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1、第二十课时课时 能量之源光与光合作用(4) (光合作用和呼吸作用的关系，化能合成作用) 考点一 光合作用与有氧呼吸的比较较 【知识拓展】 光合作用 有氧呼吸 物质变质变 化 能量变变化 实质实质 合成有机物，储储存能量 分解有机物、释释放能 量，供细细胞利用 场场所 叶绿绿体 活细细胞(主要在线线粒体 ) 条件 只在光下进进行 有光、无光都能进进行 H的来源 光反应应中水的光解 第一阶阶段从葡萄糖到丙 酮酮酸及第二阶阶段丙酮酮酸 和H2O分解产产生 H的去路 作为还为还 原剂剂用于 暗反应阶应阶 段中还还 原C3形成(CH2O) 等 用于第三阶阶段还还原O2产产 生H2O，同时释时释 放大量
2、能量 ATP的来源 光反应阶应阶 段ATP合成 所需能量来自色素吸 收的太阳光能第一、二、三阶阶段 均产产生，第三阶阶段 产产生最多，能量来 自有机物氧化分解 ATP的去路 用于暗反应阶应阶 段C3的 还还原，以稳稳定化学能 形成储储存于有机物中 作为为能量通货货用于 各项项生命活动动 联联系 2.光合作用与细细胞呼吸的计计算 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间时间 内CO2等原 料的消耗或O2、(CH2O)等产产物的生成数量来表示。 (2)呼吸速率表示方法：将植物置于黑暗中，实验实验 容器 中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速 率。 (3) 如下图图，叶绿绿体内光合
3、作用产产物O2和有机物首先满满 足同一细细胞内线线粒体进进行细细胞呼吸的需要，若有多余再 排出细细胞外，即deg；或不够够再从细细胞外获获得，即g df。而线线粒体细细胞呼吸的产产物CO2也首先满满足同一 细细胞内叶绿绿体进进行光合作用的需要，若有多余再排出细细 胞外，即hca；或不够够再从细细胞外获获得，即cbh 。因此，光照下有机物的净积净积 累量可用下式来表示：净积净积 累 量总总合成量呼吸量。 一昼夜有机物的积积累量(用CO2量表示)可用下式表示：积积累 量白天从外界吸收的CO2总总量晚上呼吸释释放的CO2量。 应应用指南：将离体叶片培养在NaHCO3溶液中，分别测别测 定 黑暗和光照
4、下溶液pH的变变化或借助酸碱指示剂剂的颜颜色变变化， 可以验证验证 光合作用吸收CO2和细细胞呼吸释释放CO2。【典例精析】 【例1】取一植物形态态、大小、生长发长发 育状况相同的 四张张叶片按下图进图进 行实验实验 ，烧烧杯中的液体可以保证证 叶片所需的水与矿质矿质 元素的正常供应应，气体的移动动可 以通过观过观 察油滴的运动动判断。(不考虑虑气体在水中的 溶解与外界气压压的变变化和蒸腾腾作用的影响)(1)适宜的光照下，装置A中油滴的移动动情况是，原因是 。 (2)适宜的光照下短时间时间 内装置B中油滴的移动动情况 是 ，此时时装置B中的净净光合量 零(填“大于”、“小于”或“等于”)。放置
5、一段时间时间 后， 装置中的氧气消耗完，这时这时 油滴的移动动方向是，写出反应应式：不移动动 光合作用吸收的二氧化碳体 积积等于释释放出的氧气体积积，呼吸作用吸收的氧气体 积积等于释释放出的二氧化碳的体积积向左移动动小于向右。(3)分析装置C中的油滴移动动情况与光合作用和呼吸作用 的关系： 。 (4)能否直接用B、D装置证证明光合作用需要光，为为什么 ？当光合作用大于呼吸作用时时，向右移动动； 当光合作用小于或等于呼吸作用时时，不移动动(因为为CO2 缓缓冲液在CO2浓浓度低时时可以释释放出CO2，而在其浓浓度高时时 要被吸收，从而保证证里面CO2浓浓度的稳稳定)不能。虽虽然满满足单单一变变量
