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光合作用和呼吸作用专题复习光合作用和呼吸作用专题复习1.结构基础的比较：叶绿体和线粒体结构基础的比较：叶绿体和线粒体2.光合作用和呼吸作用的过程、意义光合作用和呼吸作用的过程、意义3.两者在生态系统物质循环和能量流动中的作用两者在生态系统物质循环和能量流动中的作用5.光合作用和呼吸相关计算光合作用和呼吸相关计算4.光合作用和呼吸作用限制因素光合作用和呼吸作用限制因素光合作用概述：光合作用概述： 1 1、概念：、概念：2 2、总反应式：、总反应式：6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能光能叶绿体叶绿体 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把，把CO2和和H2O转化成储存能量的转化成储存能量的有机物有机物，并，并释放出释放出O2的过程。的过程。光合作用的反应式：光合作用的反应式：光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O （CH2O）+O*2物质：物质：能量：能量：最基本的物质代谢和能量代谢最基本的物质代谢和能量代谢光合作用的实质光合作用的实质把把CO2和和H2O转变成有机物转变成有机物把光能转变成有把光能转变成有机物中的化学能机物中的化学能基质基质外膜外膜囊状结构囊状结构基粒基粒内膜内膜（酶、色素）（酶、色素）（酶、（酶、DNA）12345叶绿体叶绿体一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构对大多数生物，活细胞所需能量对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是的最终源头是_。太阳能太阳能绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离1、提取的色素原理？、提取的色素原理？2、分离色素的原理？、分离色素的原理？色素能溶解在有机溶剂无水乙醇色素能溶解在有机溶剂无水乙醇各种色素在层析液中的溶解度不同，各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。溶解度大的则在滤纸上扩散的快。1、二氧化硅的作用？、二氧化硅的作用？2、碳酸钙的作用？、碳酸钙的作用？3、加无水乙醇的目的？、加无水乙醇的目的？使研磨更加充分使研磨更加充分防止色素被分解防止色素被分解提取色素：提取色素：称取称取- -剪碎剪碎- -研磨研磨- -过滤（单层尼龙布）过滤（单层尼龙布）溶解色素溶解色素色素的提取和分离色素的提取和分离 纸层析法纸层析法方法步骤方法步骤1、提取色素：称取、剪碎、研磨（碳酸钙、提取色素：称取、剪碎、研磨（碳酸钙二氧化硅二氧化硅 无水乙醇），过滤（单层尼龙布）无水乙醇），过滤（单层尼龙布）2、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液扩散速度太快），画铅笔线扩散速度太快），画铅笔线3、画滤液细线：细、直、齐，重复几次。、画滤液细线：细、直、齐，重复几次。4、分离：用层析液，液面不能淹没滤液细、分离：用层析液，液面不能淹没滤液细一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝类胡萝卜素卜素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(占占1/4)(占占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）滤液细线画的不均匀滤液细线画的不均匀关于色素关于色素种类种类叶叶绿绿素素类类胡胡萝萝卜卜素素胡萝卜素胡萝卜素 叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b功能功能吸收、传递和转化光能吸收、传递和转化光能特性特性不溶于水，只溶解于有机溶剂不溶于水，只溶解于有机溶剂蓝紫光蓝紫光红光红光 蓝紫光蓝紫光叶绿体中的叶绿体中的色素提取液色素提取液四种色素对光的吸收四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光蓝紫光蓝紫光、红光蓝紫光、红光1、树叶为什么是绿色？、树叶为什么是绿色？二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用 绿色植物通过绿色植物通过_，利用，利用_，把把_转化成储存能量的转化成储存能量的_，并释放出，并释放出_的过程。的过程。光合作用的探究历程（光合作用的探究历程（P101102）光能光能叶绿体叶绿体O2有机物有机物CO2和和H2O1939年年鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验（同位素示踪法）（同位素示踪法）结论：光合作用释放的氧全部来自水。结论：光合作用释放的氧全部来自水。