高考生物知識(shí)點(diǎn)之光合作用與呼吸作用
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(wú)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(wú)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(xiě)出2條無(wú)氧呼吸反應(yīng)式
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量
C6H12O6 2C3H3O3+能量
無(wú)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(yè)圖。
4、影響呼吸速率的外界因素：
1、溫度：溫度通過(guò)影響細(xì)胞內(nèi)與呼吸作用有關(guān)的酶的活性來(lái)影響細(xì)胞的呼吸作用。
溫度過(guò)低或過(guò)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(wú)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(lái)說(shuō)，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(méi)，根部缺氧，進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生過(guò)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(lái)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
�、佟�1648年海爾蒙脫(比利時(shí))，把一棵2.3kg的柳樹(shù)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(shù)增重到76.7kg，而土壤只減輕了57g。指出：植物的物質(zhì)積累來(lái)自水
�、�、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。
�、�、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。
o1845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(lái)。
�、堋�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(guò)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(méi)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。
�、�、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(lái)的。
�、蕖�20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓卡門(mén)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(lái)自來(lái)水。
7、葉綠體色素吸收 可見(jiàn)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(lái)自 H20 ，有機(jī)物中的O來(lái)自 CO2 。光合作用的意義：1.制造有機(jī)物，固定太陽(yáng)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(yè)圖。
8、光合作用的過(guò)程：
光反應(yīng)階段條件光、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
暗反應(yīng)階段條件酶、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(wú)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(guò)C點(diǎn)，若超過(guò)C點(diǎn)，植物將入不敷出，無(wú)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(guò)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(kāi)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(shù)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�？傊筛鶕�(jù)具體情況，通過(guò)增加光照強(qiáng)度，調(diào)節(jié)或增加CO2濃度來(lái)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(guò)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(wú)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(wú)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(lái)維持自身生命活動(dòng)，如許多動(dòng)物。
11、請(qǐng)自行比較光合作用與呼吸作用。
(責(zé)任編輯：郭躍文)
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