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高中生物光合作用的基本過程

2022-01-07 18:46:56文/葉丹

1、呼吸作用的本質(zhì)是氧化分解有機(jī)物,釋放能量,不一定需要氧氣,分為有氧呼吸和無氧呼吸。

2、有氧呼吸的反應(yīng)式:

,

第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 進(jìn)行,原料是糖類等,產(chǎn)物是 丙酮酸 、氫? 、 ATP?? ,第二階段在線粒體 進(jìn)行,原料是丙酮酸和水 ,產(chǎn)物是 C02 、ATP 、氫?? ,第三階段在線粒體進(jìn)行,原料是 氫 和?? 氧? ,產(chǎn)物是 水、 ATP ,第一、二階段的共同產(chǎn)物是氫 、 ATP,三個(gè)階段的共同產(chǎn)物是 ATP 。1mol葡萄糖有氧呼吸產(chǎn)生能量 2870? KJ,可用于生命活動(dòng)的有1161 KJ( 38molATP),以熱能散失 1709 KJ,無氧呼吸產(chǎn)生的可利用能量是 61.08 KJ( 2 molATP),1molATP水解后放出能量 30.54 KJ 。

 

場(chǎng)所

發(fā)生反應(yīng)

產(chǎn)物

第一階段

細(xì)胞質(zhì)

基質(zhì)

 

丙酮酸、[H]、釋放少量能量,形成少量ATP

第二階段

線粒體

基質(zhì)

 

CO2、[H]、釋放少量能量,形成少量ATP

第三階段

線粒體

內(nèi)膜

 

生成H2O、釋放大量能量,形成大量ATP

 

3、寫出2條無氧呼吸反應(yīng)式

C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量

C6H12O6 2C3H3O3+能量

無氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),分 2個(gè)階段,第一個(gè)階段與 有氧 呼吸的相同,是由 葡萄糖分解為 丙酮酸 ,第二階段的反應(yīng)是由丙酮酸分解成CO2和酒精??? 或轉(zhuǎn)化成 C3H3O3(乳酸) 。熟悉95頁圖。

4、影響呼吸速率的外界因素:

??? 1、溫度:溫度通過影響細(xì)胞內(nèi)與呼吸作用有關(guān)的酶的活性來影響細(xì)胞的呼吸作用。

溫度過低或過高都會(huì)影響細(xì)胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內(nèi),溫度越低,細(xì)胞呼吸越弱;溫度越高,細(xì)胞呼吸越強(qiáng)。????

2、氧氣:氧氣充足,則無氧呼吸將受抑制;氧氣不足,則有氧呼吸將會(huì)減弱或受抑制。

3、水分:一般來說,細(xì)胞水分充足,呼吸作用將增強(qiáng)。但陸生植物根部如長(zhǎng)時(shí)間受水浸沒,根部缺氧,進(jìn)行無氧呼吸,產(chǎn)生過多酒精,可使根部細(xì)胞壞死。

4、CO2:環(huán)境CO2濃度提高,將抑制細(xì)胞呼吸,可用此原理來貯藏水果和蔬菜。

5、呼吸作用在生產(chǎn)上的應(yīng)用:

1、作物栽培時(shí),要有適當(dāng)措施保證根的正常呼吸,如疏松土壤等。

2、糧油種子貯藏時(shí),要風(fēng)干、降溫,降低氧氣含量,則能抑制呼吸作用,減少有機(jī)物消耗。

3、水果、蔬菜保鮮時(shí),要低溫或降低氧氣含量及增加二氧化碳濃度,抑制呼吸作用。

6、光合作用的的探究歷程

①、1648年海爾蒙脫(比利時(shí)),把一棵2.3kg的柳樹苗種植在一桶90.8kg的土壤中,然后只用雨水澆灌而不供給任何其他物質(zhì),5年后柳樹增重到76.7kg,而土壤只減輕了57g。指出:植物的物質(zhì)積累來自水

?? ②、1771年英國(guó)科學(xué)家普里斯特利發(fā)現(xiàn),將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi),蠟燭不容易熄滅;將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi),小鼠不容易窒息而死,證明:植物可以更新空氣。

