光合作用的过程.docx

光合作用的过程 光合作用过程：1、光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。2、光合作用图解：3、光合作用的总反应式及各元素去向 光反应与暗反应的比较：项目光反应（准备阶段）暗反应（完成阶段）场所叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的基质中条件光、色素、酶、水、ADP、Pi多种酶、H、ATP、CO2、C5物质变化能量的变化光能转变成ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转变成（CH2O）中稳定的化学能相互联系光反应产物H、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 易错点拨：1、光合作用总反应式两边的水不可轻易约去，因为反应物中的水在光反应阶段消耗，而产物中的水则在暗反应阶段产生。2、催化光反应与暗反应的酶的分布场所不同，前者分布在类囊体薄膜上，后者分布在叶绿体基质中。 知识拓展：1、氮能够提高光合作用的效率的原因是：氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行；光合作用的第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。2、玉米是C4植物，其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体，能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合，提高强光、高温下的光合速率，在干旱时可以部分地收缩气孔孔径，减少蒸腾失水，而光合速率降低的程度就相对较小，从而提高了水分在四碳植物中的利用率。二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中；而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，维管束鞘细胞不含叶绿体。3、光合细菌：利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。呼吸作用 呼吸作用：1、概念：生物的生命活动都需要消耗能量，这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用（又叫生物氧化）。（1）呼吸作用是一种酶促氧化反应。虽名为氧化反应，不论有无氧气参与，都可称作呼吸作用（这是因为在化学上，有电子转移的反应过程，皆可称为氧化）。有氧气参与时的呼吸作用，称之为有氧呼吸；没氧气参与的反应，则称为无氧呼吸。同样多的有机化合物，进行无氧呼吸时，其产生的能量，比进行有氧呼吸时要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没直接关系。即使是呼吸氧气的生物，其细胞内，也可以进行无氧呼吸。（2）呼吸作用的目的，是透过释放食物里之能量，以制造三磷酸腺苷（ATP），即细胞最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程，可以比拟为氢与氧的燃烧，但两者间最大分别是：呼吸作用透过一连串的反应步骤，一步步使食物中的能量放出，而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中，三大营养物质：碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位葡萄糖、氨基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，透过数个步骤，将能量转移到还原性氢（化合价为+1的氢）中。最后经过一连串的电子传递链，氢被氧化生成水；原本贮存在其中的能量，则转移到ATP分子上，供生命活动使用。植物呼吸作用过程：有机物（储存能量）+氧（通过线粒体）二氧化碳+水+能量（3）呼吸速率：又称呼吸强度。指在一定温度下，单位重量的活细胞(组织)在单位时间内吸收氧或释放二氧化碳的量，通常以“mg(l)/(h?g)”为单位，表示每克活组织(鲜重、干重、含氮量等)在每小时内消耗氧或释放二氧化碳的毫克数(或微开数)。呼吸速率的大小可反映某生物体代谢活动的强弱。呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应，所以温度对呼吸作用有很大影响。还有水分、氧气、二氧化碳等也是影响呼吸速率的条件。（4）植物呼吸作用原理的应用：粮食储存；低温保存蔬菜水果：通过增加二氧化碳的含量可以抑制储存蔬菜水果等的呼吸作用；充氮气也可以降低氧气的浓度，抑制呼吸作用。农田松土；农田排涝等措施有利于植物根的生长和对无机盐的吸收。 影响细胞呼吸的因素及实践应用：1内部因素：(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植株在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率较高，成熟期呼吸速率较低。