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1、专题五专题五光合作用和呼吸作用与光合作用和呼吸作用与碳循环和能量流动碳循环和能量流动 【重点知识联系与剖析】【重点知识联系与剖析】 一、光合作用一、光合作用1 1光合作用的实质光合作用的实质通过光合作用的光反应把光能转变成活跃的化学能，通过光合作用的光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。 2 2光合色素及其物理性质与功能光合色素及其物理性质与功能叶绿素不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机叶绿素不溶于水，但易溶于酒精、丙酮
2、、石油醚等有机溶剂中。呈黄绿色。叶绿素吸收光的能力极强，如果把溶剂中。呈黄绿色。叶绿素吸收光的能力极强，如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间，可以看到叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。因此，在光谱上就出现光谱中有些波长的光被吸收了。因此，在光谱上就出现了黑线或暗带，这种光谱叫吸收光谱。了黑线或暗带，这种光谱叫吸收光谱。叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长为叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长为640nm640nm660nm660nm的红光部分，另一个在波长为的红光部分，另一个在波长为430nm430nm450nm450nm的蓝紫
3、光部分。对其他光吸收较少，其中对绿光的蓝紫光部分。对其他光吸收较少，其中对绿光吸收最少，由于叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的吸收最少，由于叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。溶液呈绿色。 （1 1）、叶绿素的荧光现象：）、叶绿素的荧光现象： 我们在做叶绿素的提取和分离实验时，还会看到一我们在做叶绿素的提取和分离实验时，还会看到一种现象：试管中的叶绿素的丙酮提取液在透射光下种现象：试管中的叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的，而在反射光下是棕红色的是翠绿色的，而在反射光下是棕红色的（2 2）、叶绿素的生物合成）、叶绿素的生物合成类类胡胡萝萝卜卜素素包包括括胡胡萝萝卜卜素素和和叶叶黄黄素
4、素两两种种，颜颜色色分分别别是是橙橙黄黄色色和和黄黄色色，功功能能是是吸吸收收蓝蓝紫紫光光。除除此此之之外外还还具具有有保护叶绿素，防止强烈光照伤害叶绿素的功能。保护叶绿素，防止强烈光照伤害叶绿素的功能。光光是叶绿素形成的主要条件，一般植物在黑暗中生长是叶绿素形成的主要条件，一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素，但藻类、蕨类和松柏科植物在黑暗都不能合成叶绿素，但藻类、蕨类和松柏科植物在黑暗中可合成少量叶绿素。中可合成少量叶绿素。叶绿素形成的最低叶绿素形成的最低温度温度是是2-42-4。C C，适宜温度，适宜温度3030。C C以上以上最高温度最高温度40 40 。C C。矿质元素：矿质元素：植
5、物却植物却N Mg Fe Mn N Mg Fe Mn CuCu或或ZnZn都不能形成叶都不能形成叶绿素。绿素。 N MgN Mg是组成叶绿素的元素。其他是叶绿素形成是组成叶绿素的元素。其他是叶绿素形成过程中某些酶的催化剂。过程中某些酶的催化剂。秋天，因低温、紫外线强烈等外界因素和叶片衰老等内秋天，因低温、紫外线强烈等外界因素和叶片衰老等内部因素，叶绿素的合成速度低于分解的速度，叶绿素含部因素，叶绿素的合成速度低于分解的速度，叶绿素含量相对减少，而类胡萝卜素分子比较稳定，不易破坏。量相对减少，而类胡萝卜素分子比较稳定，不易破坏。所以叶片逐渐呈现类胡萝卜素的颜色所以叶片逐渐呈现类胡萝卜素的颜色黄色