③、1785年,由于空氣組成的發(fā)現(xiàn),人們明確了綠葉在光下放出的氣體是氧氣,吸收的是二氧化碳。

1845年,德國(guó)科學(xué)家梅耶指出,植物進(jìn)行光合作用時(shí),把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。

④、1864年,德國(guó)科學(xué)家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光,另一半遮光。過一段時(shí)間后,用碘蒸氣處理葉片,發(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒有發(fā)生顏色變化,曝光的那一半葉片則呈深藍(lán)色。證明:綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。

⑤、1880年,德國(guó)科學(xué)家思吉爾曼用水綿進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)。證明:葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,氧是葉綠體釋放出來的。

⑥、20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓卡門采用同位素標(biāo)記法研究了光合作用。第一組相植物提供H218O和CO2,釋放的是18O2;第二組提供H2 O和C18O,釋放的是O2。光合作用釋放的氧全部來自來水。

7、葉綠體色素吸收 可見光,主要吸收紅橙光和 藍(lán)紫 光,(葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅橙光,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光),光反應(yīng)的場(chǎng)所是 葉綠體類囊體膜上 ,(因?yàn)樗猩睾退泄夥磻?yīng)的酶都在囊狀結(jié)構(gòu)上),原料是 水,ADP、Pi ,動(dòng)力是 光能 ,產(chǎn)物是 氧、氫和ATP? ,暗反應(yīng)場(chǎng)所是 葉綠體基質(zhì) ,原料是 CO2 ,動(dòng)力是 ATP水解釋放的能量 ,產(chǎn)物是有機(jī)物(CH2O)和C5 ,光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供 還原劑氫 和ATP(能量),CO2被還原前先要進(jìn)行固定 ,C3化合物一部分 被還原為有機(jī)物? ,另一部分又變成 五碳化合物 。光合作用的總反應(yīng)式:CO2+H2O(CH2O)+O2。自然界最基本的物質(zhì)、能量代謝是光合作用 ,光合作用產(chǎn)生的氧氣來自 H20 ,有機(jī)物中的O來自 CO2 。光合作用的意義:1.制造有機(jī)物,固定太陽能,為其他生物提供物質(zhì)和能量需要,2.制造氧氣,維持O2 與CO2的平衡,使好氧生物得以發(fā)展3.形成O3層,使生物由水生向陸生進(jìn)化。熟悉103頁圖。

 

8、光合作用的過程:

應(yīng)

條件

光、色素、酶

場(chǎng)所

在類囊體的薄膜上

物質(zhì)變化

 

水的分解:H2O → [H] + O2↑? ATP的生成:ADP + Pi? → ATP

能量變化

光能→ATP中的活躍化學(xué)能

應(yīng)

條件

酶、ATP、[H]

場(chǎng)所

葉綠體基質(zhì)

物質(zhì)變化

CO2的固定:CO2? +? C5?? →? 2C3

C3的還原: C3? +? [H]? → (CH2O)

能量變化

ATP中的活躍化學(xué)能→(CH2O)中的穩(wěn)定化學(xué)能

總反應(yīng)式

 

 

??? CO2?? +? H2O?????????? O2?? + (CH2O)

 

9、提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要條件之一,是提高農(nóng)作物對(duì)光能的利用率。要提高農(nóng)作物的光能的利用率的方法有:

1)延長(zhǎng)光合作用的時(shí)間?? 2)增加光合作用的面積(合理密植,間作套種)

3)光照強(qiáng)弱的控制?????? 4)必需礦質(zhì)元素的供應(yīng) 5)CO2的供應(yīng)(溫室栽培多施有機(jī)肥或放置干冰,提高二氧化碳濃度)。

