细胞的能量供应和利用

1、必修 i 分子与细胞细胞的能量供应和利用第五章细胞的能量供应和利用一、本章知识结构作用作用和本质实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解本质酶高效性专一性特性探究：影响酶活性的条件作用的条件较温和分子结构的特点atpatp 和 adp 的转换细胞的能量atp 的利用有氧呼吸：场所、过程、概念供应和利用细胞呼吸 无氧呼吸：场所、过程、概念细胞呼吸原理的应用种类色素作用捕获光能的色素和结构实验：绿叶中色素的提取和分离光合叶绿体的结构作用光合作用的探索历程光合作用的原理的应用光合作用的原理和应用化能合成作用光合作用的过程二、新课程标准3、影响酶活性的因素。4、简述 atp的化学组成和特点1、说明酶在代谢

2、中的作用。5、写出 atp的分子简式2、探究影响酶活性的因素。6、解释 atp在能量代谢中的作用3、解释 atp在能量代谢中的作用7、细胞呼吸的过程及原理4、说明细胞呼吸，探讨其原理及应用8、细胞呼吸原理在生产和生活中的应用5、探究酵母菌的呼吸方式9、探究酵母菌的呼吸方式6、说明 光合作用的认识过程10、说出光合作用的认识过程7、叶绿体中色素的提取和分离11、概述光合作用的过程8、研究影响光合作用速度的环境因素12、说明叶绿体的结构和功能三、预测新课标高考热点13、说出叶绿体中色素的种类和作用14、叶绿体中色素的提取和分离1、酶的化学本质15、研究影响光合作用速率的环境因素2、酶在细胞代谢中的

3、作用16、熟练掌握有关光合作用的计算- 33 -高中总复习新课标生物知识清单清单一三降低化学反应活化能的酶一、知识结构细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应具有催化作用酶的作用活化能：分子从常态转变为易发生化学反应的活跃态所需要的能量同无机催化剂相比，催化效率更高，原因：酶降低活化能的作用更显著。绝大多数酶是蛋白质酶的本质少数种类的酶是rna控制变量的概念：实验过程中可以变化的因素酶自变量：人为改变的因素变量类型因变量：随着自变量的变化而变化的因素无关变量： 自变量外， 实验过程中存在的其他一些对实验结果造成影响的可变因素酶的概念：活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白

4、质其催化效率是无机催化剂的1071013 倍酶高效性意义：使细胞代谢快速而高效的进行的每一种酶只能催化一种或是一类化学反应特专一性意义：使细胞代谢能有条不紊的进行性需要适宜的反应的条件：如适宜的温度、ph 等条件二、要点精析【要点一】酶的化学本质1、美国科学家萨姆纳也认为酶是蛋白质。在1926 年的一天清晨惊喜地发现在用丙酮作溶剂的提取液中出现了结晶这说明提取物达到了一定的纯度。这种结晶溶于水后能够催化尿素分解成氨和二氧化碳。然后他又用多种方法证明脲酶是蛋白质。后来，科学家又相继获得胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这此酶都是蛋白质。20 世纪 80 年代美国科学家切赫和奥特曼发现少数r

5、na 也具有生物催化功能。【画龙点睛】酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。其中，绝大多数酶是蛋白质。少数的酶是rna 。2、生物体的细胞中每时每到都进行着许多化学反应，这些化学反应都是些极其复杂的生化反应，在实验室条件下模拟这些反应如果没有酶的参与，改用无机催化剂替代，即使在高温、高压下其反应速率比细胞内也要缓慢得多。酶是怎样起催化作用的呢？(1)活化能： 在一个化学反应体系中反应开始时， 反应物 (s) 分子的平均能量水平较低为“常态”。在反应的任何瞬间， 反应物中都有部分分子具有了比常态更高些的能量，高出的这部分能量称为活化能，使这些分子进入“活化态”(过渡态 )这时就能形成或打