6、。黄色。植物叶子呈现的颜色是叶子中各种色素的综合表现。植物叶子呈现的颜色是叶子中各种色素的综合表现。正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为4141，叶绿素，叶绿素a a与叶绿素与叶绿素b b的比约为的比约为3131，叶黄素与胡萝卜，叶黄素与胡萝卜素之比约素之比约2121，由于叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，由于叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，所以正常的叶子总是呈绿色。所以正常的叶子总是呈绿色。至于红叶，是因为秋天降温，体内积累较多的糖分以至于红叶，是因为秋天降温，体内积累较多的糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成了较多的花色适应寒冷，体内可溶性糖多了，
7、就形成了较多的花色素，同时秋天叶子内的素，同时秋天叶子内的pHpH值改变，叶内呈现酸性，使值改变，叶内呈现酸性，使花色素表现出红色。花色素表现出红色。 3 3先合作用的过程先合作用的过程 光反应：光反应：在光反应阶段主要进行在光反应阶段主要进行2 2个反应，水个反应，水的光解，生成还原态的氢、的光解，生成还原态的氢、NADPHNADPH和和O O2 2，方程，方程 可简写为：可简写为：2 2H H2 2O 4H+OO 4H+O2 2；二是将电子；二是将电子传递给传递给NADPNADP+ +的过程中，将的过程中，将 ADPADP和和 PiPi合成合成 ATPATP，这个过程称为光合磷酸化过程，方
8、程式可简，这个过程称为光合磷酸化过程，方程式可简单表示为：单表示为：ADPADPPi ATPPi ATP。最后电子传递给。最后电子传递给NADPNADP+ +形成形成NADPHNADPH。这。这 2 2个过程都是在基粒片层个过程都是在基粒片层结构薄膜上进行的。光反应的产物共有结构薄膜上进行的。光反应的产物共有3 3种：种：H H、ATPATP和和O O2 2其中其中HH和和ATPATP是供给暗反应的是供给暗反应的原料，原料，O O2 2则释放到大气中，或被呼吸作用所利则释放到大气中，或被呼吸作用所利用。光反应必须在光下才能进行。用。光反应必须在光下才能进行。 暗反应：暗反应：在叶绿体的基质中进
9、行的。进行暗反应必须在叶绿体的基质中进行的。进行暗反应必须具备具备4 4个基本条件：个基本条件：COCO2 2、酶、酶、HH和和ATPATP。其中。其中HH和和 ATPATP来自光反应，来自光反应，COCO2 2主要来自大气中，酶是叶绿体本主要来自大气中，酶是叶绿体本身所固有的。，具备上述身所固有的。，具备上述4 4个基本条件，不论有光和个基本条件，不论有光和无光暗反应都能进行。无光暗反应都能进行。 关于光合作用的公式关于光合作用的公式6co6co2 2+12H+12H2 2o co c6 6H H1212o o6 6+6H+6H2 2o+6oo+6o2 2光光叶绿体叶绿体光合作用的主要产物是
10、糖类（单糖、二糖和多糖）。但光合作用的主要产物是糖类（单糖、二糖和多糖）。但一些实验证明，蛋白质、脂肪和有机酸也是直接产物。一些实验证明，蛋白质、脂肪和有机酸也是直接产物。4 4、光合作用的意义：、光合作用的意义：5 5、影响光合作用的因素：、影响光合作用的因素：主要有光照强度、主要有光照强度、COCO2 2浓度、浓度、温度和矿质营养。温度和矿质营养。 第一、制造有机物，实现巨大的物质转变，将第一、制造有机物，实现巨大的物质转变，将COCO2 2和和H H2 2O O合成有机物合成有机物第二、转化并储存太阳能第二、转化并储存太阳能第三、净化空气，使大气中的第三、净化空气，使大气中的O O2 2
11、和和COCO2 2含量保持相对含量保持相对稳定；稳定；第四、对生物的进化具有重要作用第四、对生物的进化具有重要作用 光照强度：光照强度：植物的光合作用强度在一定范围植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化内是随着光照强度的增加，同化COCO2 2的速度也相的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所
12、吸收的所吸收的COCO2 2与该温度条件下植物进行呼吸作用与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的所释放的COCO2 2量达到平衡时，这一光照强度就称量达到平衡时，这一光照强度就称为为光补偿点。光补偿点。这时光合作用强度主要是受这时光合作用强度主要是受光反光反应产物的限制。应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的就称为植物光合作用的光饱和点，光饱和点，此时的光合此时的光合作用强度是受暗反应系统中作用强度是受暗反应系统中酶的活性和酶的活性和COC
