高三一轮复习生物光合作用和呼吸作用综合教学课件

第15讲光合作用与细胞呼吸的综合应用第2课时光合作用与细胞呼吸的联系1一、光合作用与细胞呼吸的物质联系④⑤⑥光合作用与细胞呼吸通过哪些物质相联系？光合作用与细胞呼吸的联系1一、光合作用与细胞呼吸的物质联系NADP3H二、光合作用与细胞呼吸能量转化光合作用与细胞呼吸的联系1CO2O2吸收:m2CO2释放:m1固定:m1+m2产生:n1+n2吸收:n1O2释放:n2呼吸速率呼吸速率净光合速率净光合速率总光合速率总光合速率糖类糖类制造消耗积累丙酮酸真正（总）光合速率=净（表观）光合速率+呼吸速率三、总光合速率、净光合速率与呼吸速率例1.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（）A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等A开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析ce段：光合作用大于呼吸作用。d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。ef段：光合作用小于呼吸作用。fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。bc段：光合作用小于呼吸作用。c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。四、自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析D点：光合作用强度＝呼吸作用强度。DH段：光合作用强度>呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。H点：光合作用强度＝呼吸作用强度。HI段：光照减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。密闭环境中光合作用变化曲线分析叶肉细胞的光合速率与植物体的光合速率叶肉细胞的叶绿体叶肉细胞的线粒体叶肉细胞的叶绿体叶肉细胞的线粒体非叶肉细胞的线粒体叶肉细胞植物体1.叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率时，植物体的光合速率_____呼吸速率小于2.植物体的光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞的光合速率_____呼吸速率大于1。气体体积变化法—测定光合作用O2增加的体积或CO2消耗的体积五、三率测定的实验模型净光合速率呼吸速率校正装置六、三率测定的实验模型2.黑白瓶法——测溶氧量的变化

黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。瓶身是否放入长势良好的植物放入适宜水深测定时间测定项目取值表示量A黑瓶不放相同放入时测定水中溶氧量水中溶氧量为：初始量B黑瓶放入相同一段时间后测定水中溶氧量与初始值的差值为：有氧呼吸量C白瓶放入相同与B瓶相同时间后测定水中溶氧量与初始值的差值为：净光合量设初始值为x，白瓶现有量为M白，黑瓶现有量为M黑，则：总光合量=？【解析】净光合量=M白–x，呼吸量=x

