光合作用与呼吸作用知识归纳.docx
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光合作用与呼吸作用知识归纳
三年高考命题分析：
呼吸作用：
从近三年高考生物试题看，本专题的知识点主要侧重于考查细胞呼吸的种类、过程、场所、条件及能量应用。
另外，酵母菌的呼吸特点及呼吸方式的实验探究也逐渐成为命题的热点。
命题的角度往往是联系生活实际综合考查影响细胞呼吸的因素及其在实践中的应用，联系光合作用综合考查提高农作物产量的措施，且多以图表、曲线的形式呈现，着重考查学生的识图及分析判断能力。
命题的形式既有选择题，也有简答题。
选择题多是单纯对细胞呼吸知识的直接考查；简答题往往与光合作用联系在一起。
命题趋势：
呼吸作用：
预计2013年本专题细胞呼吸的知识将继续与光合作用相结合，练习生产生活实际以实验分析或图表曲线的形式综合考查，分值稳定，试题难度系数维持在0.65左右。
光合作用：
预计2011年本专题的知识将继续与细胞呼吸相结合，联系生产生活实际以实验分析或图表曲线的形式综合考查，试题的灵活性强，分值稳定，难度系数维持在0.62左右。
【核心考点要点归纳】
考点一、光合作用
（一）叶绿素与光合作用的场所
1．光合色素
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
叶绿素b（黄绿色）
色素
胡萝卜素（橙黄色）
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶黄素（黄色）
2.光合作用进行的场所
捕获光能的结构——叶绿体的结构：
外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成），与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。
光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。
（二）与光合作用过程发现有关的经典实验
时间
发现者
实验
对照
结论
1771年
普利斯特利（英国）
小鼠与绿色植物放在玻璃罩内不易窒息而死
点燃的蜡烛与绿色植物放在玻璃罩内不易熄灭
植物可以更新空气
1864年
萨克斯
（德国）
绿色叶片暗处消耗营养
曝光酒精去除色素后，用碘液处理→呈深紫蓝色
绿色叶片暗处消耗营养遮光酒精去除色素后，用碘液处理→无颜色变化
绿色植物叶片在光合作用中产生了淀粉且光合作用需要光照
1939年
鲁宾和卡门
（美国）
向绿色植物提供H218O、CO2，释放的氧是18O2
向绿色植物提供H2O、C18O2，释放的氧是O2
光合作用释放的O2
全部来自于H2O
1880年
恩格尔曼
（美国）
把载有水绵和好氧细菌临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵
把实验组的临时装片完全暴露在光下
O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
20世纪40年代
卡尔文
（美国）
用14CO2供给小球藻进行光合作用，通过控制供给14CO2的时间和对中间产物的分析
——
探明了CO2转化成
葡萄糖的途径
（三）光合作用的过程
1.总过程
酶
总反应式：
CO2+H2O（CH2O）+O2其中，（CH2O）表示糖类。
叶绿体
2.光反应和暗反应的区别和联系
光反应阶段
暗反应阶段
进行场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
所需条件
光、色素、酶
酶、[H]、ATP
物质变化
水的光解：
H2O→[H]+02
ATP的合成：
ADP+Pi→ATP
CO2的固定：
CO2+C5→2C3
C3的还原：
C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5
ATP的水解：
ATP→ADP+Pi
能量转换
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供[H]、ATP
（3）CO2浓度：
CO2是暗反应的原料，CO2浓度高低直接影响反应的速度。
（4）矿质元素：
例如镁是叶绿素的组成成分，氮是光合酶的组成成分，磷是ATP分子的组成成分。
（5）水分：
水分是光合作用原料之一，缺少时可使光合速率下降。
（6）日变化：
光合速率在一天中有变化，一般与太阳辐射进程相符合，但也有例外，如炎热夏天，中午前后光合速率下降（气孔关闭，CO2供给不足）。
2.提高作物产量的途径
途径
措施或方法
延长光时
补充光照
增大光合作用面积
间作、合理密植
提高光合作用效率
控制适宜光强、提高CO2浓度（如通风）、合理施肥（供应适量必需矿质元素）
提高净光合作用速率
维持适当昼夜温差（白天适当升温，晚上适当降温）
（五）叶绿体色素的提取和分离
③磨：
研磨要领是不能一下一下的砸，而是要用力的压
④过滤：
用纱布、漏斗和试管，最后提取液置于试管中待用。
2.分离色素的原理和步骤原理：
分离要用的主要试剂是层析液。
层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。
叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同：
溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。
根据这个原理就可以将叶绿体中不同的色素分离开来。
步骤：
制备滤纸条——画滤液细线——层析分离叶绿体中的色素——观察实验结果
制备滤纸条：
将预备在试验桌上的滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形。
画滤液细线：
细，匀，直，浓。
最好之前用铅笔轻轻地画一道线，用提取液反复划好几次，每次划完尽量吹干，不要弄破纸条。
层析分离叶绿体中的色素：
将纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中，注意千万不要将滤液细线浸没在层析液中，否则会使色素溶解而导致试验失败。
层析液是挥发性较强的有机溶剂，并且具有一定的毒性，所以在操作中要尽量用培养皿盖住烧杯口。
观察实验结果：
最后滤纸条上将分离出四条色素带，颜色从上往下分别是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，四种色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
考点二、呼吸作用
（一）有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
类型
有氧呼吸
无氧呼吸
必需条件
氧和酶
不需氧，但必须有酶催化
场所
细胞质基质（①阶段）线粒体（②和③阶段）
细胞质基质（①和②两阶段）
物质变化
能量释放
产生大量能量
产生少量能量
特点
有机物彻底分解，能量完全释放
有机物没彻底分解，能量没完全释放
联系
①第一阶段完全相同
②实质相同：
分解有机物，释放能量
3.过程分析
（1）无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
（2）有氧呼吸H2O即是反应物，又是生成物，且H2O中的氧全部来自于O2。
（3）有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
感悟拓展
1．不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。
2．原核生物无线粒体，有些原核生物（如硝化细菌、蓝藻）仍可进行有氧呼吸。
3．只能进行无氧呼吸的真核生物（如蛔虫），其细胞内无线粒体。
（二）与细胞呼吸有关的曲线分析和应用
（2）AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。
（3）BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
