从光合呼吸作用专题复习谈生物教学有效性

从光合呼吸作用专题复习谈生物教学有效性第1页/共61页一、2011年考试说明的要求1．光合作用以及对它的认识过程(Ⅱ)(1)评述光合作用的发现史(2)会说出叶绿体色素的分布和作用(3)进行叶绿体色素的提取和分离实验(4)阐明光合作用的光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化，及两个阶段的相互关系(5)概述光合作用的实质和意义第2页/共61页2．影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)(1)知道影响光合作用速率的环境因素(2)解释光照、温度、二氧化碳浓度等对光合作用速率的影响3．细胞呼吸，探讨其原理的应用(Ⅱ)(1)描述细胞呼吸的概念(2)阐明细胞呼吸的过程和意义(3)举例说出厌氧呼吸的类型(4)探究酵母菌的呼吸方式(5)分析资料，探讨细胞呼吸原理的具体应用第3页/共61页二.三年高考中出现的形式2009年：26．（25分）回答下列Ⅰ、Ⅱ题Ⅰ.右图表示的是测定保湿桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶（500mL）、温度计活性干酵母、质量浓度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。 实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。第4页/共61页（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三A加入240ml的葡萄糖溶液加入10g活性干酵母①

B加入240ml煮沸后冷却的葡萄糖溶液②

加入石蜡油，铺满液面第5页/共61页（2）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是

，这是控制实验的

变量。（3）要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三C③

④

加入石蜡油，铺满液面第6页/共61页（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：

（用“<、=、>”表示），则假设成立。第7页/共61页2010年：26．(25分)回答下列I、II题I．东海原甲藻（简称甲藻）是我国东海引发赤潮的藻种之一，研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息。（一）某研究小组探究pH对甲藻合作用的影响，设计了以下实验：将生长旺盛的甲藻等量分成5组培养，各组藻液pH分别设定为6.0、7.0、8.0、9.O、10.0，在黑暗中放置12h，然后在适宜光照等相同条件下培养，随即多次涮定各组氧气释放量并计算净光合速率。将实验结果绘制成右图。第8页/共61页（1）本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定

吸收量来计算净光合速率。（2）黑暗放置过程中，藻液pH会有所变化．因此在测定氧气释放量前．需多次将各组pH分别调到

，这是控制实验的

变量。（3）若甲藻{圭时间处于pH10.0条件下，甲藻

(能、不能)正常生长繁殖，请据图分析并说明原因：

。第9页/共61页（4）实验表明，甲藻光合作用适宜pH6.0—9.0。但海水在该pH条件下，一般不会发生赤潮，原因是生赤潮除了与pH、温度、光照强度等因素有关外，最主要还与海水的

有关。第10页/共61页（二）研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出：甲藻生长繁殖的适宜温度为15℃-30℃。最适温度为25℃左右，当温度为9℃和33℃时，甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在右图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。第11页/共61页2011年：2.右图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（时间单位、单位叶面积吸收C02的量）的变化曲线，下列叙述错误的是A.在9：30~11：00之间，花生净光合率下降的原因是暗反应过程减缓B.在11：00~12：30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米得多C.在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放02速率相同D.在18：30时，玉米即能进行光反应，也能进行暗反应第12页/共61页2009年2010年2011年考题类型非选这题（26题)非选这题（26题)选择题(2题)考核内容呼吸作用、实验光合作用、呼吸作用光合作用、呼吸作用分值15分15分6分年份项目第13页/共61页1.题型不定，有选择题与非选择题，非选择题居多2.形式多变，图表、坐标曲线居多3.内容广，重点在光合作用及呼吸作用相联系知识，如净光合量、补偿点、交叉点等。4.难度适中，个别题型中等偏难。5.多与实验或生活实践相结合特点：第14页/共61页三.命题的题材1.教科书中的图表及知识（光合作用的发现过程）2.各地高考试卷的变化3.高校的教科书中的知识4.最近几年学术期刊第15页/共61页如：2010年福建省理综生物26题的题材来自于：几种环境因子对高生物量赤潮甲藻——东海原甲藻光合作用的影响邓光[1,2]耿亚洪[1]胡鸿钧[1]齐雨藻[3]吕颂辉[3]李中奎[1]李夜光[1][1]中国科学院武汉植物园,湖北武汉430074[2]北京大学化学学院,北京100871[3]暨南大学水生生物研究所,广东广州520632《海洋科学》2009年第12期第16页/共61页摘要:利用测定净光合放氧速率的方法研究了温度、盐度、pH值和光照强度对东海原甲藻（Prorocentrumdonghaiense）光合作用的影响。东海原甲藻适宜的温度范围是15～30℃，最适温度22～28℃，低于9℃和高于33℃，不能进行光合作用；适宜的盐度范围为22～35，最适盐度28～30；适宜的pH范围较小，为6．0～9．0，最适pH值范围7．5～8．5，与所生活的海洋环境一致，pH高于9．5，不能进行有效的光合作用，pH10．0可致死全部细胞；光饱和点在600μmol／（m^2·s）附近，在更高光强下没有发生光抑制。……第17页/共61页四.学生做题反馈的情况不管是选择题还是非选择，几次的考试发现，其正确率不高，难度值在0.6左右1．知识点混乱，概念理解不清。如光合作用释放co2，呼吸作用吸收co2；光合作用释放能量，呼吸作用吸收能量；净光合量与实际光合量理解不清

