光合作用和呼吸作用1

光合作用和呼吸作用太阳能糖类脂肪蛋白质有机物(贮有化学能)用于生物体的生命活动呼吸作用ATP热水解无机物光合作用合成1、定义：2、发现历程：3、色素：4、过程：5、反应式：1、定义2、类型3、过程：4、反应式：光合作用的场所——叶绿体色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素吸收可见的太阳光叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶C6H12O6+H2OCO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用过程叶绿体（CH2O）+O2CO2+H2O总结归纳水是在

阶段中裂解的。氧气是在

阶段中形成的；氧气中的O来自

。二氧化碳和氧气是通过叶片上的

结构进出植物体的。葡萄糖是在

阶段中形成的；糖类中的C来自

，其转移途径为

。光合作用总反应式：光合作用的实质：将无机物合成为有机物并释放O2将太阳能转化为有机物中的化学能光光反应为暗反应提供还原剂[H]、能量(ATP)

。光反应与暗反应的联系光反应与暗反应是一个整体，二者紧密联系、缺一不可

将植物栽培在适宜的光照、温度和充足CO2条件下：Ⅰ、如果其它条件不变，突然停止光照，则植物叶片中的C5化合物含量会有什么变化？Ⅱ、如果其它条件不变，当CO2浓度突然降至极低水平时，植物叶片中的C5化合物含量会有什么变化？光反应与暗反应的比较需色素、光、酶需多种酶催化、ATP和[H]叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体的基质中

ATP的合成：

ADP+Pi+能量ATP酶水的裂解：

2H2O4[H]+O2光CO2的固定：CO2+C52C3酶CO2的还原：2C3

（CH2O）[H],ATP酶ATP中的活跃化学能转变成储存在有机物中的稳定化学能光能转变成活跃的化学能并储存在ATP中项目光反应暗反应场所条件物质变化能量变化

光合作用的重要意义完成了自然界巨大规模的物质转变：无机物有机物完成了自然界巨大规模的能量转变：光能化学能维持大气中二氧化碳含量的相对稳定对生物的进化具有重要作用提高光能利用的途径1.延长光照时间：每年种植和收获两次或多次、套种等。2.增加光照面积：合理密植、间作等。3.提高光合作用效率（速率、强度）：适当增加光照强度、提高CO2浓度和温度等光合作用效率

光照强度影响光合作用效率的外部因素①光照强度：

②温度：

③CO2浓度：

光合作用效率CO2浓度

④必需矿质元素的供应

绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。如氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。再如镁是叶绿素的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。等等。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CO2或其他产物，并且释放出能量的总过程，亦称生物氧化。特征：生物体从外界环境吸入O2，排出CO2

的过程。呼吸运动呼吸作用1、温和条件下逐步进行2、需酶催化3、能量分阶段释放呼吸作用

有氧呼吸无氧呼吸基质（酶）外膜内膜（酶）C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸总反应式：主要场所：线粒体1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放2870KJ的能量，1161KJ储存在ATP中，其余以热能形式散失C6H12O6能量（少）I+能量(多）酶酶能量（少）酶细胞质基质线粒体有氧呼吸的过程散失散失散失大量ATP①②③AB[H]少2丙酮酸C少量ATPDE6CO26H2OF[H]多G少量ATPH6O212H2OC6H12O6能量（少）12H2O

+能量(多）酶酶能量（少）酶细胞质基质线粒体散失散失散失34ATP①②③[H]少2丙酮酸2ATP6CO26H2O[H]多2ATP6O22酒精+2CO2酶2乳酸酶有氧呼吸和无氧呼吸过程有何异同有氧呼吸2丙酮酸+4〔H〕+少量能量C6H12O6酶2丙酮酸+6H2O6CO2+20〔H〕+少量能量6O2+24〔H〕酶酶12H2O+大量能量（细胞质基质）（线粒体）第一个阶段：第二个阶段：第三个阶段：（线粒体）有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸区别

场所

条件

产物

释能

联系细胞质基质、

线粒体（主要）细胞质基质需氧、酶不需氧、需酶大量ATP少量ATP①第一阶段反应和产物相同②都分解有机物、释放能量CO2+C2H5OH或C3H6O3氧化不彻底CO2+H2O氧化彻底影响呼吸作用的外界因素温度：氧气浓度：CO2H2O直接影响酶的活性，影响酶促反应生物体在完全缺氧条件下进行无氧呼吸在低氧条件下无氧呼吸、有氧呼吸都能发生氧气浓度继续增加，只进行有氧呼吸氧气的存在会对无氧呼吸起抑制作用应用：3、贮藏种子，必须降低含水量2、贮藏蔬菜和水果，适当降低温度和氧气浓度，增加

