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1、高考生物二轮专题细胞呼吸与光合作用专题强化一、 总反应式（注明氧原子的去路）细胞呼吸（有氧呼吸）光合作用1、 C元素的来源与去路（同位素标记法）细胞呼吸（有氧呼吸）光合作用14C6H12O6 14C3H4O3（丙酮酸） 14CO214CO2 14C3 （三磷酸甘油酸） （14CH2O）2、还原氢（ 【H】 ）的来源与去路光合作用细胞呼吸来源过程光2H2O 4H+O2 酶（1）C6H12O6 2丙酮酸+4H酶（2）丙酮酸+6H2O 6CO2+20H场所叶绿体内的类囊体薄膜（1）细胞质基质（2）线粒体基质去路过程H、ATP 酶C3 （CH2O）酶 24H+6O2 12H2O场所叶绿体基质线粒体内膜
2、提醒：光合作用中产生的H是还原型辅酶（NADPH）十分简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的H是还原型辅酶I（NADH）十分简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。还原氢的书写形式一定不能写成H、H+、H2，只能写成H或NADH或NADPH。3.光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析二、阶段反应变化因素H、ATPC3（三磷酸甘油酸）C5（核酮糖二磷酸）有机物突然增加CO2浓度下降上升下降上升突然降低CO2浓度上升下降上升下降突然增加光照强度上升下降上升上升突然降低光照强度下降上升下降下降三、影响因素细胞呼吸光合作用温度温度酶活性呼吸速率呼吸速率温度/温度温度酶活性光合速率光合速率温
3、度/氧气浓度光照强度水含量水含量CO2浓度CO2浓度四、应用1、细胞呼吸应用（1）选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。（2）对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。（3）酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒
4、精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。（4）谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠味精。（5）水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。（6）较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种
5、环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。（7）有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。 （8）低温、低氧、湿度适中储藏水果和蔬菜，既抑制了无氧呼吸又抑制了有氧年呼吸，可使其保鲜。2、 光合作用应用五、速率的测定（一）速率的表示方法（1）呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内(CO2)增加量、O2减
6、少量或有机物减少量。（2）光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。 净光合速率：常用一定时间内O2释放量、(CO2)吸收量或有机物积累量表示；真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、(CO2)固定量或有机物产生量表示。 （3）光合速率与呼吸速率的关系 绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织在光下或黑暗下测得的数值为呼吸速率(A点)。 绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。 真正光合速率净光合速率呼吸速率。 关系式用O2、(CO2)或葡萄糖
7、的量表示如下： A光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量 B光合作用固定(CO2)量(CO2)吸收量细胞呼吸释放(CO2)量 C光合作用葡萄糖产生量葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消耗葡萄糖量（4）一昼夜有机物的积累量（用CO2量表示）可用下式表示:积累量=白天从外界吸收的CO2量晚上呼吸释放的CO2量。 【强化训练】分析右图：（1） 呼吸作用速率是：40mg/m2叶h；（2） 光照强度为300 lx时：净光合速率是：40mg/m2叶h，总光合速率是：80mg/m2叶h；（3）若光照12小时，黑暗12小时，则只有光照强度大于300 lx，该植物才能积累有机物。（4）若一天中光照在500 lx
8、9小时，则该植物一天中产生的葡萄糖的量为：140 9 180 264= 859 mg/m2叶则该植物一天中积累的葡萄糖的量为：（1009 4015 ）180 264= 204.5 mg/m2叶（二）速率的测定：1、细胞呼吸速率的测定测定细胞呼吸作用或确认呼吸类型常采取U型管液面升降或玻璃管液滴移动的观察法，即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物（活种子或植物或动物），通过生物呼吸过程中释放CO2或吸入O2引起的气压变化，进而推测或计算生物的呼吸状况，如图装置所示。 由于生物呼吸时既产生CO2又消耗O2，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定真实呼吸情况，应只测其中一种气体变
9、化情况。为此，测定过程中,往往用NaOH或KOH吸收掉呼吸所产生的CO2，这样，整个装置中的气压变化，只能因吸收O2所引起，从而排除CO2对气压变化的干扰。 （1）物理误差的校正 由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素所引起，为使测定结果更趋准确，应设置对照实验，以校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误差。此时，对照实验与呼吸装置相比，应将所测生物灭活，如将种子煮熟，而其他各项处理应与实验组完全一致（包括NaOH溶液，所用种子数量，装置瓶及玻璃管的规格等）。 （2）探究光合作用和细胞呼吸与光照强度的关系将上述装置置于不同光照强度（可用不同功率的灯泡实验或同一功率灯泡通过改变光照距离进行控制）
10、条件下，被研究生物应为绿色植物。结果分析：若红色液滴右移，说明光照较强，光合作用大于细胞呼吸，释放O2使瓶内气压增大。若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸大于光合作用，吸收O2使瓶内气压减小。若红色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸，释放O2等于吸收O2,瓶内气压不变。 （3）细胞呼吸状况的实验测定归纳欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水,即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液，其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定。两套装置可如右图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用。结果与
11、分析 若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸（因有氧呼吸产CO2量与耗O2量相等）。 若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸（因无氧呼吸只产CO2，不耗O2）。 若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。 装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。 a.为使实验结果精确，排除实验误差还应设置如图装置3，以便校正。 b.进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。2、光合速率的测定(1)“半叶法”-测光合作用有机物的生产量，即单位时间、
12、单位叶面积干物质积累数例1 某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2h)。问题：若M=MB-MA，则M表示 。 解析本方法又叫半叶称重法，常用大田农作物的光合速率测定。如图1所示，A部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但仍可照
13、常进行呼吸作用。另一半B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中：MB表示6小时后叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6小时后初始质量-呼吸作用有机物的消耗量，所以，M=MB-MA，就是光合作用有机物的经过6小时干物质的积累数（B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量）。这样，真正光合速率（ 单位：mg /dm2h）就是M值除以时间再除以面积就可测得。答案 B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量变式训练1某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分
14、别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2zx)6 gcm-2h-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( ) A下午4时后将整个实验装置遮光3小时 B下午4时后将整个实验装置遮光6小时 C下午4时后在阳光下照射1小时 D晚上8时后在无光下放置3小时解析 起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x克，从上午10时到下午4时，叶片在这6小时内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重y克减去上午10时移走时的叶圆片干重x克的差值，就等于该叶圆片净光合作用干物质量：（y一x）克。若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片遮光处理为M小时后干重为z克， 下午4时移走的叶圆片干重y克减去叶片遮光处理M小时后的干重z克差值，就是呼吸作用干物质量：（y一x）克。 已知：测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2zx)6 gcm-2