13、O2 2浓度浓度的限制的限制 光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系呼吸作用强度有关，与温度也有关系一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺
14、件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育盛，植物体内因失水而不利于其生长发育农业生产上的应用农业生产上的应用1 1、适当提高光照强度；、适当提高光照强度；2 2、延长光合作用时间；、延长光合作用时间；3 3、增加、增加光合作用面积光合作用面积-合理密植；合理密植；4 4、对温室大棚用无色透明、对温室大棚用无色透明玻璃。玻璃。植植物物在在进进行行光光合合作作用用的的同同时时也也在在进进行行着着呼呼吸吸作作用用，总总光光合合作作用用是是指指植植物物在在光光照照下下制制造造的的有有机机物物的的总总量量（吸吸收的收的COCO2 2总量）。总量）。净净光光合合作
15、作用用是是指指在在光光照照下下制制造造的的有有机机物物总总量量（或或吸吸收收的的COCO2 2总总量量）中中扣扣除除掉掉在在这这一一段段时时间间中中植植物物进进行行呼呼吸吸作作用用所所消消耗耗的的有有机机物物（或或释释放放的的COCO2 2）后后，净净增增的的有有机机物物的量。的量。温度：温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。性，加快反应速度。光光合合作作用用也也不不例例外外，在在一一定定的的温温度度范范围围内内，在在正正常常的的光光照照强强度度下下
16、，提提高高温温度度会会促促进进光光合合作作用用的的进进行行。但但提提高高温温度度也也会会促促进进呼呼吸吸作作用用。如如图图5-25-2所所示示。所所以以植植物物净净光光合合作作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。农业上的应用：农业上的应用：1 1、适时播种；、适时播种；2 2、温室或大棚作物时白天提高温度，、温室或大棚作物时白天提高温度，晚上降低温度；晚上降低温度；3 3、植物、植物“午休午休”现象的原因之一现象的原因之一COCO2 2浓度：浓度：COCO2 2是植物进行光合作用的原料，只有当是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的环境中的C
17、OCO2 2达到一定浓度时，植物才能进行光合作达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。用。植物能够进行光合作用的最低植物能够进行光合作用的最低COCO2 2浓度称为浓度称为COCO2 2补偿点补偿点，即在此即在此COCO2 2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的浓度条件下，植物通过光合作用吸收的COCO2 2与植物呼吸作用释放的与植物呼吸作用释放的COCO2 2相等。环境中的相等。环境中的COCO2 2低于这低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。大于积累，长期如此植物就会死亡。一般来说，在一定的范围内，植物光合
18、作用的强度随一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随COCO2 2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的就不再增加或增加很少，这时的COCO2 2浓度称为浓度称为COCO2 2的饱和的饱和点点。如。如 COCO2 2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物而要下降，甚至引起植物COCO2 2中毒而影响植物正常的生长中毒而影响植物正常的生长发育。发育。 COCO2 2补偿点补偿点COCO2 2的饱和点的饱和点 必需矿质元素的供应必需矿质元素的供应：
19、绿色植物进行光合：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。如作用时，需要多种必需的矿质元素。如氮氮是催是催化光合作用过程各种酶以及化光合作用过程各种酶以及NADPNADP+ +和和ATPATP的重要的重要组成成分，组成成分，磷磷也是也是NADPNADP+ +和和ATPATP的重要组成成分。的重要组成成分。磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。绿色植物通过光合作用合成糖类，以及作用。绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要需要钾钾。再如。再如镁镁是叶绿体的重要组成