6、破一些化学键，形成新的物质产物(p)。即- 34 -必修 i 分子与细胞细胞的能量供应和利用s 变为 p。这些具有较高能量处于活化态的分子称为活化分子；反应物中这种活化分子愈多反应速率就愈大。活化能的定义是分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。(2)酶的催化机理： 催化剂，包括酶在内 能降低化学反应的活化能， 如图所示由于在催化反应中 只需较少的能量就可使反应物进人“活化态” ，所以和非催化反应相比活化分子的数量太大增加从而加快了反应速率。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，例如h2 o2 的分解当没有催化剂时需活化能 l 8000 卡/克分子，用胶志钯作催化剂时只需

7、活化能 11170 卡/克分子，而当用过氧化氢酶催化时活化能下降到 2000/ 克分子。所以酶的催化效率更高。【画龙点睛】酶对生物化学反应具有催化作用的根本原因在于酶可以降低活化一个反应所需要的能量，即使是一个放能反应，在它放出能量之前，也存着化学反应启动的能量障碍因为新的化学键形成之前存在着必须首先断开键，这就是“能障”。用于克服能障、启动反应进行所需要的能量就是“活化能”，而酶恰好可以降低化学反应所需要的活化能。【要点二】酶催化作用的特点生物体内的各种化学反应，几乎都是在酶的催化下完成的。酶作为生物催化剂，与一般无机催化剂既有共同之处，也有其独特的特点。1、酶具有一般催化剂的特性。【画龙点

8、睛】(1)能显著降低反应的活化能提高反应速率缩短到达平衡所用的时间,但不改变反应的方向和平衡常数。(2)反应前后，酶的性质和数量不变。2、酶具有一般催化剂所不具备的特性。(1)高效性，指催化效率很高使得反应速率很快；(2)专一性，任何酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；(3)酶的作用条件较温和，一般催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力，而酶较其他催化剂更加脆弱，更易失去活性。强酸、强碱、或温度过高会使酶的空间结构遭到破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。【画龙点睛】 0左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间

9、结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。但在高温下酶的空间结构遭到破坏而失去活性。(4)多样性，指生物体内具有种类繁多的酶。【要点四】影响酶的作用的因素酶促反应受到多种因素的影响，这些因素既包括酶的浓度等内部因素，也包括温度、ph 等外部因素。1、温度对酶促反应的影响：酶促反应在一定温度范围内反应速度随温度的升高而加快；但当温度升高到定限度时，有适宜的温度下可以恢复。在一定条件下 每一种酶在某一定温度时活力最大这个温度称为这种酶的最适温度。【画龙点睛】温度对酶促反应的影响可以如右图所示。- 35 -高中总复习新课标生物知识清单2、 ph 对酶促反应的影响：每一种酶只能在一定限度的ph 范

10、围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。(过酸或碱会使酶的分子结构遭到破坏而失去活性 )，在一定条件下，每种酶在某一定ph 的活力最大这个ph 称为这种酶的最适 ph【画龙点睛】 ph 对酶促反应的影响如图所示。3、酶浓度对酶促反应的影响：在底物充足其他条件固定的条件下应应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时酶促反应速率与酶浓度成正比。【画龙点睛】酶浓度对酶促反应的影响如图所示。4 、底物浓度对酶促反应的影响：在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比，在底物浓度较高时底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大且达到一

11、定限度时，反应速率达到一个最大值此时即使冉增加底物浓度，反应速率也几乎不再改变。【画龙点睛】底物浓度对酶促反应的影响如图所示。【要点五】在探究影响酶活性的条件实验中的注意事项1、制备的可溶性淀粉液定要冷却后才能使用，如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验，就会因温度过高而破坏淀粉酶的活肚。2、淀粉酶的来源不同其最适温度也不定相同，在保温时必须加以考虑。市售的淀粉酶的最适温度一般在 60左右，唾液淀粉酶的最适温度在 37。3、在探究温度对酶活性影响时对照组加人等量的反应物如2 ml 可溶性淀粉后要先放人不同环境 5min 使反应物达到所处不同环境的温度然后再加新鲜酶液摇匀维持 5min 否则若加入

