高中生物高考三轮冲刺三轮冲刺 三轮复习光合作用与呼吸作用 学案

微专题05：光合作用与呼吸作用【知识百科】光合作用光合作用(Photosynthesis)，即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光合色素，将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物，并释放出氧气(或氢气)的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而在地球上的碳-氧循环，（保持氧气和二氧化碳含量的相对稳定）光合作用是必不可少的。（1）光反应与暗反应的区别与联系①场所:光反应在叶绿体基粒片层膜(类囊体膜）上,暗反应在叶绿体的基质中。②条件:光反应需要光、叶绿素等色素、酶,暗反应需要许多有关的酶。③物质变化:光反应发生水的光解和ATP的形成,暗反应发生CO₂的固定和C₃化合物的还原。④能量变化:光反应中光能→ATP中活跃的化学能,在暗反应中ATP中活跃的化学能→CH2O中稳定的化学能。⑤联系:光反应产物[H]是暗反应中CO2的,ATP为暗反应的进行提供了能量,暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供了原料。（2）光合作用的意义①提供了物质来源和能量来源。②维持大气中氧和二氧化碳含量的相对稳定。③对生物的进化具有重要作用。总之,光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。呼吸作用生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用。呼吸作用，是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程，是所有的动物和植物都具有一项生命活动。生物的生命活动都需要消耗能量，这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。生物体内有机物的氧化分解为生物提供了生命所需要的能量，具有十分重要的意义。（1）主要特点呼吸作用，是生物体细胞把有机物氧化分解并产生能量的过程，又称为细胞呼吸（Cellularrespiration）。无论是否自养，细胞内完成生命活动所需的能量，都是来自呼吸作用。真核细胞中，是与呼吸作用最有关联的胞器，呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行。呼吸作用是一种酶促。虽名为氧化反应，不论有无氧气参与，都可称作呼吸作用（这是因为在化学上，有转移的反应过程，皆可称为氧化）。有氧气参与时的呼吸作用，称之为有氧呼吸；没氧气参与的反应，则称为无氧呼吸。同样多的有机化合物，进行无氧呼吸时，其产生的能量，比进行有氧呼吸时要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没直接关系。即使是呼吸氧气的生物，其细胞内，也可以进行无氧呼吸。呼吸作用的目的，是透过释放食物里之能量，以制造（ATP），即细胞最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程，可以比拟为氢与的燃烧，但两者间最大分别是：呼吸作用透过一连串的反应步骤，一步步使食物中的能量放出，而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中，三大营养物质：碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位──、和，被分解成更小的，透过数个步骤，将能量转移到还原性氢（为+1的氢）中。最后经过一连串的电子传递链，氢被氧化生成水；原本贮存在其中的能量，则转移到ATP分子上，供生命活动使用。意义①呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。呼吸作用释放出来的能量，一部分转变为热能而散失，另一部分储存在ATP中。当ATP在酶的作用下分解时，就把储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞的分裂，植株的生长，矿质元素的吸收，肌肉的收缩，神经冲动的传导等。②呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。在呼吸过程中所产生的一些中间产物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料。同时，保持大气中二氧化碳和氧气的含量保持平衡。【知识突破】光合作用呼吸作用【经典例题】例.(9分)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为；光合作用产物的相对含量为50%B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要，这些反应发生的部位是叶绿体的。（2）A、B、C三组处理相比，随着的增加，使光下产生的能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。例．（9分）植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，回答下列问题：（1）将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是_________________，甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率_________________（填“大于0”“等于0”“小于0”）。（2）若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_________________。例．（8分）为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示，据图回答问题：（1）从图可知，A叶片是树冠_________（填“上层”或“下层”）的叶片，判断依据是______________________。（2）光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的_____________反应受到抑制。