20、成分是叶绿体的重要组成成分. .农业上的应用：农业上的应用：温室或大棚作物时适当提高二氧化碳的浓度。如释放温室或大棚作物时适当提高二氧化碳的浓度。如释放干冰；使用农家肥；安装二氧化碳发生器等。干冰；使用农家肥；安装二氧化碳发生器等。水。水。水是光合作用的原料之一，缺水光合水是光合作用的原料之一，缺水光合速率下降。农业上应做到合理灌溉速率下降。农业上应做到合理灌溉6 6、光合作用效率与光能利用率、光合作用效率与光能利用率光合作用效率光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值。物中所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值
21、。提高光合作用效率的措施提高光合作用效率的措施包括光照强弱的控制、二氧包括光照强弱的控制、二氧化碳的供应、必需矿质元素的供应等化碳的供应、必需矿质元素的供应等光能利用率光能利用率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量占照射到地面上日光能量的比率。中所含的能量占照射到地面上日光能量的比率。光能利用率包括提高光合作用效率、延长光合作用光能利用率包括提高光合作用效率、延长光合作用时间和增加光合作用面积三方面。是提高农作物产量时间和增加光合作用面积三方面。是提高农作物产量的重要条件之一。的重要条件之一。6 6C C3 3植物和植物和C C4 4植物植物C
22、C3 3植物：是指在光合作用的暗反应过程中，一个植物：是指在光合作用的暗反应过程中，一个COCO2 2被被一个五碳化合物一个五碳化合物(1(1，5-5-二磷酸核酮糖，简称二磷酸核酮糖，简称RuBPRuBP) )固定固定后形成两个三碳化合物后形成两个三碳化合物(3-(3-碳酸甘油酸碳酸甘油酸) )，即，即 COCO2 2被固定被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子，所以称为后最先形成的化合物中含有三个碳原子，所以称为C C3 3植植物。物。C C3 3植物叶片的结构特点是：叶绿体只存在于叶肉细植物叶片的结构特点是：叶绿体只存在于叶肉细胞中，维管束鞘细胞中没有叶绿体，整个光合作用过胞中，维管束鞘
23、细胞中没有叶绿体，整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行，光合产物变只积累在叶肉程都是在叶肉细胞里进行，光合产物变只积累在叶肉细胞中。细胞中。 C C4 4植物：指在光合作用的暗反应过程中，一个植物：指在光合作用的暗反应过程中，一个C C2 2被被个个含有三个碳原子的化合物含有三个碳原子的化合物( (磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸) )固定后固定后首先形成含四个碳原子的有机酸（草酰乙酸），所以首先形成含四个碳原子的有机酸（草酰乙酸），所以称为称为C C4 4植物。植物。C C4 4植物叶片的结构特点是：围绕着维管束的是呈植物叶片的结构特点是：围绕着维管束的是呈“花花环型环型”的的两圈两圈细胞，
24、里面一圈是维管束鞘细胞，细细胞，里面一圈是维管束鞘细胞，细胞较大，里面的叶绿体不含基粒。外圈的叶肉细胞胞较大，里面的叶绿体不含基粒。外圈的叶肉细胞相对小一些，细胞中含有具有基粒的叶绿体。相对小一些，细胞中含有具有基粒的叶绿体。通过通过C C4 4途径固定途径固定COCO2 2的过程是在叶肉细胞中进行的。的过程是在叶肉细胞中进行的。C C4 4中的中的C C转移到转移到C C3 3途径是在维管束鞘细胞中进行的，光途径是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行。合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行。光光合作用的产生也主要积累在维管束鞘细胞中。合作用的产生也主要积累