影響光合作用速度的曲線分析及應(yīng)用

因素

圖像

關(guān)鍵點(diǎn)的含義

在生產(chǎn)上的應(yīng)用

單因子影響

光照強(qiáng)度

A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0,此時(shí)只進(jìn)行呼吸作用,釋放CO2的量,表明此時(shí)的呼吸強(qiáng)度。AB段表明隨光照強(qiáng)度加強(qiáng),光合作用逐漸加強(qiáng),CO2的釋放量逐漸減少,有一部分用于光合作用; B點(diǎn)時(shí),呼吸作用釋放的CO2全部用于光合作用,即光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度,稱B點(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn)(植物白天光照強(qiáng)度應(yīng)在光補(bǔ)償點(diǎn)以上,植物才能正常生長(zhǎng))。BC段表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng),光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng),到C點(diǎn)以上不再加強(qiáng)了。C點(diǎn)為光合作用的飽和點(diǎn)。

(1)適當(dāng)提高光照強(qiáng)度

(2)延長(zhǎng)光合作用時(shí)間(例:輪作)

(3)對(duì)溫室大棚用無色透明玻璃

(4)若要降低光合作用則用有色玻璃。如用紅色玻璃,則透紅光吸收其他波長(zhǎng)的光,光合能力較白光弱。但較其他單色光強(qiáng)。

光合面積

 

OA段表明隨葉面積的不斷增大,光合作用實(shí)際量不斷增大,A點(diǎn)為光合作用面積的飽和點(diǎn),隨葉面積的增大,光合作用不再增強(qiáng),原因是有很多葉被遮擋在光補(bǔ)償點(diǎn)以下。OB段干物質(zhì)量隨光合作用增強(qiáng)而增加,而由于A點(diǎn)以后光合作用量不再增加,而葉片隨葉面積的不斷增加OC段呼吸量不斷增加,所以干物質(zhì)積累量不斷降低如BC段。植物的葉面積指數(shù)不能超過C點(diǎn),若超過C點(diǎn),植物將入不敷出,無法生活下去。

適當(dāng)間苗、修剪,合理施肥、澆水,避免陡長(zhǎng),封行過早,使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下,白白消耗有機(jī)物,造成不必要的浪費(fèi)。溫室栽培植物時(shí),可增加光合作用面積,合理密植是增加光合作用面積的一項(xiàng)重要措施。

二氧化碳濃度

CO2是光合作用的原料,在一定范圍內(nèi),CO2越多,光合作用速率越大,但到A點(diǎn)時(shí),即CO2達(dá)到飽和時(shí),就不再增加了

溫室栽培植物時(shí)適當(dāng)提高室內(nèi)CO2的濃度,如釋放一定量的干冰或多施有機(jī)肥,使根部吸收的CO2增多。大田生產(chǎn)“正其行,通其風(fēng)”,即為提高CO2濃度、增加產(chǎn)量

溫度

光合作用是在酶催化下進(jìn)行的,溫度直接影響酶的活性。一般植物在10℃~35℃下正常進(jìn)行光合作用,其中AB段(10℃~35℃),隨溫度的升高而逐漸加強(qiáng),B點(diǎn)(35℃)以上光合酶活性下降,光合作用開始下降,40℃~50℃光合作用幾乎完全停止

(1)適時(shí)播種

(2)溫室栽培植物時(shí),白天適當(dāng)提高溫度,晚上適當(dāng)降溫

(3)植物“午休”現(xiàn)象的原因之一

葉齡

OA段為幼葉,隨幼葉的不斷生長(zhǎng),葉面積不斷增大,葉內(nèi)葉綠體不斷增多,葉綠素含量不斷增加,光合作用速率不斷增加。AB段為壯葉,葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài),光合速率也基本穩(wěn)定。BC段為老葉,隨葉齡的增加,葉片內(nèi)葉綠素被破壞,光合速率也隨之下降

農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時(shí)換新葉,都是根據(jù)其原理。又可降低其呼吸作用消耗有機(jī)物

礦質(zhì)元素

礦質(zhì)元素是光合作用的產(chǎn)物——葡萄糖進(jìn)一步合成許多有機(jī)物時(shí)所必需的物質(zhì)。如缺少N,就影響蛋白質(zhì)(酶)的合成;缺少P就會(huì)影響ATP的合成;缺少M(fèi)g就會(huì)影響葉綠素的合成