6、原则则，但是都缺少二氧化碳 ，均不能进进行光合作用。(5)能否直接用C、D装置证证明光合作用需要二氧化碳，为为 什么？ 。 如果用B、C装置证证明光合作用需要二氧化碳，应该应该 将叶 片作怎样样的处处理？ 。 (6)如果将C装置突然从光下移动动到黑暗处处，短时间时间 内叶 肉细细胞中的ATP、H、C3、C5的物质质含量分别别怎样变样变 化 ？。要测测定叶片细细胞呼吸的强度 最好选择选择 装置 。不能。不符合单单一变变量原则则饥饿处饥饿处 理下降、下降、上升、下降D【考查类型】此题考查了学生的识图能力及对植物代谢 光合作用的理解与分析、运用能力。 【解析】(1)装置A小烧杯中是清水，不提供CO2
7、和O2，仅 靠装置内空气中的CO2和O2提供光合作用和呼吸作用的 原料，但光合作用中每吸收1molCO2，就释放1molO2， 而呼吸作用中每吸收1molO2，就释放1molCO2，因此整 个装置油滴不移动；(2)装置B小烧杯中是NaOH，可以吸 收CO2，导致光合作用原料不足，而呼吸作用照样进行， 这样光合作用O2释放少，呼吸作用O2吸收多，且CO2又 被NaOH吸收，造成装置内气压降低，油滴左移；若装置 中O2消耗完，植物叶片就转入无氧呼吸，放出CO2，并 被植物叶片吸收进行光合作用，释放出O2，造成气压增 大，油滴右移； (3)装置C小烧杯中试CO2缓冲液，可以保证足够的CO2供应，因此
8、在光照充足的情况下光合作用大于呼吸作用， 放出的O2多于吸收的O2，气压增大，油滴右移；(4)B、D 装置表面看是单一变量，但CO2不是实验变量，就必须保 证充分供应，而装置内缺乏CO2，因此违反了实验设计的 科学性原则，不能直接证明；(5)C、D装置存在两个实验 变量，违反了单一变量原则，也不能直接证明；(6)如果 将C装置突然从光下移动到黑暗处，短时间内光反应停止 ，ATP和H合成减少，C3消耗减少，积累增加，而C5生成减少，积累也减少。若要测定呼吸强度，就必须排除 光合作用的干扰，需要遮光处理。【例2】(2011广东)观赏观赏 植物蝴蝶兰兰可通过过改变变CO2吸收方式以 适应环应环 境变
9、变化。长长期干旱条件下，蝴蝶兰兰在夜间间吸收CO2并贮贮 存在细细胞中。(1)依图图1分析，长长期干旱条件下的蝴蝶兰兰在04时时 (填 “有”或“无”)ATP和H的合成，原因是 ；此时时段 (填“有”或“无”)光合作 用的暗反应发应发 生，原因是 ；1016时时 无明显显CO2吸收的直接原因是 。 (2)从图图2可知，栽培蝴蝶兰应兰应 避免 ，以利于其较较快生 长长。此外，由于蝴蝶兰兰属阴生植物，栽培时还时还 需适当 。 (3)蝴蝶兰兰的种苗可利用植物细细胞的 ，通过过植物 组织组织 培养技术术大规规模生产产，此过过程中细细胞分化的根本原因是。有此时时段细细胞进进行 呼吸作用，呼吸作用的第一、
10、二阶阶段均有H产产生，第一、二、 三阶阶段均有ATP生成无此时时段没有光反应应，而暗反应应 必须须要由光反应应提供ATP和H，故不存在暗反应应 气孔关闭闭干旱 遮阴 全能性基因选择选择 性表达【考查类型】本题考查了呼吸作用、光合作用、影响光合作用的因 素及植物组织培养等方面的知识。 【解析】(1)植物合成ATP和H有两种生理作用即光合作用和呼吸 作用，但题目是指在04时，是暗示此时没有光合作用(主要是由于 没有光照)，所以只考虑呼吸作用。没有光反应提供ATP和H，就不 可能发生暗反应，呼吸作用产生的ATP和H不能被暗反应利用。10 16时由于光照强度太大，气孔关闭，导致无CO2的吸收不明显。
