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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