12、酶后再放入不同温度的环境中由于酶的高效性在升温或降温的过程中已把反应物给分斛了会造成错觉。4、关于 ph 对酶活性影响实验中操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸 )然后再加入反应物如可溶性淀粉液。不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样可以防止反应物在酶的作用下水解，方可证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。如果改变顺序则会影响效果。此实验中要注意保持酶在最适温度下发挥作用排除温度对酶活性的影响变量只有ph 的不同。【画龙点睛】设计对照实验时，很重要的一点是遵循“单一变量”原则，至于让哪个因素成为变量，要根据实验目的而定。- 36 -必修 i 分子与细胞细

13、胞的能量供应和利用清单一四细胞的能量通货atp一、知识结构atp 分子中atp 是三磷酸腺苷的英文名称的缩写，结构简式为a ppp，其中 a 代表腺苷， p具有高能磷代表磷酸， 代表高能磷酸键。 atp 水解指 atp 分子中高能磷酸键的水解。释放能量酸键多达 30.54kj/mol 。所以说 atp 是细胞内的一种高能磷酸化合物1、atp 分子中远离 a 的那个高能磷酸键很容易水解，形成adp 和 pi，同时释放能atpatp 与 adp量，同样 adp 可以接受能量与pi 结合，重新形成atp ；这种相互转化时刻不停发生酶 1可以想到转并且处于动态平衡之中，反应式： adppi能量atp2

14、、动物、真菌和大多数细菌产生atp 的过程是呼吸作用酶 2化绿色植物产生 atp 的过程则是呼吸作用和光合作用细胞绝大多数需要能量的生命活动都是由atp 直接提供的，吸能反应总与atp 的水atp 的利用解反应相联系，放能反应总与atp 的合成相联系。即能量atp 通过吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把atp 比喻成细胞内流通的能量“通货”二、要点精析【要点一】 atp 的结构atp 是生物体内一种重要的高能磷酸化合物是生命活动的直接能源 atp 的这种功能是与atp 的结构密切相关的。【画龙点睛】atp(三磷酸腺苷 )是腺嘌呤核苷的衍生物可以看成是含三个磷酸根的腺嘌呤核苷酸，

15、其构式如图所示。atp 的结构简式： a p p p。其中a 代表腺苷， t 代表三个， p 表示磷酸所以称之为三磷酸腺苷。对于所有的细胞来说，几乎都是用atp 作为直接能源的凡是不能单独由酶催化的化学反应，几乎都要由atp 供给能量，使化学反应能够顺利进行。【要点二】 atp 和 adp 的相互转化adp 是二磷酸腺苷的英文名称缩写，分子式可简写成a p p。从分子简式中可以看出adp 比atp 少了一个磷酸基团和个高能磷酸键。atp 的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下atp 分子中远离 a 的那个高能磷酸键很容易水解于是远离a 的那个 p 就脱离开来形成游离的pi(磷酸 ) 同时，储存

16、在这个高能磷酸键中的能量释放出来，atp 就转化成adp 这个过程通常称为atp 的水解。 atp水解时释放出的能量，可直接用于各项生命活动如细胞分裂、根细胞通过主动运输从土壤中吸收矿质元和肌肉收缩等。atp 是新陈代谢所需能量的直接来源，也可以说atp 是生物新陈代谢中的直接能源- 37 -高中总复习新课标生物知识清单物质。在有关酶的催化作用下adp 可“接受能量，同时与一个游离的pi 结合，重新形成at p。对细胞的正常生活来说atp 与 adp 的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。【画龙点睛】 atp 与 adp 的相互转变可能下列反应式表示酶 1adppi能量atp

17、酶 2有人认为 atp 与 adp 的相互转变关系是一种可逆反应理由是存在可逆符号“”。根据化学中讲到的可逆反应特点：无论正逆反应都能在同一条件下同时进行可知，可知上述反应不是可逆反应，原因是：从反应条件上看：atp 的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶而atp 的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶，由酶的专一性可知上述反应的条件是不相同的。从 atp 合成与分解的场所上看：atp 合成的场所所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而atp 分解的场所有细胞膜(供主动运输消耗的能量)、叶绿体基质(将 atp 中的能量释放出来储存在合成的有机物中 )、细胞核 (dna 复制和 rna