25、在维管束鞘细胞中。C C4 4植物具有两条固定植物具有两条固定COCO2 2的途径，即的途径，即C C3 3途径和途径和C C4 4途径。途径。C C4 4植植物物常常分分布布在在热热带带地地区区，光光合合作作用用效效率率较较C C3 3植植物物高高，对对COCO2 2的的利利用用率率也也较较C C3 3植植物物高高，农农作作物物的的产产量量比比C C3 3农农作物产量要高，如玉米就属于作物产量要高，如玉米就属于C C4 4植物。植物。7 7、光合速率及光合作用的计算、光合速率及光合作用的计算（1 1）光合速率）光合速率光合作用的指标是光合速率。光合速率常以每小时每平光合作用的指标是光合速率。
26、光合速率常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳毫克数表示，一般测定光合方分米叶面积吸收二氧化碳毫克数表示，一般测定光合速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，所以结速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，所以结果是光合作用减去呼吸作用的差数，叫表观光合速率或果是光合作用减去呼吸作用的差数，叫表观光合速率或净光合速率。净光合速率。（总）真正光合速率（总）真正光合速率= =表观光合速率表观光合速率+ +呼吸速率呼吸速率光合作用实际产氧量光合作用实际产氧量= =实测的氧气释放量实测的氧气释放量+ +呼吸作用耗氧量呼吸作用耗氧量光合作用实际二氧化碳消耗量光合作用实际二氧化碳消耗量= =实测的二氧化
27、碳消耗量实测的二氧化碳消耗量+ +呼吸作用二氧化碳释放量呼吸作用二氧化碳释放量光合作用葡萄糖净生产量光合作用葡萄糖净生产量= =光合作用葡萄糖实际生产量光合作用葡萄糖实际生产量- -呼吸作用葡萄糖消耗量呼吸作用葡萄糖消耗量（2 2）光合速率的计算）光合速率的计算实际光合速率实际光合速率= =从外界吸收的从外界吸收的COCO2 2+ +呼吸释放的呼吸释放的COCO2 2或实或实际光合速率际光合速率= =释放到外界的释放到外界的O O2 2+ +呼吸消耗的呼吸消耗的O O2 2 二、呼吸作用二、呼吸作用 1 1呼吸作用的过程呼吸作用的过程 呼吸作用是指在生物体内氧化分解有机物并且释呼吸作用是指在生
28、物体内氧化分解有机物并且释放能量的过程。分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。放能量的过程。分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。有氧呼吸的过程分为有氧呼吸的过程分为3 3个阶段。个阶段。有氧呼吸必须弄楚以下几点：有氧呼吸必须弄楚以下几点：COCO2 2是是在在第第二二阶阶段段产产生生的的，是是丙丙酮酮酸酸和和水水反反应应生生成成的的，COCO2 2中中的的氧氧原原子子一一个个来来自自葡葡萄萄糖糖，另另一一个个来来自自水水。这这个个过程在线粒体基质中进行过程在线粒体基质中进行OO2 2参参与与反反应应的的阶阶段段是是第第三三阶阶段段，是是HH和和氧氧结结合合生生成成水水，所所以以呼呼吸吸作作用用产产物物水
29、水中中的的氧氧来来自自O O2 2，这这个个过过程程在在线粒体线粒体内膜上进行内膜上进行有有氧氧呼呼吸吸过过程程中中的的反反应应物物和和生生成成物物中中都都有有水水，反反应应物物中中的的水水在在第第二二阶阶段段参参与与和和丙丙酮酮酸酸的的反反应应，生生成成物物中中的水是有氧呼吸第三阶段的水是有氧呼吸第三阶段HH和和0 02 2结合生成的结合生成的有有氧氧呼呼吸吸过过程程中中3 3个个阶阶段段进进行行的的场场所所分分别别是是：第第一一阶阶段段在在细细胞胞质质基基质质中中进进行行；第第二二阶阶段段是是在在线线粒粒体体基基质质中进行；第三阶段是在线粒体内膜进行。中进行；第三阶段是在线粒体内膜进行。
30、无氧呼吸是指不需要氧气条件下的呼吸作用。无氧呼吸是指不需要氧气条件下的呼吸作用。由于没由于没有氧气，所以氧化分解有机物是不彻底的。在无氧呼有氧气，所以氧化分解有机物是不彻底的。在无氧呼吸的产物中绝对没有水生成，如在呼吸作用的产物有吸的产物中绝对没有水生成，如在呼吸作用的产物有水生成，一定是进行了有氧呼吸。水生成，一定是进行了有氧呼吸。无氧呼吸过程分为无氧呼吸过程分为2 2个阶段：第一阶段和有氧呼吸是个阶段：第一阶段和有氧呼吸是公共的途径，即一分子葡萄糖被分解成公共的途径，即一分子葡萄糖被分解成2 2分子丙酮酸；分子丙酮酸；第二阶段是利用第一阶段产生的第二阶段是利用第一阶段产生的H(NADPH)