第18页/共61页2．答题逻辑性差，表述混乱。前半句对后半句错，或前半句错后半句对。3．表述不完整，似是而非。如对光补偿点描述成光合作用等于呼吸作用。第19页/共61页4．提取有效信息能力差。不明确曲线图横坐标和纵坐标的含义，不能正确分析曲线图的含义和走势，即不能针对有效信息答题。5．审题粗略。2010省质检26-Ⅰ题目要求回答小球藻培养液体积，学生却回答小球藻体积，26-Ⅱ（3）试题要求写ATP水解酶催化反应式写成其合成和分解的“共同”反应式，甚至有的写成光合作用、呼吸作用的反应式。第20页/共61页6.文字表述不清。答题内容中关键词不明确甚至丢失关键词，答非所问。不能很好的把握出题者的考查意图。7．字迹潦草，错别字时有发生。如将co2

写成co2、oo2、coo等，有的将“光合作用”写成了“光和作用，叶绿体写成叶粒体或绿叶体等。第21页/共61页8．不按题目指定答题区域答题。答错位置，有的将（2）、（3）位置答错，有的（2）中有（3）。还有个别考生选错答题区域，即将答案写到其他题目或其他学科题目的答题位置上，或答案超出方框，从而形成问题卷。第22页/共61页如2009年福建，第26—Ⅰ题：以酵母菌在不同条下的呼吸作用情况为知识背景，要求考生根据题目设定的假没，完善实验设计、步骤，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理，考查对照实验、实验变量的确定和实验原则等方面的内容。本题考查学生的实验探究能力，实验所要求的关于呼吸作用的知识背景要求不高，但是要求有一定的探究实验的基本能力，考生如果没有真正动手做过相关实验(探究酵母菌的呼吸)，本题有一定难度。9.实验能力不足第23页/共61页第(3)小题本题依然是考查考生设置对照实验的技能。增加一个装置C的目的是要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，因此，装置C应该是装置B对照。一些考生因为审题的原因，没有注意到设置装置C的目的，因而在作答的时候发生错误。例如，不少考生没有参照装置B的实验条件，在答题时遗漏“煮沸后冷却”的内容；也有部分考生因为对对照实验的方法原理不理解，回答“加入240ml煮沸后冷却的蒸馏水”。第24页/共61页第(4)小题比较有氧呼吸(A装置)、无氧呼吸(B装置)以及空白对照(C装置)状态下保温瓶中的温度变化。考生常见的错误是对无氧呼吸作用的原理不理解，认为“B=C”；另有一些考生表达能力低，只写大于号，没有写字母，不能准确表明三者之间的关系。第25页/共61页光合作用与呼吸作用的知识是植物学最核心最经典的知识，历年高考对其要求甚高，没有哪位老师或学生会对其大意。※客观因素（1）此知识点与农业生产联系较多，学生太缺乏对农作物的感性认识及生产实践经验（2）此知识点内容多、题型多，且多与实验相结合。（3）此知识点曲线坐标、图表多，数学模型建构多五.原因分析第26页/共61页（4）复习早，遗忘多※主观因素（5）基础知识不扎实、概念理解不够如什么是净光合作用速率?什么是光的饱和点？测植物光合作用或呼吸作用的强度时什么时候加NaOH、NaHCO3？什么时候在黑暗条件下测？什么时候要设计对照实验？等等第27页/共61页（6）审题不认真：关键词：密闭容器(2002年上海卷)一学生做了这样一个实验：将小球藻放在一只玻璃容器内，使之处于气密封状态。实验在保持适宜温度的暗室中进行，并从第5分钟起给予光照。实验中仪器记录了该容器内氧气量的变化，结果如右图。请据图分析回答第28页/共61页曲线坐标的关键点：例题：某学校生物兴趣小组用伊乐藻进行光合作用的实验，将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，移动白炽灯调节其与大试管的距离，分别在10℃，20℃和30℃下进行实验，观察并记录不同距离下单位时间枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是第29页/共61页（7）表达能力不好：例题：下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2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：第30页/共61页

解答这类问题的技巧一要三看:一看纵坐标(因变量),二看横坐标,三看曲线的起点、拐点和终点;二要控制相关量(无关量),分析其他量(自变量)对因变量的影响;三要记住限制光合速率与呼吸速率的内、外部因素及光合速率和呼吸速率的关系,结合通常与密闭状态下的具体情况进行分析。第31页/共61页