18、 合成所消耗的能量 ) 等。因此，其合成与分解的场所不尽相同。显然上述反应并不是同时进行的。从能量上看： atp，水解的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各种生命活动利用不能再由 pi 和 adp 形成 atp 而储存；而合成 atp 的能量主要是有机物中的化学能和太阳能，因此，反应的能量来源是不同的；反应中的能量流向是不可逆的。综上所述， atp 和 adp 的相互转化是不可逆的。体内的过程应判断为“物质是可逆的能量是不可逆的，且酶也是不相同的” 。【要点三】 atp 中能量的利用生物体内能量的转化和传递过程，atp 是一种关键的物质。atp 是生物体内直接提供可利用能量的物质，

19、是细胞内能量转换的“中转站”。各种形式的能量转换都是以atp 为中心环节的。生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在因此atp 中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。【画龙点睛】这些能量形式主要有以下几种：1、机械能。生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动都在做功所消耗的就是atp 水解释放出的能。例如纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等。2、电能。生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流所消耗的就是电能。电能也是由atp 所提供的能量转换而来的。3、渗透能。如细胞的主动运输逆浓度梯度做功消耗的能量叫做渗透能渗透能也是

20、来自atp。4、化学能。生物体内物质的合成需要化学能小分子物质合成大分子物质时必须有直接或间接的能量供应。另外物质在分解的开始阶段也需要化学能来活化能量较高的物质。在生物体的物质代谢中可以说到处都需要由atp 转换的化学能来做功。5、光能。如萤火虫用于发光的能量仍然直接来源于atp6、热能。生物体内的热能来源于有机物的氧化分解。大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只有小部分热能用于维持细胞或恒温动物的体温。通常情况下热能的形式往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品。- 38 -必修 i 分子与细胞细胞的能量供应和利用【要点四】生物体生命活动与能源物质、主要能源物质、储存能源物质、直接能源物

21、质和最终能量来源的关系细胞内的生命活动有很多是需要消耗能量的，源源不断的能量供应是生命活动得以顺利进行的前提条件之一。【画龙点睛】糖类，脂质和蛋白质等有机物中含有大量的能量，都可作为能源物质氧化分解释放能量，供生命活动的需要。其中糖类是细胞和生物体的主要能源物质，脂肪是生物体内储存能量的主要物质。但是这此有机物中的能量不能直接用于各项生命活动，它们在细胞中被逐步氧化分解释放出来，其中一少部分能量用于合成直接能源物质atp 后才能供细胞各项生命活动利用，大部分能量以热能的形式散失掉了。 糖类等有机物中的能量几乎全部来自绿色植物通过光合作用固定的太阳能，所以太阳能是细胞和生物体生命活动的最终能量来

22、源。- 39 -高中总复习新课标生物知识清单清单一五细胞呼吸一、知识结构概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产生，释放能量并生成atp 的过程场所：细胞质基质和线粒体条件：需要氧气反应式：细胞呼吸有氧呼吸第一阶段： c6h 12o6酶4h 能量（少） 2 丙酮酸第一阶段场所：细胞质基质酶6co2 20h +能量（少）第二阶段： 2 丙酮酸 6h2o过程：第二阶段场所：线粒体第三阶段： 24h6o2酶 12h2o 能量（大）方式第三阶段场所：线粒体场所：细胞质基质条件：不需要氧气第一阶段： c6h 12o6酶4h 能量（少） 2 丙酮酸第一阶段场所：细胞质基质2c2 h

23、5 oh +co2 + 能量（少）过程：酶第二阶段：2 丙酮酸第二阶段场所：细胞质基质2c3 h6 o3 + 能量（少）无氧呼吸产物为：酒精和 co2反应式： c6h 12o6酶co 2 能量（少） 2c 2h 5oh类型：产物为：乳酸反应式： c6h 12o6酶能量（少） 2c 3h 6o3酒精发酵：微生物产生酒精的无氧呼吸发酵：乳酸发酵：微生物产生乳酸的无氧呼吸二、要点精析【要点一】有氧呼吸和无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸第一阶段酶酶c6 h12o6 2 丙酮酸 4h 能量（少）c6h12o6 2 丙酮酸 4h 能量（少）场所：细胞质基质场所：细胞质基质酶第二阶段2 丙酮酸 6h2o 6c