31、H(NADPH)还原丙酮还原丙酮酸，在不同的植物细胞中，由于酶的不同，丙酮酸被酸，在不同的植物细胞中，由于酶的不同，丙酮酸被还原的产物也是不同的，有的是乳酸还原的产物也是不同的，有的是乳酸( (如马铃薯、玉如马铃薯、玉米的胚等米的胚等) )，有的是酒精，有的是酒精( (如苹果、陆生植物的根细胞如苹果、陆生植物的根细胞等等) )无氧呼吸过程中的无氧呼吸过程中的2 2个阶段均在细胞质基质中进行的。个阶段均在细胞质基质中进行的。由于陆生植物的根细胞无氧呼吸的产物是酒精，所以由于陆生植物的根细胞无氧呼吸的产物是酒精，所以陆生植物不能长期遭受水淹。陆生植物不能长期遭受水淹。 2 2有氧呼吸和无氧呼吸的比
32、较有氧呼吸和无氧呼吸的比较联系：联系：1 1、有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来。、有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来。2 2、第一阶段完全相同；、第一阶段完全相同；3 3、实质相同。（分解有机物、实质相同。（分解有机物释放能量）释放能量）有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段（糖酵解），是在细胞质基质中进行。在没有氧气的（糖酵解），是在细胞质基质中进行。在没有氧气的条件下，糖酵解过程的产物丙酮酸被条件下，糖酵解过程的产物丙酮酸被HH还原成酒精和还原成酒精和COCO2 2或乳酸等，在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体或乳酸等，在有氧气的条
33、件下，丙酮酸进入线粒体继续被氧化分解成继续被氧化分解成COCO2 2和和H H2 2O O，约有，约有4444的能量转移到的能量转移到ATPATP中。中。 呼吸作用与光合作用的联系：呼吸作用与光合作用的联系：呼吸作用是新陈代谢过程一项最基本的生命活动呼吸作用是新陈代谢过程一项最基本的生命活动，它，它是为生命活动的各项具体过程提供能量（是为生命活动的各项具体过程提供能量（ATPATP）。所以）。所以呼吸作用在一切生物的生命活动过程是一刻都不能停呼吸作用在一切生物的生命活动过程是一刻都不能停止的，呼吸作用的停止意味着生命的结束。止的，呼吸作用的停止意味着生命的结束。光合作用是生物界最基本的物质代谢
34、和能量代谢，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，一一切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用制切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用制造的有机物和固定的太阳能。造的有机物和固定的太阳能。在植物体内，这在植物体内，这2 2个过程是互相联系，互相制约的。光个过程是互相联系，互相制约的。光合作用的产物是呼吸作用的原料，呼吸作用的产物也合作用的产物是呼吸作用的原料，呼吸作用的产物也是光合作用的原料；光合作用的光反应过程产生的是光合作用的原料；光合作用的光反应过程产生的ATPATP主要用于暗反应，很少用于植物体的其他生命活动过主要用于暗反应，很少用于植物体的其他生命活动过程，呼吸作用过
35、程释放的能量主要是用于植物体的各程，呼吸作用过程释放的能量主要是用于植物体的各项生命活动过程，包括光合作用产物的运输。项生命活动过程，包括光合作用产物的运输。 影响呼吸作用的因素：影响呼吸作用的因素： 1 1、内部因素、内部因素不同种类的植物呼吸速率不同。如旱生不同种类的植物呼吸速率不同。如旱生 水生；阴生水生；阴生 营养器官营养器官2 2、环境因素、环境因素（一）影响因素（一）影响因素温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。如图着温度
36、的升高而增强。如图5-65-6曲线所示。曲线所示。根据温度对根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。 氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。在低氧条直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。在低氧条件下通常
37、无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图关系用图5-75-7的曲线来表示。微生物的无氧呼吸称为发的曲线来表示。微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。图酵，氧气对发酵有抑制作用。图5-75-7的曲线也适用于对的曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。 COCO2 2：增加：增加 COCO2 2的浓度对呼吸作用有明