CO2的浓度1、中耕松土，保证根的正常呼吸作用，促进矿质元素的吸收呼吸作用知识在农业生产中的应用4、把植物体下部变黄的枝叶去掉，减少养分的消耗，使有机物向人们需要的器官积累光合作用实际产O2量光合作用实际CO2消耗量

光合作用C6H12O6净生产量

光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示真正光合速率=净光合速率+呼吸速率光合和呼吸作用的计算＝实测O2释放量＋呼吸作用耗O2量＝实测CO2消耗量＋呼吸作用CO2释放量＝光合作用实际C6H12O6生产量－呼吸作用C6H12O6消耗量面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。图表示叶面积与光合作用和呼吸作用两个重要生理过程的关系,则当叶面积指数大约为多少时对农作物增产最有利。A.2B.5C.7D.9下图是在一定的CO2浓度和温度下，某绿色植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答：（1）该植物的呼吸速率为每小时释放CO2

mg/dm2。（2）b点表示光合作用与呼吸作用速率

。51015202530352520151050－5－10CO2吸收量mg/dm2·h光照强度（Klx）abcd（3）若该植物叶面积为10dm2，在光照强度为25Klx条件下光照1小时，则该植物光合作用吸收CO2

mg/dm2；合成葡萄糖

mg。5相等250170.5将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能实际产生葡萄糖30mg，请回答：（1）在上述条件下，光照时呼吸作用的速率与黑暗时呼吸作用的速率相比较谁大谁小？（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是＿＿mg。（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）

。（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措是：

。相等24.5减少①延长光照时间②降低夜间温度③增加CO2浓度[例2]施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的是

A.促进植物对水的吸收

B.提高了温室内C02的浓度

C.提高了光照强度

D.矿质元素含量高

[解析]在温室内施用农家肥，能提高光合作用的效率，其原因有二：一是提供了矿质元素，但其中矿质元素不一定含量高，与化肥比较其含量显然要低得多；二是提供了二氧化碳。农家肥中含有家畜的排泄物以及未消化吸收的有机物，这些有机物被土壤中的分解者分解后，一方面将其中的矿质元素直接归为无机界，另一方面将其转化为C02和H20等后也归为无机界，释放的热量还可以对温室升温。[答案]B高考回顾1、在有氧呼吸过程中，CO2的产生和O2的参与发生在A、第一阶段和第二阶段B、第一阶段和第三阶段C、第二阶段和第三阶段D、都在第三阶段2、有关有氧呼吸的叙述中，正确的是A、进行有氧呼吸植物不能进行无氧呼吸B、有氧呼吸的全过程都在线粒体中进行C、有氧呼吸是高等生物所特有的呼吸方式D、有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解√√能力训练

1、在下列三支试管中分别加入等量的水稻线粒体提取液，然后分别加入等量的下列物物质，将会有CO2产生的试管是（）123丙酮酸葡萄糖细胞质基质葡萄糖1和32、人在剧烈运动时肌肉组织将葡萄糖分解,有哪些产物？

A、二氧化碳+酒精

B、二氧化碳+水

C、二氧化碳+水+乳酸

D

、乳酸C3、在生产实践中，贮存蔬菜和水果的最佳组合条件是（）

A、低温、高氧、高CO2B、低温、低氧、高CO2

C、高温、高氧、高CO2D、高温、低氧、低CO2B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

,采取这一措施的理由是

。5%这时植物组织有氧呼吸强度很低而无氧呼吸又被抑制，果蔬内有机物消耗最少0.4CO2的释放量51015202530O2%0.61.21、光合作用的暗反应阶段被氢直接还原的是（）