11、(2)干旱条件下蝴蝶兰的干重增加量比正常条件下要大，所以栽培蝴蝶兰时应避免干旱，以利于其较快生长，太强的光照对阴生植物生 长反而不利，故阴生植物栽培时要适当遮阴。 (3)植物组织培养的原理是利用了植物细胞的全能性，细胞分化的 实质(根本原因)是基因的选择性表达。【方法归纳】本题有一定的综合性，在复习过程中要注意把握在一 个背景材料中体现出的生物学知识。这样有利于把很多重要知识点综 合在一起。考点二 化能合成作用 【基础知识整合】 1概念：某些细细菌利用体外环环境中的某些 氧化时时所释释放的能量来制造 的合成作用。 2实实例： 能利用NH3氧化成HNO2和HNO3 时时所释释放的 ，将 合成为为
12、糖类类。 3自养生物和异养生物 (1)自养生物：绿绿色植物和硝化细细菌都能将，因此属于自养生物。 (2)异养生物：人、动动物、真菌以及大多数细细菌只能利用 环环境中 来维维持自身的生命活动动，属于异 养生物。无机物 有机物 硝化细细菌 化学能CO2和H2O无机物合成 为为有机物现现成的有机物【典例精析】 【例3】下图图示生物体部分代谢过谢过 程，下列有关分析 正确的是 ( ) A过过程只能在植物细细胞的叶绿绿体中进进行 B过过程需要的酶只存在于线线粒体的内膜和线线粒体 基质质中 C能进进行过过程的生物无核膜但属于生产产者 D和过过程只能发发生于不同的细细胞中C【考查类型】本题主要考查光合作用、
13、细胞呼吸和化 能合成作用等知识点，具有较强的综合性。 【解析】过程表示将CO2和H2O合成有机物，可以是光合作用，也可以是化能合成作用；过程是将 (CH2O)彻底分解，属于有氧呼吸全过程，场所有细胞质基质，也有线粒体内膜和基质；过程是硝化细菌利用 氧化NH3获得的化学能合成有机物的过程，属于化能合成作用；过程是无氧呼吸产生酒精的过程。有氧呼吸 和无氧呼吸可发生于同一细胞中。 【方法归纳】仔细看图，弄清图中的每一过程是解题 的关键。课时练习二十一一、选择题(每小题只有一个正确选项)1下列关于植物光合作用和细细胞呼吸的叙述，正确的是( ) A无氧和零下低温环环境有利于水果的保鲜鲜 BCO2的固定过
14、过程发发生在叶绿绿体中，C6H12O6分解成CO2 的过过程发发生在线线粒体中 C光合作用过过程中光能转变为转变为 活跃跃的化学能，细细胞呼吸 过过程中化学能转变为热转变为热 能和ATP D夏季连续连续 阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当 降低温度，可提高作物产产量D2下列关于叶肉细细胞能量代谢谢的叙述中，正确的是( ) A适宜光照下，叶绿绿体和线线粒体合成ATP都需要O2 B只要提供O2，线线粒体就能为为叶绿绿体提供CO2和ATP C无光条件下，线线粒体和叶绿绿体都产产生ATP D叶绿绿体和线线粒体都有ATP合成酶，都能发发生氧化还还原 反应应D【解析】叶绿体合成ATP不需要O2，A错误
15、；线粒体进行有 氧呼吸除了需O2外还需要水，B错误；无光条件下，叶绿体 只进行暗反应不产生ATP，C错误。3下图图表示光合作用与呼吸作用过过程中物质变质变 化 的关系，下列说说法不正确的是( )A能提供给绿给绿 色植物各种生命活动动所需能量最多的过过 程是5 B各种生物体(病毒除外)都能进进行的过过程是3 C1、3和4过过程产产生的H都能与氧结结合产产生水 D2过过程需多种酶参与，且需ATP供能 【解析】从图中可看出1和2分别是光合作用的光反应和暗反 应，3、4、5分别代表有氧呼吸的一、二、三阶段阶段，其 中1过程产生的H不能与氧结合产生水，C不正确。C4某研究小组组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样样， 分装于六对对黑
