光合作用和细胞呼吸讲义

本文格式为Word版，下载可任意编辑——光合作用和细胞呼吸讲义专题——光合作用和细胞呼吸

一．首先我们先看一下这个专题的知识框架1.比较有氧呼吸和无氧呼吸2.影响光合作用的因素3.呼吸作用的应用

4.关于呼吸作用的一些计算

5.光反应阶段和暗反应阶段的比较6.曲线中关键点的移动

7.光合作用和呼吸作用综合的计算

下面我们具体看第一项内容：有氧呼吸与无氧呼吸的比较

从场所上看，有氧呼吸主要发生在线粒体，另外有一个阶段，也就是第一阶段（葡萄糖分解为丙酮酸的阶段）发生在细胞质基质；而无氧呼吸整个过程发生在细胞质基质。条件：有氧呼吸需要氧气和酶；无氧呼吸不需要氧气，需要酶。

产物：有氧呼吸生成的是完全氧化分解的产物二氧化碳和水；无氧呼吸生成不完全氧化分解的产物二氧化碳和酒精或者乳酸，生成的是二氧化碳和酒精还是乳酸，主要取决于细胞中无氧呼吸的酶的种类。释放能量的多少：有氧呼吸释放大量的能量，能够合成比较多的ATP，一般1mol葡萄糖，完全氧化分解，能够合成38molATP；而无氧呼吸释放的能量比较少，1mol葡萄糖能够合成2molATP。

有氧呼吸和无氧呼吸的联系表现在：（1）第一反应阶段的反应的产物、场所完全一致，第一阶段都是在细胞质基质中把葡萄糖分解为丙酮酸，少量的氢，释放少量能量。（2）都分解有机物，释放能量。

二．影响呼吸作用的因素

1．内部因素

（1）不同种类的生物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳

生植物。

（2）同一生物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗在开花期呼吸速率升高，

成熟期呼吸速率下降。

（3）同一生物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。2.环境因素

（1）温度：温度主要是通过影响呼吸酶的活性而影响呼吸作用强度。

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加强，在最适温度时达到最强，超过最适温度则减弱。

由于我们是储存，希望消耗的有机物质比较少，因此应当适当降低温度，由于不能让蔬菜和水果冻伤，所以我们选择的是零上低温进行冷藏。

（2）氧气的浓度：在完全缺氧的条件下，细胞进行无氧呼吸，低氧条件下，寻常有

氧呼吸与有氧呼吸都能发生由于氧气的存在，对无氧呼吸起抑制作用，所以一定范围内，随着氧气浓度的增加，无氧呼吸减弱，达到一定程度以后，不再进行无氧呼吸，就只有有氧呼吸了。对于有氧呼吸来说，一般随着氧气的浓度增加，而加强，当然也是在一定范围内。当氧气浓度达到一定程度以后，呼吸强度也就保持稳定不再增加。

这个曲线可以表示酵母菌的呼吸随着氧气的浓度而发生的变化，也可以用来表示，绿色植物的非绿色器官（不能进行光合作用的器官），呼吸作用受氧气的影响。

（3）二氧化碳浓度，增加二氧化碳浓度，对呼吸作用有明显的抑制作用，这可以从

化学平衡的角度看，二氧化碳作为呼吸的生成物，生成物的含量增加，化学反应速率减缓，根据这个原理，在蔬菜和水果的保鲜当中，增加二氧化碳浓度，也有良好的保鲜效果，那一般的地窖当中储存蔬菜和水果，也主要是由于早期蔬菜进行呼吸产生一定量的二氧化碳，从而使地窖中二氧化碳浓度达到一定程度，抑制呼吸作用。

