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高中生物光合作用的基本过程

2022-01-07 18:46:56

文/叶丹

1、呼吸作用的本质是氧化分解有机物，释放能量，不一定需要氧气，分为有氧呼吸和无氧呼吸。

2、有氧呼吸的反应式：

，

第一阶段在细胞质基质进行，原料是糖类等，产物是丙酮酸、氢、 ATP ，第二阶段在线粒体进行，原料是丙酮酸和水，产物是 C02 、ATP 、氢，第三阶段在线粒体进行，原料是氢和氧，产物是水、 ATP ，第一、二阶段的共同产物是氢、 ATP，三个阶段的共同产物是 ATP 。1mol葡萄糖有氧呼吸产生能量 2870 KJ，可用于生命活动的有1161 KJ（ 38molATP），以热能散失 1709 KJ，无氧呼吸产生的可利用能量是 61.08 KJ（ 2 molATP），1molATP水解后放出能量 30.54 KJ 。

	场所	发生反应	产物
第一阶段	细胞质基质		丙酮酸、[H]、释放少量能量，形成少量ATP
第二阶段	线粒体基质		CO2、[H]、释放少量能量，形成少量ATP
第三阶段	线粒体内膜		生成H2O、释放大量能量，形成大量ATP

3、写出2条无氧呼吸反应式

C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

C6H12O6 2C3H3O3＋能量

无氧呼吸的场所是细胞质基质，分 2个阶段，第一个阶段与有氧呼吸的相同，是由葡萄糖分解为丙酮酸，第二阶段的反应是由丙酮酸分解成CO2和酒精或转化成 C3H3O3(乳酸) 。熟悉95页图。

4、影响呼吸速率的外界因素：

1、温度：温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。

温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内，温度越低，细胞呼吸越弱；温度越高，细胞呼吸越强。

2、氧气：氧气充足，则无氧呼吸将受抑制；氧气不足，则有氧呼吸将会减弱或受抑制。

3、水分：一般来说，细胞水分充足，呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没，根部缺氧，进行无氧呼吸，产生过多酒精，可使根部细胞坏死。

4、CO2：环境CO2浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜。

5、呼吸作用在生产上的应用：

1、作物栽培时，要有适当措施保证根的正常呼吸，如疏松土壤等。

2、粮油种子贮藏时，要风干、降温，降低氧气含量，则能抑制呼吸作用，减少有机物消耗。

3、水果、蔬菜保鲜时，要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度，抑制呼吸作用。

6、光合作用的的探究历程

①、1648年海尔蒙脱(比利时)，把一棵2.3kg的柳树苗种植在一桶90.8kg的土壤中，然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质，5年后柳树增重到76.7kg，而土壤只减轻了57g。指出：植物的物质积累来自水

②、1771年英国科学家普里斯特利发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠不容易窒息而死，证明：植物可以更新空气。

③、1785年，由于空气组成的发现，人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。

1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。

④、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光，另一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。证明：绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。

⑤、1880年，德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。证明：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，氧是叶绿体释放出来的。

⑥、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。第一组相植物提供H218O和CO2，释放的是18O2；第二组提供H2 O和C18O，释放的是O2。光合作用释放的氧全部来自来水。

7、叶绿体色素吸收可见光，主要吸收红橙光和蓝紫光，（叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光），光反应的场所是叶绿体类囊体膜上，（因为所有色素和所有光反应的酶都在囊状结构上），原料是水,ADP、Pi ，动力是光能，产物是氧、氢和ATP ，暗反应场所是叶绿体基质，原料是 CO2 ，动力是 ATP水解释放的能量，产物是有机物（CH2O）和C5 ，光反应为暗反应提供还原剂氢和ATP（能量），CO2被还原前先要进行固定，C3化合物一部分被还原为有机物，另一部分又变成五碳化合物。光合作用的总反应式：CO2+H2O（CH2O）+O2。自然界最基本的物质、能量代谢是光合作用，光合作用产生的氧气来自 H20 ，有机物中的O来自 CO2 。光合作用的意义：1.制造有机物，固定太阳能，为其他生物提供物质和能量需要，2.制造氧气，维持O2 与CO2的平衡，使好氧生物得以发展3.形成O3层，使生物由水生向陆生进化。熟悉103页图。