24、o2 20h+ 能量少酶2c2h 5oh +co2 + 能量（少）场所：线粒体2 丙酮酸酶2c3h 6o3 + 能量（少）第三阶段24h 6o2 12h 2o 能量（大）- 40 -必修 i分子与细胞细胞的能量供应和利用场所：线粒体场所：细胞质基质总反应式c6h 12o6 6o2酶c6 h12o6酶 6h 2o 6co2 2c2h5oh co2能量（少）12h2o 能量c6 h12o6酶 2c3h6o3 能量（少）释放能量释放大量能量（合成38 个 atp）释放少量能量（合成2 个 atp）【画龙点睛】 (1)有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段完全相同。(2)有氧呼吸的第二阶段和第三阶段都在线粒体中

25、进行，第二阶段有水参与， 第三阶段有水生成， 第三阶段产生能量最多。无氧呼吸全过程均在细胞质基质中进行。(3)无氧呼吸由丙酮酸转变成酒精或乳酸的过程必须在缺氧的条件下，有h 作还原剂。(4)高等动物无氧呼吸的产物是乳酸；高等植物无氧呼吸的产物主要是酒精和co2 某些器官的无氧呼吸的产物是乳酸如最米胚和马铃薯的块茎。(5)由于无氧呼吸一方面释放出的能量少，另一方面产生的酒精或乳酸对原生质有毒害作用所以不论植物还是动物都不能长时间地进行无氧呼吸。(6)有氧呼吸较无氧呼吸释放的能量多，能量的利用率，前者为l 16l 2870=40.5 ，后者为 61.08 196.653l 。【要点二】探究酵母菌细

26、胞呼吸的方式酵母菌是种单细胞真菌在有氧和无氧的条件下都能生存属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物来确定酵母菌细胞呼吸的方式。co2 可使使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中co2 的产生情况。 橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(俗称酒精 )发生化学反应变成灰绿色，从而检测酒精的产生。【画龙点睛】微生物在进行无氧呼吸时，有的产生酒精，如：酵母菌；有的产生乳酸如：乳酸菌。高等植物在水淹的情况下，可以进行无氧呼吸产生酒精和二

27、氧化碳酒精对植物有毒害作用，这是长期水淹容易造成植物死亡的原因之一。有些植物组织进行无氧呼吸时也能产生乳酸，如：马铃薯块茎、甜菜块根等。应特别往意的是高等动物和人在进行无氧呼吸时只能产生乳酸。【要点三】影响细胞呼吸的因素1、内因遗传因索(决定呼吸酶的种类和数量)不同的植物呼吸速率不同；同一植物不同发育时期呼吸速率不同；同植物不同器官呼吸速率不同，阴生植物大于阳生植物， 幼苗期大于成熟期， 生殖器官大于营养器官。2 外因环境因素(1 温度温度之所以能影响呼吸速率主要是影响呼吸酶的活性。在最低点与最适点之间，呼吸速率总是随温度的升高而加快。 超过最适点， 呼吸速率则会随着温度的升高而下降。如图所示

28、：- 41 -高中总复习新课标生物知识清单【画龙点睛】一般说来，接近0时，植物的细胞呼吸进和得很慢，但有些植物的最低温度可以低于 10。细胞呼吸的最适温度一般在25 35之间。 细胞呼吸的最高温度一般在35 45之间，最高温度在短时间内可使呼吸速率较最适温度的要高但时间较长后，细胞呼吸就急剧下降，这主要是由于在高温下蛋白质和酶容易变性失活。(2)o2 浓度： o2 浓度为零时无氧呼吸最强有氧呼吸速率为零。随o2 浓度的增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强当o2 浓度达到一定值后，随o2 浓度增大有氧呼啦不再加强(受呼吸酶数量的影响 )。如右图所示：【画龙点睛】短时间的无氧呼吸和局部的无氧

