专题2第2讲光合作用与细胞呼吸

第2讲光合作用与细胞呼吸考纲点击1.光合作用的基本过程。2.影响光合作用速率的环境因素。3.细胞呼吸。4.叶绿体色素的提取和分离。5.探究酵母菌细胞呼吸的方式。核心要点突破要点一光合作用、呼吸作用中物质和能量的变化1.从反应式上追踪元素的来龙去脉（1）光合作用总反应式：（2）有氧呼吸反应式：注：在充足光照时，通过气体代谢特点或有机物积累，计算绿色植物光合作用相对强度时，“”比“→”含量多。要点二总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系光照条件CO2、O2的来源和去向含义黑暗黑暗时只进行呼吸作用，不进行光合作用，所以单位时间内O2的吸收量或CO2的释放量代表呼吸速率，相当于坐标图中A点弱光照弱光照时细胞呼吸作用强于光合作用；细胞呼吸所需的O2，一是来自光合作用，二是从外界吸收；细胞呼吸产生的CO2，一部分供给光合作用利用，一部分释放到外界环境中，相当于坐标图中AB段光照条件CO2、O2的来源和去向含义较强光照光照达到一定强度时，光合作用与细胞呼吸强度相同；此时，细胞呼吸产生CO2的量与光合作用需要CO2的量相等；光合作用产生O2的量与细胞呼吸需要O2的量相等，净光合速率为零，相当于坐标图中B点光照条件CO2、O2的来源和去向含义强光照强光照时，光合作用强于细胞呼吸；此时，光合作用所需的CO2，一是由细胞呼吸产生，二是从外界环境吸收；光合作用产生的O2，一部分供给细胞呼吸利用，一部分释放到外界环境中，所以，单位时间内CO2的吸收量或O2的释放量即为净光合速率，相当于坐标图中BC段要点三影响光合作用的因素及在生产中的应用1.内部因素（1）与植物自身的遗传性有关，如阴生植物、阳生植物，如图1所示。（2）植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图2、图3所示。2.外部因素因素原理图像应用光照强度影响光反应阶段，制约ATP及[H]的产生，进而制约暗反应

欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点延长光合作用时间：通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间因素原理图像应用二氧化碳浓度影响暗反应阶段，制约C3生成大气中CO2浓度过低时(OA段)植物无法进行光合作用(1)大田中增加空气流动，以增大CO2浓度；(2)温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度因素原理图像应用温度通过影响酶活性进而影响光合作用(主要制约暗反应)(1)大田中适时播种；(2)温室中，增加昼夜温差，保证植物有机物的积累因素原理图像应用必需矿质元素可通过所参与的与光合作用相关的化合物对光合作用造成直接或间接影响，如K＋可影响光合产物的运输和积累合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，增加光合作用速率。施用有机肥，微生物分解后既可补充CO2又可提供各种矿质元素要点四影响光合作用的因素及在生产中的应用1.影响细胞呼吸的内因（1）不同植物呼吸速率不同。（2）同一植物不同部位呼吸速率不同。（3）同一植物不同生长发育期呼吸速率不同。2.影响细胞呼吸的外界因素（1）温度细胞呼吸是由酶催化的一系列反应过程，因此细胞呼吸对温度的变化很敏感。在一定范围内，细胞呼吸随温度的升高而加快，但超过最适温度后，细胞呼吸将逐渐减弱，直至停止。（2）氧气浓度在一定范围内有氧呼吸强度随氧气浓度升高而增大；氧气对无氧呼吸有抑制作用。如图：（3）CO2浓度从化学平衡角度分析，CO2浓度增大，呼吸速率下降。（4）含水量在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的升高而加强，随含水量的减少而减弱。3.细胞呼吸原理在实践中的应用（1）作物栽培中，采取中耕松土等措施防止板结，保证根正常细胞呼吸，以促进其对矿质元素的吸收、利用。（2）作物种子的储藏，需风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。（3）在果蔬保存中，常通过控制细胞呼吸以降低其代谢强度，达到保鲜目的，如置于低温环境或降低空气中的氧含量及增加CO2浓度，以减弱细胞呼吸，降低器官代谢速率，延缓老化。（4）在农业生产中，除去衰老的、变黄的器官（含枝、叶），使营养物质更多地转运至有价值的部位。（5）大棚蔬菜的种植，保持一定的昼夜温差，或阴天适当降温，有利于增产。高考热点提示热点1细胞呼吸类型的判断例1（2009年高考上海卷）在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是（）A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C.c条件下，无氧呼吸最弱D.d条件下，产生的CO2全部来自线粒体【解析】植物种子萌发时进行细胞呼吸，通过表格可以看出，当氧气浓度为零时，仍有二氧化碳释放，说明此时种子进行无氧呼吸，既然有二氧化碳产生，则另一种产物就是酒精，而不是乳酸；当氧气浓度为3时，有氧呼吸产生的二氧化碳是3，呼吸作用释放的二氧化碳为8，则无氧呼吸产生的二氧化碳为8-3=5，则有氧呼吸消耗的有机物为0.5，无氧呼吸消耗的有机物是2.5，很显然是无氧呼吸消耗多；当处于d状态时，无氧呼吸消失，此时只进行有氧呼吸，且有氧呼吸产生二氧化碳是在线粒体基质中产生的。【答案】D【探规寻律】呼吸作用类型的判断：（1）如果某生物产生的二氧化碳和消耗的氧气量相等，则该生物只进行有氧呼吸。（2）如果某生物不消耗氧气，只产生二氧化碳，则只进行无氧呼吸。（3）如果某生物释放的二氧化碳量比吸收的氧气量多，则两种呼吸都进行。（4）如果某生物无氧气的吸收和二氧化碳的释放，则该生物只进行无氧呼吸（产物为乳酸）或生物已死亡。（5）无氧呼吸的产物中没有水生成，如果在呼吸作用的产物有水生成，一定是进行了有氧呼吸。热点2光合作用的影响因素例2（2010年高考四川卷）有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表（净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定）。下列相关分析，不正确的是（）光强(mmol光子/m2·s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9龙眼光能利用率(%)－2.302.202.001.801.601.501.401.301.20净光合速率(μmolCO2/m2·s)－0.602.505.106.557.457.908.208.508.508.50光强(mmol光子/m2·s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9芒果光能利用率(%)－1.201.050.900.850.800.750.700.650.60净光合速率(μmolCO2/m2·s)－2.101.103.705.406.507.257.607.607.607.60A.光强大于0.1mmol光子/m2·s，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减小B.光强小于0.5mmol光子/m2·s，限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量C.光强大于0.7mmol光子/m2·s，限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度D.龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果【解析】通过分析表中信息可知，A项与D项是正确的；B项中，当光强小于0.5mmol光子/m2·s时，净光合速率降低，这是由于光强较弱，限制了光合作用的光反应；C项中，当光强大于0.7mmol光子/m2·s时，净光合速率不再增加，这是因为空气中的CO2浓度有限，限制了光合作用的暗反应。【答案】B互动探究（1）A项中若光强从01mmol光子/m2·s迅速增大到0.9mmol/m2·s时细胞中的C3和［H］如何变化？（2）C项若提高了CO2浓度，净光合速率也不会无限增大，其内因限制因子是什么？【提示】（1）C3减少，［H］增多。（2）酶，色素等因子热点3光合作用与细胞呼吸的关系及相关实验探究例3在充满N2与CO2的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO2充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。(1)6～8h间，光合速率________(大于、小于)呼吸速率，容器内的O2含量____________，CO2含量__________，植株干重____________。(2)9～10h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是________；10h时不再产生ATP的细胞器是________；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此时另一细胞器即________停止ATP的合成，________成为ATP合成的唯一场所。(3)若在8h时，将容器置于冰浴中。请推测呼吸速率会出现的变化及其原因。【解析】

(1)图中曲线显示6～8h间，光合速率大于呼吸速率，此时容器内CO2含量应减少，O2含量应增加，植株干重也增加。(2)9～10h间，光合速率迅速下降而呼吸作用仍很强，表明最可能发生变化的环境因素是光照强度，10h