8、光合作用的过程：

光反应阶段	条件	光、色素、酶
	场所	在类囊体的薄膜上
	物质变化	水的分解：H2O → [H] + O2↑ ATP的生成：ADP + Pi → ATP
	能量变化	光能→ATP中的活跃化学能
暗反应阶段	条件	酶、ATP、[H]
	场所	叶绿体基质
	物质变化	CO2的固定：CO2 + C5 → 2C3 C3的还原： C3 + [H] → （CH2O）
	能量变化	ATP中的活跃化学能→（CH2O）中的稳定化学能
总反应式		CO2 + H2O O2 + （CH2O）

9、提高农作物产量的重要条件之一，是提高农作物对光能的利用率。要提高农作物的光能的利用率的方法有：

1）延长光合作用的时间 2）增加光合作用的面积（合理密植，间作套种）

3）光照强弱的控制 4）必需矿质元素的供应 5）CO2的供应（温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度）。

影响光合作用速度的曲线分析及应用

因素		图像	关键点的含义	在生产上的应用
单因子影响	光照强度		A点光照强度为0，此时只进行呼吸作用，释放CO2的量，表明此时的呼吸强度。AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用； B点时，呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=呼吸作用强度，称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点为光合作用的饱和点。	(1)适当提高光照强度 (2)延长光合作用时间(例：轮作) (3)对温室大棚用无色透明玻璃 (4)若要降低光合作用则用有色玻璃。如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱。但较其他单色光强。
	光合面积		OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点，随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段干物质量随光合作用增强而增加，而由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加OC段呼吸量不断增加，所以干物质积累量不断降低如BC段。植物的叶面积指数不能超过C点，若超过C点，植物将入不敷出，无法生活下去。	适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免陡长，封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。温室栽培植物时，可增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
	二氧化碳浓度		CO2是光合作用的原料，在一定范围内，CO2越多，光合作用速率越大，但到A点时，即CO2达到饱和时，就不再增加了	温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如释放一定量的干冰或多施有机肥，使根部吸收的CO2增多。大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量
	温度		光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用，其中AB段(10℃～35℃)，随温度的升高而逐渐加强，B点(35℃)以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，40℃～50℃光合作用几乎完全停止	(1)适时播种 (2)温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温 (3)植物“午休”现象的原因之一
	叶龄		OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。BC段为老叶，随叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降	农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理。又可降低其呼吸作用消耗有机物
	矿质元素	矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质。如缺少N，就影响蛋白质(酶)的合成；缺少P就会影响ATP的合成；缺少Mg就会影响叶绿素的合成		合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率
多因子影响	图像
	含义	P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子
	应用	温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节或增加CO2浓度来充分提高光合效率，以达到增产的目的

CO2的含量很低时，绿色植物不能制造有机物，随CO2的含量的提高，光合作用逐渐提高；当CO2的含量提高到一定程度时，光合作用的强度不再随CO2的含量的提高而提高。光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，超过光饱合点，光合速率反而会下降。温度：温度可影响酶的活性。

10、自养生物：可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，如绿色植物，硝化细菌（化能合成）

异养生物：不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动，如许多动物。
11、光合作用的概念：

指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

12、光合作用的过程：

（1）光反应
条件：有光
场所：叶绿体类囊体薄膜
过程：① 水的光解：
② ATP的合成：（光能→ATP中活跃的化学能）
（2）暗反应
条件：有光和无光
场所：叶绿体基质
过程：①CO2的固定：
② C3的还原：
（ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能）
13、光合作用总反应式：
CO2 + H2O （CH2O）+ O2