专题08光合作用和呼吸作用
考纲内容
考纲解读
1．细胞呼吸的原理及应用（Ⅰ）；
2．探究酵母菌的呼吸方式（Ⅰ）。
3．光合作用的基本过程（Ⅱ）；
4．影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）；
5．实验：叶绿体色素的提取和分离（Ⅰ）。
1．能描述细胞呼吸的概念；能阐明细胞呼吸的过程和意义；
2．探究酵母菌的呼吸方式；收集资料，进行分析，探讨细胞呼吸原理的具体应用。
3．会评述光合作用的发现史。会说出叶绿体中色素的分布和作用。
4．能阐明光合作用的光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化及两个阶段的相互关系。
5．能概述光合作用的实质和意义。解释光照、温度、二氧化碳浓度等对光合作用的影响。
6．进行叶绿体色素的提取和分离实验。
一、细胞呼吸的原理
1．有氧呼吸
（1）过程图解
（2）总反应式
2．无氧呼吸
3．细胞呼吸中［H］和ATP的来源和去路
项目
来源
去路
氧呼吸
无氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
［H］
葡萄糖和水
葡萄糖
与O2结合生成H2O
还原丙酮酸
ATP
三个阶段都产生
只在第一阶段产生
用于各项生命活动
4．能量的释放与去向
（1）有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。
（2）细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。
二、细胞呼吸的影响因素及其应用
1．温度对细胞呼吸的影响
（1）原理：通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。
（2）曲线分析
①在最适温度时，呼吸强度最大。
②超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降。
③低于最适温度，酶活性下降，呼吸速率下降。
（3）应用
①低温下储存蔬菜和水果。
②蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。
2．氧气浓度对细胞呼吸的影响
（1）原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
（2）曲线分析
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0O2浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
（3）应用
①中耕松土促进植物根部有氧呼吸。
②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。
③低氧仓储粮食、水果和蔬菜。
3．CO2浓度对细胞呼吸的影响
（1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
（2）曲线
（3）应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4．含水量对细胞呼吸的影响
（1）原理：水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。
（2）特点：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
（3）应用：①粮食在收仓前要进行晾晒处理。②干种子萌发前进行浸泡处理。
三、实验：探究酵母菌的呼吸方式
1．实验原理
2．实验步骤
（1）配制酵母菌培养液（酵母菌＋葡萄糖溶液）。
（2）检测CO2的产生，装置如图所示。
（3）检测酒精的产生：自B、D中各取2mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0．5mL溶有0．1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
3．实验现象
条件
澄清石灰水的变化
1、2两试管的变化
甲组
变混浊快
无变化
乙组
变混浊慢
出现灰绿色
4．实验结论
（1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
（2）在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下产生酒精，还产生少量CO2。
一、光合作用的基本过程
1．叶绿体的结构与功能
（1）结构模式图
（2）结构：①外表双层膜；②基质：含有与暗反应有关的酶；③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶。
（3）功能：进行光合作用的场所。
2．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
（1）叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
（2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
3．光合作用的探究历程
4．光合作用的过程
（1）反应式：
（2）过程：
二、影响光合作用的环境因素
1．光合作用强度
（1）含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
（2）两种表示方法
①一定时间内原料的消耗量。
②一定时间内产物的生成量。
2．影响光合作用强度的因素
（1）光照强度
①A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的细胞呼吸强度；
②AB段：光照强度加强，光合速率逐渐增强，但细胞呼吸强度大于光合作用强度；
③B点：光补偿点，即光合作用强度＝细胞呼吸强度，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用；
④BC段：随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，光合作用强度大于细胞呼吸强度。
（2）CO2的浓度
①A点：光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；
②A′点：进行光合作用所需CO2的最低浓度；
③B和B′点：CO2饱和点，即继续增加CO2的浓度，光合速率不再增加；
④AB段和A′B′段：在一定范围内，光合速率随CO2浓度增加而增大
（3）温度
①AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大；
②B点：酶的最适温度，光合速率最大；
③BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50℃左右光合速率几乎为零。
三、绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
（1）提取：绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
（2）分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验步骤
（1）提取色素：称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中→加入少量SiO2、CaCO3和10mL无水乙醇→研磨→过滤→将滤液收集到试管内并塞严试管口
（2）制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长和直径的滤纸条，将滤纸条一端剪去两角，在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线
（3）画滤液细线：用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再画一两次
（4）分离色素：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条轻轻插入层析液中→用棉塞塞紧试管口，装置如图所示
3．实验结果：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带。
1．有关细胞呼吸的6个易错点
（1）不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
（2）无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。
（3）水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有*害作用。
（4）有氧呼吸与无氧呼吸产物最大的区别是无氧呼吸没有水生成，并且无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
（5）真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。
（6）原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。
2．影响细胞呼吸的外界因素的应用注意点
（1）影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施，若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。
（2）储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。
3．细胞呼吸速率的测定
（1）实验装置
（2）实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。
（3）误差的校正
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消*处理。
③为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。
4．影响叶绿素合成的三大因素
（1）光照：是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发*。
（2）温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。
（3）必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变*。
5．过程法分析C3和C5等物质含量变化
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：
（1）停止光照时：
光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：
过程①停止
↓
过程②停止
↓
过程③停止
↓
过程④停止
a．ATP不再产生
b．原有ATP仍继续分解，直至全部消耗
?
ADP积累，含量增加；ATP减少
a．C3不再还原成C5和（CH2O）
b．原有C5仍继续参与CO2的固定，直至全部消耗
?
C3积累，含量增加；C5减少
（2）停止CO2供应时：
CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：
过程④停止
↓
过程③停止
↓
过程②停止
↓
过程①停止
a．C3不再生成
b．原有C3继续还原生成C5和（CH2O）直至全部消耗
?
C5积累，含量增加；C3减少
a．ATP不再分解
b．原有ADP继续合成ATP，直至全部消耗
?
ATP积累，含量增加；ADP减少
6．模型法表示C3和C5等物质含量变化
（1）以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。
（2）以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP的含量变化是一致的。
7．多因子对光合作用速率的影响
（1）常见曲线
（2）曲线分析
P点：限制光合作用速率的因素为横坐标所表示的因子，随其因子强度的不断加强，光合作用速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合作用速率的因素，要提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。
（3）应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合作用速率。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。
8．绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析
（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素（叶绿素）太少。
③一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素）。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
（2）滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。
（3）滤纸条看不到色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
（4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶*素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“*叶”。
Changegame祝学生金榜题名；祝同行桃李芬芳