29、呼吸(如透气不良的果实内部 )对生物的伤害并不大但无氧呼吸时间过长，生物体就会受到伤害。 其原因主要有三个方面：植物的无氧呼吸产生的酒精使细胞质的蛋白质变性从而引起酒精中毒。 动物体无氧呼吸产生的乳酸过多，则会引起血液中 ph 的变化。因为无氧呼呼对能量的利用率很低 生物要维持正常的生理需要就要消耗过多的有机物这样生物体内的养料就耗损过多；没有丙酮酸氧化过程 许多由这个过程中间产物形成的物质就无法继续完成。如作物因水涝灾害死亡主要原因就在此。(3)二氧化碳二氧化碳是细胞呼吸的最终产物当外界环境中的二氧化碳浓度增加时，呼吸速率便会减慢。这个原理可用于贮藏水果和蔬菜。(4)含水量在一定范围内细胞呼

30、吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。细胞内自由水的含量越高呼吸速率越大。3、在实际中的应用(1)中耕松士、合理灌溉、带土移栽等都是为了保证根细胞正常的呼吸。(2)粮油种子的贮藏必须干燥、低温，目的是为了降低呼吸作用，减少有机物的消耗。(3)果实、蔬菜的保鲜措施中，低温、增加空气中co 2 的浓度等目的是通过减弱细胞呼吸，延缓老化。(4)在农业生产中，为了使有机物向着人们需要的器官积累，常把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分的枝叶去掉使光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。【要点四】光合作用与细胞呼吸的比较从反应式看，光合作用与呼吸作用看似是两个简单的逆转，其实它们是

31、两个截然不同的生理过程项目光合作用有氧呼吸生物绿色植物大部分生物细胞叶肉细胞所有活细胞区别叶绿体线粒体、细胞质基质场所条件光、色素、酶氧气、酶- 42 -必修 i 分子与细胞细胞的能量供应和利用物质变化无机物有机物有机物无机物h 2oco2 c6h 12o6c6h 12o6 h 2o co2能量变化光能 atp有机物中化学能有机物中化学能 atp+热能光合作用为呼吸作用提供物质基础有机物和氧气。联系呼吸作用为光合作用提供能量和co2【画龙点睛】绿色植物在有光、无光时都要进行细胞呼吸。细胞呼吸强度与温度有关，与光无关。绿色植物在光下同时进行光合作用和细胞呼吸。比较光合作用和细胞呼吸强度大小可分为

32、三种情况：(1)当光合作用强度大于细胞呼吸强度时， 表现为植物从外界吸收co2 放出 o2 即环境中 co2 减少o2增加，植物光合作用利用的co2 量是植物从外界吸收的co 2 量与细胞呼吸放出的 co2 的量的和光合作用产生的 o2 量是植物释放到外界的o2 量与细胞呼吸消耗的 o2 量之和。如图 1。(2)当光合作用强度等于细胞呼吸强度时， 环境中 o2 和 co2 的量设有变化，植物光合作用吸收的co 2量等于细胞呼吸释放的 co 2 量，光合作用放出的 o2 量，等于细胞呼吸吸收的o2 量如图 2。(3)当光合作用强度小于细胞呼吸强度时，表现为植物从外界吸收o2放出 co2即环境中o

33、2 减少 co 2 增加植物细胞呼吸消耗的o2 量是植物从外界吸收的 o2与光合作用产生 o2 的和，如图 3。co2 o2植叶绿体植叶绿体植叶绿体物co2 o2物co2 o2物co2 o2体线粒体体线粒体体线粒体（图 1）（图 2）co2 o2（图 3）- 43 -高中总复习新课标生物知识清单清单十六光合作用一、知识结构类胡萝卜素 (含量约占1/4) ：胡萝卜素 (最上带呈橙黄色)、叶黄索 (上数第二带呈黄色)绿叶中色素：叶绿素 (含量约占3/4)：叶绿索a(上数第三带呈蓝绿色)、叶绿素b(最下带呈黄绿色)叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收红橙光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。因为