（3）若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是______________。30．（8分）四.【巩固练习】1．（11分）回答下列与生态系统相关的问题。（1）在森林生态系统中，生产者的能量来自于_________，生产者的能量可以直接流向_______（答出2点即可）。（2）通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量（生产者所制造的有机物总量）。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量（A）；另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内_____________；C与B的差值表示这段时间内_____________；A与B的差值表示这段时间内_________。2．（8分）细胞是构成生物体的基本单位，许多反应都在细胞内进行。动物细胞内糖代谢的部分过程如右图所示。(1)图中X物质为______。在无氧条件下，该物质将转化成______，在此过程中_________（有∕无）ATP的生成。(2)若图为肝细胞，血糖浓度升高时，葡萄糖进入肝细胞后可合成________，多余的葡萄糖还可转化成________以储存能量。(3)血糖的调节过程中相关激素与肝细胞膜上的受体结合后完成血糖调节，这反映了细胞膜具有________________________的功能。除此之外细胞间还能通过________、________的方式完成此项功能。3．植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，研究植物的CO2补偿点，并在生产实践中，适当增施CO2是提高农作物产量的主要措施之一。回答下列相关问题：（1）植物细胞产生CO2的场所有。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物，将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜光照等条件下培养。当乙种植物净光合速率为0时，甲种植物净光合速率（填“大于”、“等于”或“小于”）0．若适当降低光照强度，乙植物的CO2补偿点将（填“变大’、“不变”或“变小”），原因是。（2）研究者以黄瓜为材料进行实验发现：增施CO2时间过长，植物光合作用反而会减弱。原因是：一方面是淀粉积累会（填“促进”或“抑制”）光合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的（至少答出两种）等含氮化合物合成不足。另外研究表明：提高温度能够明显促进淀粉的分解，可能是因为适当升温提高了植物的细胞呼吸。请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化建议：、。（至少答出两点）4．在适宜温度和适宜CO2浓度的条件下，某实验小组测得某森林中4种主要乔木（马尾松、苦槠、石栎、青冈）的幼苗叶片的生理指标如图所示，其中光补偿点是指光合速率等于呼吸速率时的光照强度，光饱和点是指达到最大光合速率所需的最小光照强度。请回答下列相关问题：（1）光合作用的光反应阶段发生在，光反应阶段光合色素吸收的光能有两方面用途：一是将水分解成氧气和[H]；二是。（2）当光照强度为39μmol•m﹣2•s﹣1时，青冈叶肉细胞消耗ADP的场所有。（3）研究的4种植物中，最适合在较弱的光照环境中生长的是，判断的依据是。（4）研究发现，空气中氧气浓度不同时，对受冷害的植物的光合作用速率的影响是不同的。某实验小组欲探究低氧浓度（1%）对受冷害青冈幼苗的光合作用速率的影响，请简要写出实验思路和实验结论。（实验所需材料及条件都充足。）实验思路：。实验结论：。5．土壤盐化已经成为制约农业可持续发展的一个持续加剧的问题，同时，土壤较高的含盐量也限制了园林绿化植物的应用。研究表明盐胁迫处理会影响植物的光合能力，如图为不同浓度Nacl胁迫对萱草金娃娃叶片净光合速率（Pn）、叶片叶绿素总含量的影响的研究结果，实验过程中其他环境因素保持适宜，且研究显示不同浓度NaCl处理下，随着处理时间的延长，叶片叶肉细胞间CO2浓度普遍呈现上升趋势。请据图回答下列问题：（1）在处理浓度为250mmol/L、时间为第7天时，萱草金娃娃的叶肉细胞中产生[H]的场所有。（2）叶绿素是植物光合作用光能捕获的物质基础，包括，由图乙可知，在盐胁迫处理条件下，叶绿素含量，经研究可能原因之一是盐胁迫导致叶绿体色素合成酶活性的降低，从而使。另一方面通过DNA系列分析表明，盐胁破抑制了光诱导基因的，使类囊体膜蛋白的合成受到抑制，出现类囊体扭曲、变形、松散，破坏了，从而导致叶片内叶绿素含量下降。（3）据图分析，在较高浓度盐胁迫下，与150mmol/L相比，250mmol/L的NaCl胁迫下叶绿体中合成C3化合物的消耗速率相对较，结合如图可知，原因是。例1.【答案】（1）高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质（2）光照和黑暗交替频率ATP和[H]（或者ATP和还原型辅酶II）例2..（9分）（1）植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低大于0（2）甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加例3.（1）下层A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片（2）暗（3）无水乙醇1．（1）太阳能初级消费者、分解者（2）生产者净光合作用的放氧量生产者光合作用的总放氧量生产者呼吸作用的耗氧量2.（1）丙酮酸乳酸无（2）肝糖原脂肪信息交流细胞间接触胞间连丝3.（1）细胞质基质和线粒体基质小于变大原CO2补偿点是在适宜光照强度下测定的，因此适当降低光照强度后，光合速率下降，需要提高二氧化碳的浓度才能使光合速率等于呼吸速率（2）抑制ATP、ADP、ANDPH、酶适当升温、控制增施二氧化碳的时间间断供给二氧化碳、加强植物氮素营养的补充4.（1）叶绿体的类囊体薄膜上合成ATP（2）细胞质基质、线粒体和叶绿体（3）青冈青冈的光补偿点和光饱和点均最低，在较弱光照强度下即可生长（4）实验思路：将受冷害的青冈幼苗植株均分成两组，标记为甲、乙，将甲组置于低氧浓度（1%）适宜光照环境下培养，将乙组置于正常