A.CO2

B.C3

化合物

C.C5

化合物

D.C6

化合物B2、给一株正在进行光合作用的大豆供给14CO2

，则一段时间后14C存在于（）

A.淀粉B.脂肪

C.蛋白质D.以上三项都有D3、光合作用过程中，能量流动的大致途径是（）

A.光色素（CH2O）

B.光色素ADP(CH2O)C.光ATP(CH2O)D.光ADPATP(CH2O)C1、在有氧呼吸过程中，CO2的产生和O2的参与发生在A、第一阶段和第二阶段B、第一阶段和第三阶段C、第二阶段和第三阶段D、都在第三阶段2、有关有氧呼吸的叙述中，正确的是A、进行有氧呼吸植物不能进行无氧呼吸B、有氧呼吸的全过程都在线粒体中进行C、有氧呼吸是高等生物所特有的呼吸方式D、有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解√√3、在一个密封的玻璃钟罩内，有绿色植物并有以此植物为食的小动物，罩内的O2用18O原子为标记，每天给以光照，若干时间后，18O可在下列哪项自身组成的有机物中出现A、只在植物体内B、动、植物体内均有C、只在动物体内D、动、植物体内均无4、据测定，豌豆种子萌发早期CO2的释放量比O2的吸收量多3～4倍，这是因为种子此时（）A．种皮尚未破裂，种子内部缺氧，无氧呼吸比有氧呼吸强B．种子萌发时，光合作用比呼吸作用强C．种子萌发时，呼吸作用比光合作用强D．萌发时，种皮破裂，有氧呼吸大于无氧呼吸√√4、据测定，豌豆种子萌发早期CO2的释放量比O2的吸收量多3～4倍，这是因为种子此时（）A．种皮尚未破裂，种子内部缺氧，无氧呼吸比有氧呼吸强B．种子萌发时，光合作用比呼吸作用强C．种子萌发时，呼吸作用比光合作用强D．萌发时，种皮破裂，有氧呼吸大于无氧呼吸√3、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是：A、葡萄糖→丙酮酸→水B、葡萄糖→丙酮酸→氧C、葡萄糖→氧→水D、葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳√5、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是：A、葡萄糖→丙酮酸→水B、葡萄糖→丙酮酸→氧C、葡萄糖→氧→水D、葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳√5、现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示。

在氧浓度为a时（）

A.酵母菌只进行发酵 B.67％的葡萄糖用于发酵

C.33％的葡萄糖用于发酵 D.酵母菌停止发酵√CO2释放总量

51015202530氧气浓度（%）CO2的释放速率无氧呼吸有氧呼吸6、下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据下图回答下列问题：(1)外界氧浓度在10％以下时，该器官的呼吸作用方式是________________。(2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是____________，进行此种呼吸方式所用的底物是____________。(3)当外界氧浓度为4～5％时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的____倍。有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸葡萄糖1.551015202530352520151050－5－10CO2吸收量mg/dm2·h光照强度（Klx）abcd（4）若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长？为什么？（5）若该植物为阴生植物，则b点应向

移动。不能正常生长。白天光照强度为b时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。左高考回顾[例1]将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降

[解析]从光合作用的反应过程进行分析：在光合作用过程中，C02参与暗反应，C02与C5化合物结合，生成两个C3化合物，当C02突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而C3化合物的减少，又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。[答案]C[同类变式]下图为光照和CO2浓度改变后，与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。(1)曲线a表示

，在无光照时其含量下降的原因是

；曲线b表示

，在C02浓度降低时含量下降的原因是

(2)由(1)得出光照强度和C02浓度与光合作用的关系是：前者主要影响

；后者主要影响

。

[解析]本题的变化是将题干文字信息改为曲线信息，因而也考查获取知识的能力。[答案](1)五碳化合物；C02在还原过程中因缺NADPH和ATP不能进行C5化合物的再生，而C02仍然可以固定形成C3化合物。三碳化合物；C02的减少导致C3化合物产生减少，而C3化合物仍然被还原为C5化合物(2)光反应阶段；暗反应阶段[同类变式]下图中的甲、乙两图为—昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：（1）甲图曲线中C点和E点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处于何种生理活动状态？（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的

段，其中光合作用强度最高的是

点，植株积累有机物最多的是

点（3）乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为

，以致光反应产生的

和

逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为。

[解析]本例主要考查影响光合作用因素：CO2浓度、光强，以及光合速率、呼吸速率和表观光合速率的关系（表观速率=光合速率－呼吸速率）。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。注意光合作用强度决定的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三，乙图的E点C02吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。[答案]（1）呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量时；（2）BF；D；E（3）光照强度逐步减弱；ATP；NADPH（4）温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应[例3]光合作用受光照强度、CO2浓度、温度等影响，图中4条曲线（a、b、c、d）为不同光照强度和不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。a光照非常弱，CO2很少（远小于0.03%）；b适当遮荫（相当于全光照的1/25）CO2浓度为0.03%，c全光照（晴天不遮荫），CO2浓度为0.03%；d全光照，CO2浓度为1.22%。请据图回答：（1）随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以净光合速率为指标）最适温度的变化趋势是

。（2）当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？（3）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高净光合速率？（）A通风B增施有机肥C延长生育期D施碳酸氢铵高考回顾

[解析]由题中坐标图可知，随光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用最适温度的变化逐渐提高。因为b为适当遮荫（有光），CO2浓度为0．03％（有原料），呼吸作用仍在进行，所以，当曲线b净光合速率为零时，代表光合速率等于呼吸速率，真光合速率并不为零。在生产实践中，采取通风、施肥等措施均可提高作物净光合速率。[答案]（1）逐渐提高（2）不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零（3）ABD