(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。2环境因素：(1)温度规律：呼吸作用在最适温度最强，超过最适温度，呼吸酶活性下降，甚至变形失活，呼吸受抑制；低于最适温度活性下降，呼吸受抑制。应用：生产上常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温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。(2)O2的浓度规律：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2 浓度为l0%以上，只进行有氧呼吸。应用：生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，藏少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。(3)CO2浓度规律：从化学平衡的角度分析，C02浓度增加，呼吸速率下降。应用：在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO：浓度具有良好的保鲜作用。(4)水含量规律：在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。应用：在作物种子的储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。 思维拓展：1、温室中栽培农作物提高产量的措施有两个方面，提高光合强度和降低呼吸消耗。影响细胞呼吸的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等，但农业生产中最常考虑的是温度。其他几个因素不容易控制。2、植物细胞呼吸的最适温度一般在2535，最高温度在3545。3、绿色植物细胞呼吸的最适温度总比光合作用的最适温度高。一般情况下，植物细胞呼吸的最适温度为30，而光合作用的最适温度为25。细胞的多样性和统一性 多样性：表现：细胞的形态、大小、种类、结构等各不相同。统一性：（1）化学组成；组成细胞的元素和化合物种类基本一致。（2）结构：都有细胞膜、细胞质、核糖体。（3）遗传物质：都以DNA作为遗传物质，且遗传密码子通用。（4）能源物质：以ATP作为直接能源物质。 知识点拨：1、原核细胞与真核细胞的不同点体现了细胞的多样性2、原核细胞与真核细胞的相似点体现了细胞的统一性 例：(1)基本结构：都有相似的细胞膜和细胞质；都含有与遗传关系密切的DNA分子。(2)化学组成：不同细胞具有基本相同的元素组成和化合物种类。(3)细胞来源：同一生物个体的不同细胞一般都最终来自同一个细胞（如受精卵）的分裂和分化。 思维拓展：(1)同一生物体细胞具有多样性是细胞分化的结果。(2)细胞的统一性说明了生物之间存在着或远或近的亲缘关系，为达尔文的进化论提供了理论基础。探究：环境因素对光合作用强度的影响 影响光合作用的因素及实践应用：1内部因素(1)与植物自身的遗传性有关，如阴生植物、阳生植物，如图所示：(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图所示：2外部因素(1)单因子因素原理图像应用光强度影响光反应阶段，制约A1P及NADPH的产生，进而制约暗反应延长光合作用时通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间二氧化碳影响暗反应阶段，制约C3化合物的生成大田中增加空气流动，以增加CO2浓度，如“正其行，通其风”温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度温度通过影响酶活性进而影响光合作用（主要制约暗反应）大田中适时播种温室中，增加昼夜温差，保证植物有机物的积累必需矿质元素可通过所参与的与光合作用相关的化合物对光合作用造成直接或间接影响，如K+可影响光合产物的运输和积累合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，增加光合作用速率；施用有机肥,微生物分解后既可提供各种矿质元素 (2)多因子图像含义P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，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，可适当提高图示的其他因子 知识拓展：1、植物在光下实际合成有机物的速率为实际（总）光合速率；光照下测定的CO2吸收速率（或O2释放速率）则为净（表观）光合速率。2、当净（表观）光合速率0时，植物积累有机物而生长；当净光合速率=0时，植物不能生长；当净光合速率0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。达尔文进化论的内容 达尔文进化论的内容：过度繁殖，生存斗争，遗传变异和适者生存。历史意义：解释了生物进化的原因；所有生物都有共同的祖先，解释了生物的多样性和适应行；反对神创论和物种不变论，为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。