34、对绿光吸收最少，绿光做反射出来，所以叶片呈现绿色叶绿体一般呈椭球形或球形；在电子显微镜下可以看到其外表有双层膜，内部有许多类囊体 (由圆饼状囊状结构构成) 组成的基粒，基粒之间充满基质；吸收光能的各种叶绿体的结构：色索分布在类囊体的薄膜上叶绿体具有大量基粒和类囊体的意义在于：极大的扩展了受光面积。概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放氧气的过程。1、 1771 年，英国科学家普利斯特利，证实植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而污染的空气2、 1779 年，荷兰科学家英格豪斯，做实验发现普利斯特利的实验只有在光照射下才能成功，植光 合物只

35、有绿叶才能更新污染的空气，植物在光下放出氧气，吸收二氧化碳作 用3、1845 年，德国科学家梅耶根据能量转换和守恒定律指出植物进行光合作时，把光能转化为化学能储存起来的 探4、 1 864 年，德国科学家萨克斯做实验成功地证明光合作用的产物除了氧气外还有淀粉。究 历其实验中将绿叶放暗处放置儿小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质程：光 5、 1939 年美国科学家鲁宾和卡门利用同位素示踪法有力地证明了光合作用释放氧气来自水合6、20 世纪 40 年代，美国科学家卡尔文等用小球藻进行实验，最终探明co 2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。作光用反应式： co2 +

36、h 2o (ch 2 o) + o2叶绿体反应场所：类囊体的薄膜概念：光合作用第一阶段中的化学反应，必须有光才能进行光光合色素吸收光能的用途一是：将水分解成氧气和h ，光合作反二是：在有关酶的作用下，促成adp 和 pi 发生化学反应，形成atp光反应为暗反应提供 h 和 atp用的过应程暗概念：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行反应场所：叶绿体基质co 2 的固定： co 2 与植物体内的c5 结合， co2 固定形成的 c3 在有关酶的作用下接受 atp反提供的能最，被h还原为糖类或c5应光反应与暗反应的关系是：两者在光合作用过程中既有区别又紧密联系，缺一不可。光合作用原理的

37、应用环境因素对光合作用的影响光合作用的强度是：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量提高光合作用强度的措施：控制光照强度和温度的高低、适当增加作物环境中co 2 浓度影响光合作用的因素：光照强度、光质、co 2 浓度、水、温度、无机盐等光合作用的强度可用：测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。将叶片置于注射器内处理的目的：使气体逸出，小叶片上浮是因为：光合作用产生了o2- 44 -化能合成作用必修 i 分子与细胞细胞的能量供应和利用概念：微生物利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量制造有机物的合成作用举例：硝化细菌二、要点精析【要点一】绿叶中色素的种类和作用叶绿体中的色

38、索具有吸收、传递、转化光能的作用。有关情况列表如下项目色素颜色吸收光谱定性滤纸上显现的对光的作用色素层析图谱叶绿素叶绿素 a蓝绿色红光第三带呈 蓝绿色吸收传递转化叶绿素 b黄绿色蓝紫光第四带呈黄绿色吸收传递类胡萝胡萝卜素橙黄色蓝紫光第一带呈橙黄色吸收传递卜素叶黄素黄色蓝紫光第二带呈黄色吸收传递【画龙点睛】因为叶绿索对绿光吸收是少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。【要点二】光合作用的过程光合作用的过程，按其是否需要光，将其划分为光反应和暗反应两个阶段。在光下二者同时进行，暗处只能进行暗反应。二者既有区别又有相互联系，( 如下表所示 )。实质光能转换为化学能，并放出 o2同化 co2 形成有机物

39、时间短促，以微秒计较缓慢条件需叶绿素、光、酶不需叶绿素和光需要多种酶场所在叶绿体内囊状结构的薄膜上进在叶绿体内的基质中进行物质转化光能co 2 固定： co 2+c5 2c 32h 2o 4h+o 2光能atp hadp+pi atpco 2还原： 2c3 (ch2 o)+c 5酶酶能量转换光能电能活跃化学能，并储存在atp atp中活跃的化学能(ch 2o) 中稳定的中化学能关系光反应为暗反应提供还原剂h 、能量 atp；暗反应为光反应提供adp 和 pi。没有光反应，暗反应无法进行没有暗反应，有机物无法合成。【画龙点睛】光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能