美国卡尔文美国卡尔文用用1414C C标记标记1414CO2CO2，供，供小球藻进行光合作用，小球藻进行光合作用，探明了探明了COCO2 2中的中的C C在光在光合作用转化成有机物合作用转化成有机物中的碳的途径，这一中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环途径称为卡尔文循环。糖类糖类CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下植物可以更新空植物可以更新空气气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变把光能转变成了化学能成了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是光合作用的场所是光合作用的场所19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧来自水氧来自水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳来自碳来自COCO2 2叶绿体叶绿体中的色素中的色素分子分子光能光能C52C3ADP+PiATPH2OO2H多种酶参多种酶参加催化加催化酶酶(CH2O)+H2OCO2吸收吸收光解光解能能固定固定还原还原酶酶光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段光合作用的过程光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应反应场所反应场所反应条件反应条件物质变化物质变化能量变化能量变化囊状结构的膜上囊状结构的膜上叶绿体基质叶绿体基质 光照光照 有光无光都可进行有光无光都可进行水分解成水分解成H和和O2CO2 C3有机物有机物ATPADP和和Pi光能光能ATP中活跃中活跃的化学能的化学能ATP中活跃的化学中活跃的化学能能有机物中稳定有机物中稳定的化学能的化学能光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较ADP+Pi ATP暗反应总结：暗反应总结：CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C C3 3的还原：的还原：ATP 、ADP+Pi条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、 ATP和和NADPH中活跃的化学能中活跃的化学能转变转变为为糖类糖类等等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能2C3 三碳糖三碳糖 （或糖类）（或糖类）酶酶NADPH 、ATPC5的再生：的再生：2C3 C5 酶酶 、ATP ADP+Pi光反应阶段暗反应阶段进行进行部位部位条件条件物质物质变化变化能量变能量变化化联系联系叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素和酶光、色素和酶ATPATP、 NADPH NADPH 、多种酶、多种酶光能转换成电能再变光能转换成电能再变 成活跃的化学能成活跃的化学能 （ATPATP、NADPHNADPH中）中）活跃的化学能变成稳活跃的化学能变成稳定的化学能定的化学能 光反应为碳反应提供光反应为碳反应提供NADPHNADPH和和ATPATP碳反应为光反应提供碳反应为光反应提供NADP+和和ADP和和PiCO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶ADP+Pi2C3 C5 酶酶ADP+Pi2C3 三碳糖三碳糖C C3 3的还原的还原：ATP 、C5的再生：的再生： 、ATP酶酶温度温度pH强度强度频率频率浇水浇水Mg2+施肥施肥空气空气中的中的浓度浓度1.光照强度光照强度2. CO2浓度浓度3.温度温度 4.必须的矿质元素必须的矿质元素5.水分水分影响光合作用的因素影响光合作用的因素光光合合作作用用 1.光照强度光照强度光合速率与光强度的关系光合速率与光强度的关系1. 对植物而言，光照对植物而言，光照越强越好吗越强越好吗?2. 请在图上画出阴生请在图上画出阴生植物胡椒光合速率的植物胡椒光合速率的曲线曲线? 10 2010 5 0 5- -放出放出吸收吸收 O2(mg/dm2h)光照强度光照强度 (klx) ABCDEA点：黑暗时，点：黑暗时， 只进行细胞呼吸只进行细胞呼吸区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放CO2O2AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用光合作用小于小于细胞呼吸细胞呼吸O2CO2CO2O2B点：光补偿点，点：光补偿点，光合作用光合作用等于等于细胞呼吸细胞呼吸O2CO2BC1段：强光下，段：强光下，光合作用光合作用大于大于细胞呼吸细胞呼吸O2CO2CO2O2光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用一定范一定范围内温围内温度度吸收或释放量吸收或释放量CO20(2) （温度）（温度）在一定范围内温度对光合作用的影响在一定范围内温度对光合作用的影响2、温度、温度影响影响酶酶的活性的活性光合作用是在光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影的催化下进行的，温度直接影响响 ；B B点表示：点表示： ；BCBC段表示：段表示： ； 酶的活性酶的活性酶酶此温度条件下，光合速率最高此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降超过最适温度，光合速率随温度升高而下降 温室栽培中，温室栽培中，白天可适当提高温度，白天可适当提高温度，夜间适当降低温度，夜间适当降低温度，适当提高昼夜温差，适当提高昼夜温差，从而提高作物产量（有机物积累量）。