先进性：能够科学地解释生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性，对于人们正确的认识生物界有重要的意义。局限性：对于遗传和变异的本质未能作出科学的解释；对生物进化的解释也局限于个体水平；强调物种的形成是渐变的结果，不能解释物种大爆发的现象。达尔文自然选择学说的解释模型（2）拉马克的进化学说主要内容：生物由古老生物进化而来的；由低等到高等逐渐进化的；生物各种适应性特征的形成是由于用进废退与获得性遗传。不足：缺少科学的支持观点；过于强调环境因素的影响。（3）意义：论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释。 知识拓展：1、拉马克的进化学说主要内容：生物由古老生物进化而来的；由低等到高等逐渐进化的；生物各种适应性特征的形成是由于用进废退与获得性遗传。2、不足：缺少科学的支持观点；过于强调环境因素的影响。3、意义：论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释。4、生存斗争对生物某些个体的生存是不利的，但对物种的生存是有利的，并摧动生物的进化。5、从表面上看，自然选择是对一个个不同个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。6、生物的变异是不定向的，而生物进化的方向是定向的，这个方向指的是适应环境。环境的作用是对变异了的生物进行定向的选择，而不是因某种环境才产生了某种变异。生物体的基本特征 生物体的基本特征：1、生物体具有共同的物质基础和结构基础。2、从结构上说,除病毒以外，生物体都是由细胞构成的。细胞是生物体的结构和功能的基本单位。3、新陈代谢是活细胞中全部的序的化学变化总称，是生物体进行一切生命活动的基础。4、生物体具应激性，因而能适应周围环境。5、生物体都有生长、发育和生殖的现象。7、生物体都能适应一定的环境，也能影响环境。8、生物的生长是指由小长大的现象，其直接原因是由细胞分裂导致的细胞数目的增加和细胞体积长大。叶片变大、种子萌发中均包含细胞分裂和细胞生长，向性运动(如向光性)是由于单方向刺激引发的植物体不同侧生长不均衡所致，它们都属于生长范畴。种子吸水膨胀是由于亲水性物质吸水膨胀而导致的种子体积增大，不属于生长。有氧呼吸 有氧呼吸:1线粒体的结构和功能(1)形状：粒状、棒状。(2)功能：有氧呼吸的主要场所。(3)结构：具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，嵴周围充满液态的基质，内膜上和基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶。2有氧呼吸的概念有氧呼吸是指细胞在O2的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解成C02和 H2O，并释放能量，生成大量ATP的过程。3.有氧呼吸分为三个阶段：葡萄糖的初步分解：场所：细胞质基质C6H12O62CH3COCOOH（丙酮酸：C3H4O3）+4H+2ATP丙酮酸彻底分解：场所：线粒体基质2CH3COCOOH（丙酮酸）6CO2+20H+2ATPH的氧化：场所：线粒体内膜24H+6O212H2O+34ATP能量去向：以活跃的化学能形式储存在ATP中，以热能形式散失。 有氧呼吸过程三个阶段的比较:阶段第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜物质变化C6H12O62CH3COCOOH（丙酮酸：C3H4O3）+4H+2ATP2CH3COCOOH（丙酮酸）6CO2+20H+2ATP24H+6O212H2O+34ATP能量释放少量能量少量能量大量能量O2参与情况不参与不参与参与 知识点拨：1、反应中各原子的去向和来源2、有氯呼吸中的能量利用率 1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解和体外燃烧都能释放出2870kJ能量，但是体内氧化分解的能量是逐步释放的，其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中（约38molATP），其余的能量以热能的形式散式，以维持体温的恒定。葡萄糖有氧分解时，能量利用率为 40.45%左右，还有59.55%左右的能量以热能形式散失。3、细胞内有机物在氧气参与下，进行氧化分解，产生的能量合成ATP，这个过程即为有氧呼吸。 4、细胞内O2浓度为零时，细胞内的ATP含量不为零，因为无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。 思维拓展：1、同种生物的不同细胞往往含有线粒体的数量不同，生命活动旺盛，消耗能量多的细胞中线粒体数量越多。2、各反应参与的阶段：葡萄糖在第一阶段参与， H2O在第二阶段参与，O2在第三阶段参与。 3、各生成物产生的阶段：H存第一、二阶段都产生，CO2在第二阶段产生，H2O在第三阶段产生。4、1mol葡萄糖彻底氧化释放的总能量为 2870kJ，可记为“二爸70岁”；其中有1161kJ合成 ATP，1161可记为“爷爷61岁”。16 / 16