[同类变式]图甲、乙、丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量：⑴若甲图所示曲线为阴生植物，则阳生植物曲线与此相比较C点___（填“上/下/左/右/不变”）移，A点____（填“上/下/左/右/不变”）移⑵由乙图知，40℃时，植物体___(能/不能)显示生长现象；而5℃时状态可用甲图中____（填“A/B/C”）点表示⑶用玻璃大棚种植蔬菜时，应选择光强为_____（填“A/B/C”）、温度为____℃（填一个具体数值），及____颜色_____（填透明或不透明）的玻璃。

[解析]甲图为表观光合速率，乙图为实际光合速率和呼吸速率，丙图反应了叶绿素吸收光谱。第⑶题要求从甲、乙、丙图获取知识进行应用创新。[答案]⑴右；下⑵不能；B⑶C；25；无；透明能力训练1．生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图及图注），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是C2．下图曲线表示农田中Ⅰ昼夜温度变化；Ⅱ光照强度；Ⅲ植物吸收CO2的变化，请判断下列说法中不正确的是A.在Ⅲ曲线与时间轴交点c和e时，光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量相等。B.a点的形成是由夜间的低温造成的C.在从时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止。D.增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度，CO2浓度和充足的水分供应3．有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B(如图)，经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组A甲、乙B乙、丙C甲、丁D丙、丁4．光合作用光反应产生的物质有C6H12O6、NADPH、ATP

NADPH、CO2、ATPNADPH、O2、ATP

C6H12O6、CO2、H2O5．在农作物生产中,套作和轮作是提高农作物产量的重要措施,两者A．都是为了提高光能利用率B．都可以减少病虫害的发生C．都可以充分利用土壤中的矿质资源D．都可以提高农田中的能量传递率7、将一株经过饥饿处理（放在暗处24小时）的植物，先放在有光但无CO2的环境中，一段时间后，再移到无光但有CO2的环境中，发现其生成有机物的量如下图所示。请分析说明：(1)AB段由于缺乏CO2，使光合作用的_________不能进行，因此不能合成有机物。(2)BD段无光照，则光合作用的________不能进行，但由于在AB段植株中积累了一定量的_________，为有机物的产生提供了一定的物质条件，故BC段可以合成一定的有机物。(3)在BC段中，每生成一个葡萄糖分子，就要消耗_______________分子CO2。

(4)如果在BC段，适当降低环境的温度后，发生的现象用曲线表示在图上。暗反应光反应NADPH和ATP68、下图是光能转换成电能的示意图。据图回答：(1)光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能，是在叶绿体的

进行的。(2)图中B是

。(3)图中A是

，C和D是

。(4)E是

，当它得到

和

时就形成F

。这样一部分电能就能转化成

储存在F

中。与此同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分电能，将ADP+Pi

，将这部分电能转化成

储存在

中。(5)光能在叶绿体中的转换过程中，

变成强的氧化剂，

是很强的还原剂。(6)在光的照射下，叶绿体内能形成电子流的原因是由于少数处于特殊状态的

连续不断地

＿＿和

的缘故。囊状结构薄膜上吸收和传递光能的色素处于特殊状态的叶绿素a传递电子的物质NADP+HeNADPH活跃的化学能NADPHATP活跃的化学能ATP失去电子的叶绿素aNADPH叶绿素a失去电子得到电子9.右下图是晴朗天气下田间玉米在一天中不同时间CO2浓度示意图，箭头表示气体运动的方向。①在l、2、3三条曲线中，曲线

表示夜间CO2的浓度，理由是

。②曲线1和2都反映出玉米基部的二氧化碳浓度比中上部高，试分析原因

。[参考答案]①3理由是在夜间，植物几乎完全停止光合作用，只进行呼吸作用，因此田间二氧化碳浓度升高，遵循气体扩散的原理二氧化碳从高浓度向低浓度扩散，气体运动方向向上如曲线3箭头所示。②玉米基部的二氧化碳浓度比中上部高是因为在田间玉米基部的通风透光条件比中上部差，光合作用弱，二氧化碳的消耗较少。10.实验证明矿质元素会直接或间接地影响光合作用。图示水稻叶片氮、磷含量与光合作用速度的关系，请据图回答：（1）水稻叶片的氮、磷含量与光合作用速度之间有何关系?

（2）根据光合作用的过程和原理分析氮、磷两种元素是如何影响光合作用速度的?［解析］光合作用涉及到一系列参与光反应和暗反应的酶及能量物质ＡＴＰ的利用。酶和ＡＴＰ的合成量不足，均会影响到光合作用的速度。

答案（1）在一定范围内，氮、磷的含量越多，光合作用的速度越快。

（2）①缺磷会影响ＡＴＰ的合成，从而影响光合作用的速度。

②缺氮影响酶的合成，酶的缺乏，会影响光合作用的速度。

③适量的氮可以促进植物枝繁叶茂，光合作用旺盛。11．某地区有一片丛林和几家工厂，A图形表示该地区一天内丛林水分散失，B