))O2eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do4(第三階段))H2Oeq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do4(第二階段))CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應))(CH2O)。（1）光照強度原理：光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速率加快，產生的NADPH和ATP增多，使暗反應中C3的還原加快，從而使光合作用產物增加。項目生理過程氣體交換生理狀態模型A點只進行呼吸作用吸收O2、釋放CO2AB段呼吸作用＞光合作用（凈光合速率＜0）吸收O2、釋放CO2B點呼吸作用=光合作用（凈光合速率=0）不與外界進行氣體交換B點以后呼吸作用＜光合作用（凈光合速率＞0）吸收CO2、釋放O2應用：溫室大棚中，適當增強光照強度，以提高光合速率，使作物增產。a．陰雨天適當補充光照，及時對大棚除霜消霧。b．陰生植物的光補償點(光合速率等于呼吸速率時的光照強度)和光飽和點(光合速率最大時所對應的最小光照強度)一般都比陽生植物低，注意間作套種時農作物的種類搭配、林帶樹種的配置。（光補償點越低越適應弱光）根據關鍵詞判定真正光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率項目表示方法(單位：g·cm－2·h－1)呼吸速率線粒體釋放CO2量(m1)；黑暗條件下細胞(植物體)釋放CO2量線粒體吸收O2量(n1)；黑暗條件下細胞(植物體)吸收O2量有機物(葡萄糖)消耗量凈光合速率（可能＜0、總小于呼為負值；測量到的是凈光合）細胞(植物體)吸收的CO2量(m2)細胞(植物體)釋放的O2量(n2)植物(葉片)積累的有機物(葡萄糖)量真正(總)光合速率（不可能＜0，算出來的總光合）葉綠體利用、固定CO2量m3或(m1＋m2)葉綠體產生、釋放O2量n3或(n1＋n2)植物(葉綠體)產生的有機物(葡萄糖)量2.真正光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率的內在關系(1)植物綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數值為呼吸速率(A點)。(2)植物綠色組織在有光條件下光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數據為凈光合速率。(3)真正（實際或者總）光合速率＝呼吸速率＋凈（表觀：表面測到的）光合速率。3.光飽和點和補償點的移動問題(1)細胞呼吸對應點(A點)的移動：細胞呼吸增強，A點下移，細胞呼吸減弱，A點上移。(2)補償點(B點)的移動①細胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。②細胞呼吸速率基本不變，相關條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。(3)飽和點(D點)的移動相關條件的改變(如增大光照強度或增大（2）CO2濃度CO2是光合作用的原料，大氣中CO2濃度約為0.03%，基本穩定。原理：CO2影響碳反應階段，制約C3的形成。限制因素，光照強度，酶，色素等。①圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度。②圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。③B點和B′點對應的CO2濃度都表示CO2飽和點。氣孔導度↓→（來源減少）胞間二氧化碳濃度↓→光合速率↓非氣孔因素→（胞間吸收的二氧化碳少，去路減少，含量升高）胞間二氧化碳濃度↑→光合速率↓來源減少的程度比去路減少的程度更大，所以是↓↓應用：在人工溫室栽培時補充室內CO2的濃度，可使一些作物生長加快，增產效果明顯。圖甲為自然環境中一晝夜CO2吸收和釋放變化曲線，圖乙為密閉玻璃罩內CO2濃度與時間關系曲線。圖甲：夏季一晝夜CO2吸收和釋放變化曲線圖乙：密閉玻璃罩內CO2濃度與時間的關系曲線b點：凌晨2～4時，溫度降低，細胞呼吸減弱，CO2釋放減少。c點：有微弱光照，植物開始進行光合作用。cd段：光合速率＜呼吸速率。d點：上午7時左右，光合速率=呼吸速率。dh段：光合速率＞呼吸速率。f點：溫度過高，部分氣孔關閉，出現“光合午休”現象。h點：下午6時左右，光合速率=呼吸速率。hi段：光合速率＜呼吸速率。ij段：無光照，光合作用停止，只進行細胞呼吸AC段：無光照，植物只進行細胞呼吸。AB段：溫度降低，細胞呼吸減弱。CD段：4時后，有微弱光照，開始進行光合作用，但光合作用強度＜細胞呼吸強度。D點：隨光照增強，光合作用強度=細胞呼吸強度。DH段：光合作用強度＞細胞呼吸強度。其