38、显的抑制效应。的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加菜和水果的保鲜中，增加COCO2 2的浓度也具有良好的保鲜的浓度也具有良好的保鲜效果。效果。 注意：注意：（1 1）生物体细胞能否进行有氧呼吸的关键是细胞内是）生物体细胞能否进行有氧呼吸的关键是细胞内是否存在有氧呼吸酶，而非线粒体的存在。否存在有氧呼吸酶，而非线粒体的存在。（2 2）区别呼吸、呼吸作用和呼吸运动）区别呼吸、呼吸作用和呼吸运动呼吸是指生物从外界获取氧，完成体内气体运输和细呼吸是指生物从外界获取氧，完成体内气体运输和细胞内
39、物质氧化，最终将二氧化碳排出体外的过程。胞内物质氧化，最终将二氧化碳排出体外的过程。 三、碳循环和能量流动三、碳循环和能量流动1 1碳循环碳循环 碳碳在在无无机机环环境境中中存存在在形形式式是是碳碳酸酸盐盐和和COCO2 2；在在生生物物群群落中的存在形式是含碳有机物落中的存在形式是含碳有机物在在生生物物群群落落与与无无机机环环境境之之间间的的循循环环是是以以COCO2 2的的形形式式进进行行的的，在在生生物物群群落落内内部部的的流流动动是是以以有有机机物物的的形形式式进进行行的的。 COCO2 2进进入入生生物物群群落落是是通通过过自自养养型型生生物物完完成成的的，主主要要是是绿绿色植物的光
40、合作用。色植物的光合作用。呼吸作用指细胞内有机物氧化过程，包括有氧呼吸和呼吸作用指细胞内有机物氧化过程，包括有氧呼吸和无氧呼吸。无氧呼吸。呼吸运动指呼气和吸气动作。呼吸运动指呼气和吸气动作。生生物物群群落落中中的的有有机机碳碳是是通通过过生生物物的的呼呼吸吸作作用用和和微微生生物物的的分分解解作作用用将将有有机机物物彻彻底底分分解解成成COCO2 2和和H H2 2O O，归归还还到到无无机机环境中。环境中。由由于于现现代代工工业业的的迅迅速速发发展展，人人类类大大量量燃燃烧烧煤煤、石石油油和和天天然然气气等等化化石石燃燃料料，使使地地层层中中经经过过千千百百万万年年积积存存的的已已经脱离碳循
41、环的碳元素，在很短的时间释放出来经脱离碳循环的碳元素，在很短的时间释放出来2 2能量流动能量流动能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是食物链和所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是食物链和食物网。食物网。一是呼吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮一是呼吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物中；三是死亡的遗体、残落物、存在构成有机体的有机物中；三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者
42、分解掉；四是流入下一个营养级的生排泄物等被分解者分解掉；四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系物体内。在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。在一起的。 流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的能量。一个营养级的生物所同化着的能量一般用化的能量。一个营养级的生物所同化着的能量一般用于于4 4个方面个方面：能量流动的特点是单向流动和逐级递减。单向流动：能量流动的特点是单向流动和逐级递减。单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再
43、依次流向后面的各个营养级。一般不能逆营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流人后一个营养级，个营养级的能量不可能百分之百地流人后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为食物链传递的平均效率为10102020，即一个营养级中，即一个营养级中的能量只有的能量只有10102020的能量被下一个营养