-M黑总光合量=净光合量+呼吸量=（M白-x）+（x

-M黑）=M白

-M黑

①若有初始值，可推出呼吸量和净光合量；②无论是否有初始值，均可用白瓶现有量-黑瓶现有量算出总光合量。本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。结果分析净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。六、三率测定的实验模型3.叶圆片称重法——测定有机物的变化量胞间CO2浓度(Ci)Ci大小取决于4个可能变化的因素:①叶片周围的CO2浓度②气孔导度③叶肉导度④叶肉细胞的光合速率研究同一种植物且大气CO2浓度不变时，①和③可忽略胞间CO2浓度主要由气孔导度和光合速率决定简化处理光合作用拓展知识1.胞间CO2浓度(Ci)胞间CO2浓度进入CO2浓度消耗CO2浓度=－气孔导度决定光合速率决定研究胞间CO2浓度(Ci)的意义导致光合作用降低的因子可分为气孔限制和非气孔限制两个方面水分或盐胁迫气孔导度下降胞间CO2浓度不能满足光合作用需求气孔限制C5羧化酶活性低C5再生能力降低光合作用降低非气孔限制如何判断气孔限制还是非气孔限制？需要根据气孔导度变化、胞间CO2浓度变化和光合速率变化来判断。判断气孔限制还是非气孔限制例1:气孔导度下降、光合速率下降、胞间CO2浓度下降胞间CO2浓度进入CO2浓度消耗CO2浓度=－气孔导度光合速率决定决定分析：由于气孔导度下降会使胞间CO2下降，光合速率下降会使胞间CO2上升。此时，胞间CO2下降，与气孔导度下降引起的结果相同，所以光合速率下降是气孔限制。即气孔导度下降，造成供应CO2不足，导致光合速率下降。气孔限制还是非气孔限制例2:气孔导度下降、光合速率下降、胞间CO2浓度上升胞间CO2浓度进入CO2浓度消耗CO2浓度=－气孔导度光合速率决定决定分析：由于气孔导度下降会使胞间CO2下降，光合速率下降会使胞间CO2上升。此时，胞间CO2上升，与光合速率下降引起的结果相同，所以光合速率下降是非气孔限制。即光合酶活性的下降，导致光合速率下降。葡萄品种光能转化效率气孔导度胞间CO2浓度常温高温常温高温常温高温早熟红无核0.81130.66720.420.39276.31255.11莫丽莎0.82300.62290.380.25284.45314.25宝石0.81270.60320.410.28296.32269.74例1.近年来，随着温室效应的加剧，高温胁迫对农作物的生长和发育造成了不可逆转的影响。研究发现，高温胁迫会造成自由基等氧化物积累，从而引起农作物净光合作用速率下降。下表是高温胁迫对不同葡萄品种光能转化效率、气孔导度（气孔张开的程度）以及胞间CO2浓度的影响。请分析表中的数据，回答下列问题：（3）据表分析，莫丽莎在高温胁迫下光合速率降低的主要原因是__________（选填“气孔限制”或“非气孔限制”），判断理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。非气孔限制气孔导度低于其他两组，而胞间二氧化碳浓度高于其他两组，说明高温破坏了光合色素或膜结构导致光反应降低，使胞间二氧化碳浓度升高二、C4途径C3C4C4C3C52C3CO2卡尔文循环PEP羧化酶C4途径C3途径第1棒第2棒C4循环CO2ATPNADPH糖类（低浓度）（高浓度）1.C4植物的CO2固定是一场接力赛Rubisco固定CO2能力强ATP123465C3C4C4C3C52C3ATPNADPH糖类PEP羧化酶CO2CO2叶肉细胞维管束鞘细胞C4途径C3途径CO2胞间连丝光卡尔文循环C4循环少多2.C4植物的CO2固定发生在两种细胞中光RubiscoATP123478563.C3植物与C4植物叶片结构的特点C4植物叶片结构C3植物叶片结构栅栏组织海绵组织维管束叶肉细胞维管束鞘细胞维管束维管束鞘细胞叶肉细胞“花环型”排列有叶绿体(基粒不发达)无叶绿体有叶绿体(基粒发达)有叶绿体(基粒发达)5.C4植物是在高温和高光强条件下发展起来①PEP羧化酶固定CO2的能力比RuBP羧化酶(Rubisco)固定CO2的能力强，C4植物的CO2补偿点低，能利用低浓度CO2。高温条件下CO2溶解度低，高温干旱使气孔关闭，在这样的条件下C4植物还能利用细胞间隙中的含量很低的CO2，进行光合作用。C4途径具有相当于CO2泵的功能。——适应高温环境C3C4C4C3C52C3CO2卡尔文循环PEP羧化酶C4循环CO2ATPNADPH糖类（低浓度）（高浓度）RubiscoATP②C4途径具有CO2泵的功能，使维管束细胞中RuBP化酶/加氧酶(Rubisco)处于较高的CO2浓度条件下，起羧化酶的作用，抑制了光呼吸，所以C4植物光呼吸较C3植物低。——适应高光强环境C3C4C4C3C52C3CO2卡尔文循环PEP羧化酶C4循环CO2ATPNADPH糖类（低浓度）（高浓度）RubiscoATP③C4植物适应于高温、高光强，所以光饱和点高，光合速率随光强增高而上升的幅度较大，较C3植物光合速率高。C4植物光合作用最适温度在30~47℃，显著高于C3植物。光强光合速率C4植物C3植物CO2PEP(C3)OAA(C4)苹果酸(C4)磷酸丙糖淀粉苹果酸(C4)苹果酸(C4)CO2苹果酸(C4)丙酮酸(C3)ATP液泡叶绿体夜间白天CO2气孔开放气孔关闭干旱地区植物的CO2浓缩机制3.CAM途径的CO2浓缩机制C52C3酶1酶2酶1:PEP羧化酶酶2:RuBP羧化酶（Rubisco）PEP:磷酸烯醇式丙酮酸OAA:草酰乙酸PEP归纳总结C3植物、C4植物和CAM植物的比较特征C3植物C4植物CAM植物与CO2结合的物质RuBP(C5)PEPPEPCO2固定的最初产物C3C4草酰乙酸CO2固定的时间白天白天夜晚和白天光反应的场所叶肉细胞类囊体薄膜叶肉细胞类囊体薄膜叶肉细胞类囊体薄膜卡尔文循环的场所叶肉细胞的叶绿体基质维管束鞘细胞的叶绿体基质叶肉细胞的叶绿体基质有无光合午休有无无光呼吸1.光呼吸光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。该过程以光合作用的中间产物为底物，吸收氧、释放二氧化碳。其生化途径和在细胞中的发生部位也与一般呼吸(也称暗呼吸)不同。(3)光呼吸的危害如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。其次，光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。批判性思维——光呼吸的意义？(4)光呼吸的意义Ⅰ.回收碳元素。就是2分子的C2形成1分子的C3和CO2，那1分子C3通过光呼吸过程又返回到卡尔文循环中，不至于全部流失掉。即通过光呼吸回收了碳元素。Ⅱ.防止强光对叶绿体的破坏。强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。Ⅲ.消除乙醇酸对细胞的毒害。2.光抑制植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。(1)光抑制机理：光合系统的破坏，PSⅡ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。(2)光抑制的主要防御机制①