合理施肥可促進(jìn)葉片面積增大,提高酶的合成率,提高光合作用速率

多因子影響

圖像

含義

P點(diǎn)時(shí),限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子,隨其因子的不斷加強(qiáng),光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí),橫坐標(biāo)所表示的因子,不再是影響光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取適當(dāng)提高圖示的其他因子

應(yīng)用

溫室栽培時(shí),在一定光照強(qiáng)度下,白天適當(dāng)提高溫度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同時(shí)適當(dāng)充加CO2,進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí),可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合作用速率??傊?,可根據(jù)具體情況,通過增加光照強(qiáng)度,調(diào)節(jié)或增加CO2濃度來充分提高光合效率,以達(dá)到增產(chǎn)的目的

CO2的含量很低時(shí),綠色植物不能制造有機(jī)物,隨CO2的含量的提高,光合作用逐漸 提高 ;當(dāng)CO2的含量提高到一定程度時(shí),光合作用的強(qiáng)度不再隨CO2的含量的提高而 提高 。光照強(qiáng)度:在一定范圍內(nèi),光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而加快,超過光飽合點(diǎn),光合速率反而會(huì)下降。溫度:溫度可影響酶的活性。

10、自養(yǎng)生物:可將CO2、H2O等無機(jī)物合成葡萄糖等有機(jī)物,如綠色植物,硝化細(xì)菌(化能合成)

異養(yǎng)生物:不能將CO2、H2O等無機(jī)物合成葡萄糖等有機(jī)物,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身生命活動(dòng),如許多動(dòng)物。
11、光合作用的概念:

指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物,并且釋放出氧氣的過程。

12、光合作用的過程:

 

(1)光反應(yīng) 
條件:有光 
場(chǎng)所:葉綠體類囊體薄膜
過程:① 水的光解: 
② ATP的合成: (光能→ATP中活躍的化學(xué)能)
(2)暗反應(yīng)
條件:有光和無光 
場(chǎng)所:葉綠體基質(zhì)
過程:①CO2的固定: 
② C3的還原: 
(ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能) 
13、光合作用總反應(yīng)式: 
CO2 + H2O (CH2O)+ O2


14、光合作用實(shí)質(zhì):把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物,把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能
15、影響光合作用的環(huán)境因素

光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等
(1)光照強(qiáng)度:在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi),光合作用的速率隨著光照強(qiáng)度的增加而加快。

(2)CO2濃度:在一定濃度范圍內(nèi),光合作用速率隨著CO2濃度的增加而加快。
(3)溫度:光合作用只能在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,在最適溫度時(shí),光合作用速率最快,高于或低于最適溫度,光合作用速率下降。


16、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高光能利用率采取的方法:
延長(zhǎng)光照時(shí)間 如:補(bǔ)充人工光照、多季種植
增加光照面積 如:合理密植、套種
光照強(qiáng)弱的控制:陽生植物(強(qiáng)光),陰生植物(弱光)
增強(qiáng)光合作用效率 適當(dāng)提高CO2濃度:施農(nóng)家肥
適當(dāng)提高白天溫度(降低夜間溫度)
必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)

17、光合作用的意義

(1)生物進(jìn)化方面:一是光合作用產(chǎn)生的O2為需氧型生物的出現(xiàn)提供了可能;二是O2在一定條件下形成的臭氧(O3)吸收紫外線,減弱太陽輻射對(duì)生物的影響為水生生物到達(dá)陸地提供了可能;三是光合作用產(chǎn)生的大量有機(jī)物為較高級(jí)異養(yǎng)型生物的出現(xiàn)提供了可能。

(2)現(xiàn)實(shí)意義:提高光合作用效率,解決糧食短缺問題。主要應(yīng)滿足光合作用所需條件,內(nèi)部條件——植物所需的各種礦質(zhì)元素、光合作用的面積(適當(dāng)密植),外部條件——充足的原料(CO2和H2O)、適宜的光照、較長(zhǎng)的光合作用時(shí)間。

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