从而提高作物产量（有机物积累量）。应应 用用b b:CO:CO2 2的补偿点的补偿点c c:CO:CO2 2的饱和点的饱和点acbde（3 3）COCO2 2浓度浓度有机物积累有机物积累1. 如何提高大田和温室如何提高大田和温室中的中的CO2含量含量? CO2浓度浓度在在1%以内以内时，光合速率会随时，光合速率会随CO2浓度的浓度的增高而增高。增高而增高。 农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有机肥。温室中可增施有机肥或使用机肥。温室中可增施有机肥或使用CO2发生器等。发生器等。2. 请在图上画出更弱光请在图上画出更弱光强度下光合速率的曲线强度下光合速率的曲线?CO2浓度浓度光合速光合速率率 0AB光合速率的日变化光合速率的日变化:n两个时间段为何光合速率不同？两个时间段为何光合速率不同？H H2 2OO是光合作用的原料。在一定范围内是光合作用的原料。在一定范围内,H,H2 20 0越多，光越多，光合速率越快，但到合速率越快，但到A A点时，即点时，即H H2 2OO达到饱和时，光合达到饱和时，光合速率不再增加。速率不再增加。 （4 4）水分水分NN：P P：磷脂、：磷脂、K K：MgMg： （5 5）矿质元素：）矿质元素：BACKCO2吸吸收收量量CO2释释放放量量ABCD光照强度光照强度25 0.1CO225 0.2 CO235 0.1 CO24.AC段限制光合作用的主要因素是段限制光合作用的主要因素是光照强度光照强度3.如果缺乏如果缺乏Mg元素元素B点（左移、右移）点（左移、右移）右移右移5.CD段限制光合作用的主要因素是段限制光合作用的主要因素是温度、温度、 CO2浓度浓度1.B点的含义是点的含义是 : 光合作用强度和呼吸作用强度相等光合作用强度和呼吸作用强度相等2.A点叶肉细胞中产生点叶肉细胞中产生ATP的细胞器有的细胞器有 线粒体线粒体例例1：左图表示植物有：左图表示植物有关生理作用与环境因素关生理作用与环境因素的关系，请回答：的关系，请回答： 光合作用的场所只能是叶绿体吗？光合作用的场所只能是叶绿体吗？ 蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。光合作用。概念：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所概念：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用释放的能量来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量提高农作物产量的措施：提高农作物产量的措施：延长光合作用时间：延长光合作用时间：增加光合作用面积：增加光合作用面积：增加光能利用率增加光能利用率提高光合作用效率提高光合作用效率控制光照强弱控制光照强弱控制光质控制光质控制控制CO2供应供应控制必需矿质元素供应适时适量施肥控制必需矿质元素供应适时适量施肥提高复种指数提高复种指数温室中人工光照温室中人工光照合理密植合理密植间作套种间作套种通风透光通风透光在温室中施有机肥，在温室中施有机肥，使用使用COCO2 2发生器发生器阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物提高农作物光合强度的措施：提高农作物光合强度的措施： 注意多用一些适当、适量、合理等字眼注意多用一些适当、适量、合理等字眼1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提高、适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、适当提高温度、适当提高温度5 5、适当增加植物体内的含水量、适当增加植物体内的含水量6 6、适当增加矿质元素的含量、适当增加矿质元素的含量2 2、合理密植、合理密植O O2 2的产生量的产生量COCO2 2的消耗量的消耗量光合作用光合作用C C6 6H H1212O O6 6产生量产生量光合速率，通常以吸收光合速率，通常以吸收COCO2 2mg/hmg/h* *cmcm2 2表示表示真正光合速率真正光合速率= = 净净( (表观表观) )光合速率光合速率+ +呼吸速率呼吸速率光合作用的计算：光合作用的计算：间间 作作n一茬一茬有两种或两种以上生育季节相近的有两种或两种以上生育季节相近的作物，在同一块田地上成行或成带（多作物，在同一块田地上成行或成带（多行）间隔种植的方式。公元行）间隔种植的方式。