六.复习策略1.梳理基础知识（概念、原理、结论）光合作用、呼吸作用和ATP的联系细胞呼吸和光合作用的场所细胞呼吸和光合作用的过程列表比较细胞呼吸和光合作用第32页/共61页

呼吸作用

暗反应有氧呼吸

无氧呼吸光合作用色素ATP、[H]ADP、Pi酶叶绿体温度pH值条件场所产物能量应用ATP酶无机盐的吸收物质相互依存光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用第33页/共61页

第34页/共61页

2.难点突破（1）呼吸类型的判断细胞呼吸方式的判断是细胞代谢中的难点之一。在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2的释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：第35页/共61页

气体变化特点判断方法实例无CO2释放细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不发生变化马铃薯块茎的无氧呼吸不消耗O2，但产生CO2细胞只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积增大酵母菌的无氧呼吸CO2释放量等于O2的消耗量细胞只进行有氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小人体细胞的有氧呼吸CO2的释放量大于O2的消耗量VCO2/VO2=4/3有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等’酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸VCO2/VO2>4/3无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸VCO2/VO2<4/3有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸此类试题往往结合一些探究呼吸类型的装置进行命题，要求考生能准确理解实验装置并观察实验结果，根据实验结果准确判断。第36页/共61页

（2）在光合作用过程中，改变某种外界条件时，叶肉细胞内C3、C5、［H］、ATP及(CH2O)的含量变化分析分析光照强度和CO2浓度突然改变后C3、C5含量变化是个难点，分析时，要将光反应和暗反应过程结合起来。思路是：C3产生于CO2的固定，消耗于还原过程，C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定，某因素改变后，只要能确定是影响了消耗过程还是产生过程，就可以判断出C3或C5的含量变化。结果如下：第37页/共61页

项目条件C3C5［H］和ATP(CH2O)合成量光照不变，停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变，CO2供应增加增加减少减少增加停止光照，CO2供应不变增加减少减少或没有减少或没有突然光照，CO2供应不变减少增加增加增加注意：表中的结果是外界因素改变后短时间内的变化之后C3和C5的含量又建立新的平衡。第38页/共61页（3）影响光合作用的因素：

主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养等。

在分析光照强度和CO2浓度对光合作用的影响时，不仅要关注曲线的走势，还要注意几个关键点，尤其饱和点前和饱和点后的主要限制因子。一般来说，饱和点前的限制因子就是横坐标表示的因子，饱和点后的限制因子主要是横坐标表示的因子以外的因子。第39页/共61页①光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点。这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。第40页/共61页当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制第41页/共61页光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育农业生产上的应用1、适当提高光照强度；2、延长光合作用时间；3、增加光合作用面积---合理密植；4、对温室大棚用无色透明玻璃。第42页/共61页植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用，总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。②温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。第43页/共61页光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如图5-2所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。第44页/共61页农业上的应用：1、适时播种；2、温室或大棚作物时白天提高温度，晚上降低温度；3、植物“午休”现象的原因之一③CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。第45页/共61页一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。第46页/共61页

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。磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。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。再如镁是叶绿体的重要组成成分.农业上的应用：温室或大棚作物时适当提高二氧化碳的浓度。如释放干冰；使用农家肥；安装二氧化碳发生器等。第47页/共61页⑤多因子对光合作用的影响

在分析多因子对光合作用的影响时，首先要识别坐标中有几个因子，它们是如何影响代谢过程的，更重要的是，能对多条曲线进行对比，通过对比说明问题。对比时，要注意单一变量原则，即能对比的两条曲线之间有一个因子不同。特别注意：影响光合作用的外界因素不仅有光照强度、温度、CO2浓度，还有水、无机盐等，影响光合作用的内部因素有色素、酶量、C5等，解题时要注意。第48页/共61页（4）影响呼吸作用的因素：①温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。第49页/共61页②氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。第50页/共61页关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图中曲线来表示。微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。图中曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点，如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物(如酒精)往往对细胞有一定的毒害作用，而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。第51页/共61页③CO2：增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。联系有关实际，在生产实践中根据需要常采取一定措施促进或抑制细胞呼吸。例如：＊作物栽培中，采取中耕松土、防止土壤板结等措施，都是为了保证根的正常细胞呼吸。＊粮油种子的贮藏，必须降低含水量，使种子呈风干状态，使细胞呼吸速率降至最低，以减少有机物消耗。如果种子含水量过高，呼吸较强，使贮藏的种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸，使种子品质变坏。第52页/共61页＊在果实和蔬菜的保鲜中，常通过控制细胞呼吸以降低它们的代谢强度，达到保鲜的目的。例如，某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度，减弱细胞呼吸，使整个器官代谢水平降低，延缓老化。＊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、仍然消耗养分的枝针去掉，使光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。＊长期的无氧呼吸对陆生植物影响：◎无氧呼吸产生的酒精，使细胞的蛋白质变性，而对细胞有毒害作用。◎无氧呼吸过程释放的能量少，不能满足植物生命活动的需要。第53页/共61页