（4）水分

上图显示的是作物种子含水量与呼吸强度的关系

因此在种子萌发时，我们要让种子充分吸收水分，使种子的新陈代谢加快，促进种子的萌发。

三．呼吸作用的应用

呼吸作用的应用比较广，比较多，譬如1.植物的中耕松土，中耕松土，主要是为了，使土壤疏松，保证根正常的呼吸，从而产生能量，促进矿质元素的吸收。2.保存蔬菜和水果的时候，我们希望降低呼吸消耗，因此应当降低温度和氧气浓度，增加二氧化碳的浓度。3.保存种子的时候，我们说种子萌发，希望水分比较高，新陈代谢的速度加快，而保存种子的时候，我们就要降低含水量，从而使呼吸减弱，假使种子含水量比较高，能够呼吸产生大量的热，并且呼吸作用产生水，就会使种子堆，发潮，发热，从而种子堆水和热又进一步使呼吸作用加强,并且水和热又能够使种子表面的微生物大量繁殖，有可能使种子霉变，因此，保存种子，必需降低含水量。4.把植物下部黄的枝叶去掉，由于这些发黄的叶片不能够再进行光合作用，但是还要有养分的消耗，所以把它去掉，能够使有机物输向我们需要的这些器官。5.使用创可贴巴扎伤口的时候，既要为伤口上药，又要为伤口创造疏松透气的环境，避免一些厌氧微生物的繁殖，有利于伤口痊愈。6.酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧气的条件下可以大量繁殖，没有氧气的条件下，进行酒精发酵，因此我们可以应用酵母菌来进行酿酒。而醋酸杆菌是一种好氧型细菌，在氧气充足，糖充足，或者是有酒精这种底物存在的状况下，醋酸杆菌可以大量繁殖，并且把糖直接分解，或者把酒精氧化分解，形成醋酸，因此呢，我们可以利用醋酸杆菌，用来制醋。7.水稻的根系适合在水中生长，是由于水稻的根和茎中有比较大的空腔，能够把外界吸收来的氧气运输到根的各个部分，而且与旱生的植物相比，水稻的根比较适合无氧呼吸，但是水稻的根依旧是需要有氧呼吸的，所以稻田需要定期排水，定期的让根接受充足的氧气，假使氧气不足，有可能使水稻进行无氧呼吸，产生比较多的酒精，对细胞产生毒害，从而使根系变黑腐烂。8.较深的伤口中缺少氧气，而破伤风杆菌是厌氧生活的类型，所以我们被锈铁钉扎伤，形成深而窄的伤口，就简单破伤风杆菌大量繁殖，应当及时到医院，请医生处理，注射破伤风抗毒素，用于抵御破伤风感染。9.有氧运动，有氧运动是人体细胞充分获得氧的状况下，进行的体育锻炼。通过有氧呼吸，人体细胞可以获得比较多的能量，相反百米冲刺或者是马拉松等无氧运动，由于运动猛烈，而使人体细胞处在相对缺氧的条件下，而进行的比较猛烈的运动，这时候由于肌细胞供氧不足，要靠无氧呼吸获得一部分能量，因此产生乳酸，使我们的肌肉感到酸痛，因此我们可以进行较长时间的，比较平缓的有氧运动，这样呢，就不会产生乳酸，使我们感觉肌肉酸痛。

四．我们看一下关于呼吸作用的计算

往往需要把无氧呼吸和有氧呼吸联系在一起计算的是关于酒精发酵和有氧呼吸的状况，我们首先分析有氧和无氧呼吸的反应式：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量

消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的比例为：1:3产生一致量的CO2,用于无氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖的比例为：3:1消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的ATP的比例为：1:19产生一致量的ATP，用于无氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖的比例为：19:1

例：在酵母菌的呼吸过程中，产生了CO24mol,吸收O23mol,计算有氧呼吸和无氧呼吸分别消耗葡糖糖多少？（一半葡萄糖用于有氧呼吸，一半葡萄糖用于无氧呼吸）五．光反应阶段和暗反应阶段的比较

在这个光反应与暗反应的比较当中，我们看到这里面的物质变化，或者说它们之间的联系，经常会遇到一些问题，要我们分析，光合作用过程中，三碳化合物和无碳化合物之间的变化这种状况，假使遇到这种状况，实际上，我们就是应用这种物质变化，或者是光反应与暗反应的联系来解决的，譬如说，。。。。六．影响光合作用的因素

1．内部因素：叶龄与光合作用

叶片由小到大的过程中，叶面积逐渐增大，叶肉细胞中叶绿体逐渐增多，光合作用效率逐渐增多，光合作用效率不断加强。生长到一定程度，叶面积和光合色素等达到稳定状态，光合效率也基本稳定。随着叶片的衰弱，部分色素遭到破坏，光合速率有所下降。（应用：及时去掉老叶，避免老叶因呼吸作用大于光合作用，消耗有机物。）

2.影响光合作用的因素——光

（1）光照强度：在一定范围内，随着光照强度逐渐加强光合作用也加强；但光照加强到一定程度时，光合作用强度达到最大；再增加光照强度，光合作用不再增加。

纵坐标的正半部分，代表是CO2的吸收量，负半部分，代表的是CO2的释放量，假使在横坐标之上，应当表现为光合大于呼吸，总体表现为吸收CO2,假使在横坐标之下，是呼吸大于光合，CO2释放，因此，这里有一个点，位于横坐标之上，我们说它是光补偿点，后来趋向于稳定了，光饱和了，我们称之为光饱和点。（哪一段代表植物呼吸强度的大小，此时，这一点代表光合等于呼吸）那光补偿点的时候喝光饱和点的时候，限制光合强度的因素是什么？在光补偿点的时候，光照比较弱，只要增加光照，光合作用就会加强，因此，在光补偿点的时候，限制因素是光照强度。达到光饱和点的时候，光已经饱和了，产生的氢和ATP已经够用了，这个时候，限制光合作用的因素，应当是影响暗反应的那些因素，譬如温度，CO2浓度等。

（2）光的波长（光质）：光的波长也影响光合作用的速率，单色光光照强度一致时寻常红光下光合作用最快，蓝紫光次之，绿光最慢。（和叶绿素以及类胡萝卜素吸收的光谱有关系）（3）光照时间长短：光照时间与光合作用时间直接相关。在农业生产上的启示，有这样几个方面：

1.适当延长光合作用时间，譬如说，改变种植制度，有一年一熟的种植制度，一年种一季作物改为一年种两季甚至种三季作物，延长全年可以进行光合作用的时间。

2.增加光合作用面积，一般状况下，光合作用的面积越多，光合作用合成的有机物就越多，但是面积达到饱和以后，由于叶片之间层叠遮光，所以有效光合面积不再增加，从而出现图上最上面这条曲线的结果，后来保持稳定了，呼吸量却随着叶面积指数的增加，不蹲增加，因此干物质的积累量，先增加，后降低的。因此我们在光合作用的面积安排时，应当要适当，所以要合理密植。

3.温室或大鹏采用物色透明玻璃，这样能够让太阳光更多的进入温室和大