公元6世纪世纪齐民齐民要术要术叙述了桑与绿豆或小豆间作、葱叙述了桑与绿豆或小豆间作、葱与胡荽间作的经验。与胡荽间作的经验。套套 作作 n在前季作物生长后期的株在前季作物生长后期的株 、 行或畦间播行或畦间播种或栽植后季作物的种植方式。套作的种或栽植后季作物的种植方式。套作的两种或两种以上作物的共生期只占生育两种或两种以上作物的共生期只占生育期的一小部分时间，是一种解决前后季期的一小部分时间，是一种解决前后季作物间季节矛盾的复种方式作物间季节矛盾的复种方式 。主要方式。主要方式有：小麦套玉米或再套甘薯或大白菜；有：小麦套玉米或再套甘薯或大白菜；轮 作 n在同一块田地上有顺序地在同一块田地上有顺序地在季节间在季节间和年度间轮换种植和年度间轮换种植不同作物，是用地不同作物，是用地养地相结合的一种生物学措施。有利养地相结合的一种生物学措施。有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害；能有效地改善土壤的理化性状，草害；能有效地改善土壤的理化性状，调节土壤肥力。调节土壤肥力。 光合作用相对强度的三种表示方式：光合作用相对强度的三种表示方式：2释放释放量；量；C2吸收量；植物质量（有机物）增加吸收量；植物质量（有机物）增加量。量。这株植物在光下这株植物在光下1小时光合作用共产生小时光合作用共产生 克葡萄糖克葡萄糖该叶片在该叶片在10、5000勒克斯的光照条件下，勒克斯的光照条件下，每小时光合作用所产生的氧气量是每小时光合作用所产生的氧气量是 mg.。则。则1小时积累的葡萄糖是小时积累的葡萄糖是 克。克。1 1、看文字、看文字在在25条件下，这株植物在充分光照下条件下，这株植物在充分光照下1小时总共制造小时总共制造葡萄糖葡萄糖 克。克。总光合量总光合量总光合量总光合量净光合量净光合量总光合量总光合量有关光合作用与呼吸作用的常用有关光合作用与呼吸作用的常用词语的含义词语的含义：葡萄糖的葡萄糖的“制造制造”、“生产生产”、“合成合成”、“生成生成”、“产生产生”葡萄糖的葡萄糖的“积累积累”、“净生产量净生产量” 二氧化碳或氧气的二氧化碳或氧气的“减少量减少量”、“增加量增加量” “黑暗或夜晚黑暗或夜晚”“光照或白天光照或白天”总光合量总光合量净光合量净光合量净光合量净光合量呼吸量呼吸量既有光合又有呼吸既有光合又有呼吸嵴嵴内膜内膜外膜外膜基质基质 （ DNA、酶酶）1234线粒体线粒体酶酶C3H6O3 +能量能量CO2H能量能量H能量能量H2O酶酶能量能量酶酶O2H2O葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸酶酶线粒体线粒体C2H5OH + CO2 +能量能量酶酶细胞质基质细胞质基质呼吸作用C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量能量酶酶C6H12O6酶酶2C2H5OH + + 2CO2 + + 能量能量（酒精）（酒精）( (高等植物高等植物) )C6H12O6酶酶2C3H6O3 + + 能量能量（乳酸）（乳酸）( (高等动物和人、马铃高等动物和人、马铃薯块茎、甜菜块根等）薯块茎、甜菜块根等）呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用生产者（植物）生产者（植物）消费者消费者分解者分解者呼吸作用呼吸作用光能光能热能热能化学能化学能CO2CO2有机物有机物无无机机环环境境无无机机环环境境生物群落生物群落 四、影响细胞呼吸的因素？n温度：nO2 ：nH2O：nCO2 ：从化学平衡角度分析，从化学平衡角度分析， CO2浓度增加，呼浓度增加，呼吸速率下降吸速率下降 影响酶活性从而影响呼吸作用影响酶活性从而影响呼吸作用 影响细胞呼吸的方式影响细胞呼吸的方式各种化学反应都是在水中进行的，自由水含各种化学反应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢加强量增加，代谢加强 COCO2 2 释放总量释放总量 5 10 15 20 25 30 氧气浓度（氧气浓度（%）COCO2 2的的释释放放速速率率无氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸 为了有利于贮藏蔬菜或水果，贮藏室内的氧为了有利于贮藏蔬菜或水果，贮藏室内的氧气浓度应调节到气浓度应调节到 ,采取这一措施的理由是采取这一措施的理由是 。这时植物组织有氧呼吸强度很低而无氧呼吸又这时植物组织有氧呼吸强度很低而无氧呼吸又被抵制，果蔬内有机物消耗最少被抵制，果蔬内有机物消耗最少5 %如何降低氧如何降低氧的浓度？的浓度？酵母菌的呼吸酵母菌的呼吸应用：应用：3 3、贮藏种子，、贮藏种子，2 2、贮藏蔬菜和水果，、贮藏蔬菜和水果，1 1、中耕松土，、中耕松土，4 4、把植物体下部变黄的枝叶去掉，、把植物体下部变黄的枝叶去掉，5 5、稻田定期排水，、稻田定期排水，6 6、伤口包扎、伤口包扎低温、低氧、湿度适中低温、低氧、湿度适中低温、干燥、低氧低温、干燥、低氧减少养分的消耗，使有机物向人们需要的器官积累减少养分的消耗，使有机物向人们需要的器官积累保证根的正常呼吸作用，促进矿质元素的吸收保证根的正常呼吸作用，促进矿质元素的吸收避免根的无氧呼吸（烂根）避免根的无氧呼吸（烂根）防止厌氧菌的感染防止厌氧菌的感染