2．酵母菌细胞呼吸类型的判断
（1）若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸（图中A点）。
（2）若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时存在（图中AC段）。
（3）若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸（图中C点以后）。
（4）B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（用CO2释放量表示），此时CO2的总释放量最低。
D点表示O2浓度超过一定值（10%）以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。
3．影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用
（1）呼吸速率与温度的关系（如图）
①最适温度时，细胞呼吸最强，超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
②生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。
（2）呼吸速率与O2浓度的关系（如图）
①O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强（受呼吸酶数量等因素的限制）。
②生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间，中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。
（3）呼吸速率与含水量的关系（如图）
①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。
②在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
感悟拓展
1．种子、蔬菜和水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，不同的是种子还应保持干燥，而蔬菜和水果应保持一定湿度。
低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。
2．不同种类的植物呼吸速率不同；同一植物不同器官呼吸速率不同；同一植物不同的生长发育时期呼吸速率不同。
3．高等动物和人无氧呼吸的产物是C3H6O3（乳酸），不产生CO2。
考点三、光合作用和呼吸作用强度测定的综合实验分析
（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）条件下，被研究生物应为绿色植物。
结果分析：
①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。
②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。
③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。
两套装置可如下图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用。
结果与分析
①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）。
②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）。
③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。
④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。
考点四、光合作用和呼吸作用的基础知识
1.光合作用与细胞呼吸关系的图示比较
（1）从反应式上追踪元素的来龙去脉
①光合作用总反应式：
②有氧呼吸反应式：
特别提醒：
a．光合作用过程中：
O2中O原子全部来自水；CO2中C经C3进入（CH2O），不经C5。
1能量流动
（3）植物细胞中两大生理过程联系图解
（4）光合作用和细胞呼吸中［H］和ATP的来源和去路分析
来源
去路
［H］
光合作用
水的光解
（叶绿体囊状结构的膜上）
暗反应过程中与C5结合
（叶绿体的基质中膜上）
有氧呼吸
第一阶段：
葡萄糖变成丙酮酸（细胞质基质）
和第二阶段：
丙酮酸分解成CO2（线粒体基质中）
第三阶段与氧气结合生成水
（线粒体的内膜上）
ATP
光合作用
光反应阶段
参与暗反应还原阶段的反应
有氧呼吸
第一、二、三阶段
生物体各项生命活动
特别提醒：
①光合作用中产生的［H］是还原型辅酶Ⅱ（NADPH）十分简化的表示方式（教材P103相关信息），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（教材P94相关信息），二者不是一种物质，尽管书写形式相同。
②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）呼吸速率：
将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。
（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。
（5）判定方法
①若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为真正（实际）光合速率，若是负值则为表观光合速率。
②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为表观光合速率。
③有机物积累量一般为表观光合速率，制造量一般为真正（实际）光合速率。
3.光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下气体变化规律
（1）黑暗状态时，植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。
此状态下，植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外，如图甲所示。
（2）弱光情况下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸。
a细胞呼吸速率大于光合作用速率，此状态下，植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同。
但吸收O2与放出CO2量较少（如图乙）。
细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：
①用CO2释放量表示：
N1=N2-N；②用O2吸收量表示：
m2=m1-m；③用植物重量（有机物）减少量表示。
b细胞呼吸速率等于光合作用速率时，植物与外界不进行气体交换,即没有O2和CO2的吸收与释放（如图丙）。
此时表现为呼吸速率或光合速率等于0。
（3）较强光照时，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，且光合作用速率大于细胞呼吸速率。
a气体代谢特点（如图丁）：
植物光合作用所利用的CO2（用N表示）除来自植物自身细胞呼吸（N2）之外，不足部分来自外界（N1）；植物光合作用产生的氧气（m）除用于自身细胞呼吸之外（m1）,其余氧气释放到周围环境中（m2）。
分析图可知：
N=N1+N2，m=m1+m2。
b光合作用相对强度的表示方法
①用O2释放量（或容器中O2的增加量）表示：
m2=m-m1；②用CO2吸收量（或容器中CO2的减少量）表示:
N1=N-N2；③用植物重量（或有机物量）的增加量表示。
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