40、量转化的完成阶段。二者是光合作用全过程的两个阶段是相辅相成的，是缺一不可的整体。光合作用的总反应式光co 2 + h 2o (ch2o) + o 2叶绿体光6co2 + 12h 2o c6 h12o6 + 6o2 + 6h 2o叶绿体- 45 -高中总复习新课标生物知识清单【要点三】叶绿体中色素的提取和分离1、实验成功的关键(1)叶片要新鲜、颜色要深绿。(2)滤液收集后要及时用棉塞将试管口塞紧以免滤液挥发。(3)滤液细线不仅细、直，而且含有比较多的色素(可以重复画二三次)。(1)滤纸上的滤液细线不能浸入层析液中。【画龙点睛】本实验中的注意事项（ 1）本实验的实验材料最好不要选择菠菜叶由于菠菜叶

41、含水分多，实验效果不太明显。可选用大叶黄杨，因为它的叶片水量相对较少颜色深绿，含色素较多层析效果明显。(2)裁取定性滤纸时，注意双手尽量不要接触纸面，以免手上的油脂或其他赃污染滤纸。(3)根据烧杯的高度制备滤纸条，让滤纸条长度高出烧杯1cm 高出的部分做直角弯折。(4，画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。(5)研磨要迅速、充分。因为丙酮容易挥发；为了使叶绿体完全破裂从而能提取较多的色素；叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而破坏。(6)制备滤纸条时， 要将滤纸条的一端剪去两角 这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀， 便于观察实验结果。【要点四】影响光合作用的因素影响光合作用的因素主要包括光

42、、温度、co2 浓度、 h2 o、矿质元素。1、光：光是光合作用的能量来源对光合作用的影响最大，其影响主要表现在三个方面：(1)光照时间：光照时间越长光合作用合成的有机物越多。延长光照时间可以提高光能利用率。延长光照时间的方法主要是通过轮作。(2)光质 ( 波长 )：由于光合色素主吸收红橙光和蓝紫光，所以通常在红橙光下光合作用最快蓝紫光下次之，绿光下最差。(3)光照强度： 在一定范围内随光强度的增加 光合作用速率加快， 光强度增强到一定程度后光合作用速率就不再增加 (受酶、光合色素和 co 2 浓度等因素的限制 )。【画龙点睛】光照强度对光合速率(通常用单位时间内单位叶面积的植物体吸收co2

43、的量或放出o2的量表示 )的影响可用下面曲线表示光补偿点：光合作用吸收的co2 量等于呼吸作用放出co2 量时的光照强度，在a 点以前光合速率小于呼吸作用速率；a b 光合作用速率大于呼吸作用速率且随光照强度的增强而增大。o 点只进行呼吸作用，不进行光合作用。光饱和点：达到最大光合速率时的光照强度。阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物高。2 温度 ：温度对光合作用的影响是通过影响与光合作用有关的酶的活性来实现的。在一定范围内随温度的升高，酶的活性增强，光合作用的速率提高。【画龙点睛】 提高温度不仅能提高光合作用的速率， 也提高了呼吸作用的速率，所以提高温度能够提高光合作用的强度， 但不一定能提高净光合作用强- 46 -必修 i 分子与细胞细胞的能量供应和利用度( 有机物的积累 )。净光合作用强度最高时的温度，不一定是酶的最适温度。净光合作用强度实际光合作用强度呼吸作用强度温室栽培作物时，可适当提高室内温度，并且保持昼夜温差以提高植物的净光合作用强度(即增加有机物的积累 )。3co2 浓度对光合作用的影响(1)只有当环境中co2 浓度选到一定值时，植物才能从外界吸收co 2 进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低co 2 浓度称为co2 补偿点 (下图中 a 点 )(2)在一定范围内随co2 浓度的增大 光合速率逐渐增大。 当 c