44、级所利用。的能量被下一个营养级所利用。 能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，称为能量金字塔。称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越高，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越高，得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过5 5个，个，这是由能量流动规律决定的。这是由能量流动规
45、律决定的。研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人类最有益的部分。在农业生态系统中，根据能量流动类最有益的部分。在农业生态系统中，根据能量流动规律建立的人工生态系统，就是在不破坏生态系统的规律建立的人工生态系统，就是在不破坏生态系统的前提下，使能量更多地流向对人类有益的部分。前提下，使能量更多地流向对人类有益的部分。 【经典例题解析】【经典例题解析】 1 1 下列有关光合作用的叙述中，错误的是（下列有关光合作用的叙述中，错误的是（ ）A A叶绿体离开叶
46、肉细胞便不能进行光合作用叶绿体离开叶肉细胞便不能进行光合作用B B温度降到温度降到00时依然有植物进行光合作用时依然有植物进行光合作用C C叶绿素吸收的光能要转移给叶绿素吸收的光能要转移给ADPADP形成形成ATPATPD D光反应和暗反应都有许多酶参与催化作用光反应和暗反应都有许多酶参与催化作用A A 2 2 在在某某湖湖泊泊生生态态系系统统的的一一条条食食物物链链中中，若若生生产产者者通通过过光光合合作作用用产产生生了了6060molmol的的O O2 2, ,则则其其所所固固定定的的太太阳阳能能中中，流入初级消费者体内的能量最多可达（流入初级消费者体内的能量最多可达（ ） A.1255k
47、JA.1255kJB.2510kJB.2510kJC.2870kJC.2870kJD.5740kJD.5740kJD D3 3 生态系统中，以生态系统中，以COCO2 2的循环开始于（的循环开始于（ ） A ACOCO2 2在生物体的内扩散作用在生物体的内扩散作用 B B绿色植物固定绿色植物固定COCO2 2的光合作用的光合作用 C C各种动物对有机物的同化作用各种动物对有机物的同化作用 D D生物分解有机物的呼吸作用生物分解有机物的呼吸作用B B 图图5-85-8所所示示，某某植植物物上上的的绿绿叶叶经经阳阳光光照照射射2424小小时时后后，经经脱脱色色并并用用碘碘液液处处理理，结结果果有有
48、锡锡箔箔覆覆视视部部位位不不呈呈蓝蓝色色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。本实验证明（而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。本实验证明（ ）图图5-85-8光合作用需要二氧化碳光合作用需要二氧化碳 光合作用需要光光合作用需要光 光光合作用需要叶绿素合作用需要叶绿素 光合作用放出氧气光合作用放出氧气 光合作光合作用制造淀粉用制造淀粉 A.A.B.B.C.C.D.D.C C如图：某一光强度时氧如图：某一光强度时氧气释放量与时间的关系，气释放量与时间的关系，请回答：请回答：1 1、当图、当图4 4纵坐标分别表纵坐标分别表示光合作用所产生氧气示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，的净释放量和总量时，则它们分别是在
49、光强度则它们分别是在光强度为为 和和 千勒克司下的测定千勒克司下的测定值。值。2 2、在、在4 4千勒克司光强度千勒克司光强度下，下，2525。C C时该植物每时该植物每小时光合作用所产生的小时光合作用所产生的葡萄糖是葡萄糖是15 15 。C C时的时的 倍，这主要为倍，这主要为 。4 42.52.51.41.4温度提高了酶的活性温度提高了酶的活性3 3、若该植物的呼吸商、若该植物的呼吸商（呼吸释放的（呼吸释放的COCO2 2/ /呼吸呼吸消耗的消耗的O O2 2）为）为0.80.8，在，在2525。C C时，时，1 1小时内呼吸释小时内呼吸释放的放的COCO2 2为为 毫升毫升4 4、若该植物的呼吸商为、若该植物的呼吸商为0.80.8，在，在2525。C C、4 4千勒克千勒克司光强度下，该植物进司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利行光合作用时除完全利用呼吸作用所产生的用呼吸作用所产生的COCO2 2外，每小时还应从外界外，每小时还应从外界吸收吸收COCO2 2为为 毫升毫升16165454
