专题光合作用与细胞呼吸讲解
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高中生物知识点总结光合作用和细胞呼吸高中生物知识点总结:光合作用和细胞呼吸在生物学中,光合作用和细胞呼吸是两个重要的生命过程。
光合作用是指植物将光能转化为化学能,通过合成有机物来维持生命活动;而细胞呼吸则是指细胞内有机物被氧化分解,同时释放能量。
一、光合作用光合作用是指光能转化为化学能,并且通过合成有机物质的过程。
这个过程通常发生在植物和一些原生生物的叶绿体中。
光合作用是维持地球上生物生存的重要过程之一。
1. 光合作用的公式光合作用的主要公式如下:6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2这个公式表示,在光合作用中,光能被捕获后,二氧化碳和水通过一系列的酶催化反应,生成葡萄糖和氧气。
2. 光合作用的过程光合作用可分为光能捕获、光化学反应和暗反应三个过程:(1)光能捕获:光合作用一开始就是光能的捕获过程,光能被叶绿素等光合色素吸收。
(2)光化学反应:捕获到的光能被传递给反应中心,进而激发电子,从而开始一系列的光化学反应。
(3)暗反应:在光化学反应中,通过ATP和NADPH等能源分子提供的能量,将二氧化碳还原为有机物质(通常是葡萄糖)的过程。
3. 光合作用的条件光合作用是依赖于一定的条件才能进行的,主要有以下几个方面:(1)光照:光合作用需要光的能量,因此光照是光合作用进行的基本条件。
(2)温度:适宜的温度有利于光合作用的进行,其中20-30摄氏度是最适合的温度范围。
(3)二氧化碳浓度:光合作用需要二氧化碳作为原料,因此较高的二氧化碳浓度有利于光合作用的进行。
二、细胞呼吸细胞呼吸是指在细胞内将有机物氧化分解为二氧化碳和水,并通过这个过程释放能量的过程。
细胞呼吸在生物体的新陈代谢和能量供应中起着重要的作用。
1. 细胞呼吸的公式细胞呼吸的主要公式如下:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 能量这个公式表示,在细胞呼吸过程中,葡萄糖和氧气通过一系列的反应,被分解为二氧化碳、水和能量。
细胞呼吸与光合作用细胞呼吸与光合作用是生物学中重要的两个过程,负责维持生物体的能量供应和环境气体平衡。
细胞呼吸将有机物质转化为ATP(三磷酸腺苷),提供给细胞进行各项生物活动;光合作用则利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质,同时释放出氧气。
本文将分别探讨细胞呼吸和光合作用的基本原理及其在生物体中的重要性。
一、细胞呼吸细胞呼吸是一系列生化反应过程,通过将有机物质(主要是葡萄糖)氧化分解为二氧化碳和水,生成能量。
细胞呼吸主要发生在细胞的线粒体内,包括三个主要步骤:糖解、Krebs循环和呼吸链。
1. 糖解:糖分子在胞质中被分解成两个三碳分子的丙酮酸,再经过一系列反应生成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根(Pi)的反应,产生ATP和尼酸腺嘌呤二核苷酸(NADH)。
2. Krebs循环:丙酮酸经过进一步的分解,释放出二氧化碳和氢原子,生成进一步的ATP和NADH。
3. 呼吸链:NADH和另一种辅酶FADH2通过一系列蛋白质复合物,在线粒体内的内膜上依次释放出氢离子和电子,最终与氧气结合生成水,同时释放出能量,该能量用于通过细胞膜上的ATP合酶酶解离ADP和Pi合成ATP。
细胞呼吸过程中最终生成的ATP是维持细胞生命活动的重要能源。
此外,细胞呼吸还是调节细胞内的氧分压和二氧化碳分压的主要方式之一,参与了维持动态的呼吸代谢平衡。
二、光合作用光合作用是植物、藻类和一些细菌中利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质并释放出氧气的过程。
光合作用主要发生在植物叶绿体中的叶绿体膜系统中,主要包括光反应和暗反应两个阶段。
1. 光反应:光反应发生在光合色素存在的腺苷二磷酸酰基(ADP)和磷酸根(Pi)参与的过程中,接收到太阳能的光合色素产生高能态的电子,光合色素释放出的电子参与到一系列电子传递链反应中,逐渐转移到特定电子接受体上,最终生成ATP和还原型辅酶NADPH。
2. 暗反应:又称为Calvin循环,暗反应发生在叶绿体基质中没有光的存在下,利用光反应产生的ATP和NADPH,经过多次酶催化反应,将二氧化碳和水转化为三碳糖物质葡萄糖,并同时生成ADP和磷酸根(Pi),完成能量和物质的转化。
光合作用和细胞呼吸
光合作用可以分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应主要发生在叶绿
体叶片的叶绿体膜内,当叶绿体受到光照时,激发了叶绿体中的光合色素,光合色素通过一系列反应将光能转化为化学能,并将水分解产生氧气和电
子供应给暗反应。
暗反应发生在叶绿体中的基质中,利用光反应产生的ATP和NADPH等能量物质来合成有机物质,即将二氧化碳还原成葡萄糖等
有机物。
相比之下,细胞呼吸是植物和动物细胞内利用有机物(如葡萄糖)氧
化成二氧化碳和水,生成ATP分解释放能量的过程。
细胞呼吸可以分为有
氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸是在有氧条件下进行的,通过三个
主要过程:糖酵解、三羧酸循环和线粒体呼吸链来产生ATP和水。
在糖酵
解中,葡萄糖分解成丙酮酸和乳酸,产生少量ATP和NADH;在三羧酸循
环中,丙酮酸经过一系列反应生成更多的ATP和NADH;在线粒体呼吸链中,NADH和FADH2经过电子传递链产生大量ATP,同时氧氧化成水。
无氧
呼吸是在无氧条件下进行的,通过发酵来产生ATP,但ATP的产量较有氧
呼吸少。
初中生物知识点解析光合作用与呼吸作用初中生物知识点解析:光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用是生物学中非常重要的概念。
它们分别发生在植物和动物身上,对维持生命活动起着至关重要的作用。
本文将对光合作用与呼吸作用进行详细解析,以便初中生更好地理解这两个过程。
一、光合作用光合作用是植物通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
它是光合细胞器中的叶绿体内进行的。
光合作用由光合色素吸收光能、生成ATP和NADPH2以及产生氧气等步骤组成。
1. 叶绿体结构叶绿体是植物细胞中的一个重要器官,一般位于叶子的表皮细胞中。
它由叶绿素、葡萄糖等物质组成,具有包括内膜、外膜、基粒以及溶酶体等结构。
2. 光合作用的原理光合作用的原理是在叶绿体内,通过光合色素吸收太阳光的能量,以此提供反应所需的ATP和NADPH2。
在光合作用过程中,二氧化碳通过气孔进入植物体内,同时水分也被吸收。
3. 光合作用的步骤光合作用包括光能的吸收、光能的转化、ATP的合成和NADPH2的合成等步骤。
其中,光合作用的第一步是植物吸收光能,通过光合色素,绿叶表面主要的绿色素是叶绿素a,能吸收紫外光和蓝色光,而不吸收绿色光,所以给人一种绿色。
二、呼吸作用呼吸作用是生物体利用有机物分解供能的过程,通过氧化有机物质释放出能量,并将能量转化为ATP。
同时,呼吸作用还能够产生二氧化碳和水。
1. 呼吸作用的类型呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸需要氧气的参与,是一种高效能量的产生方式。
而无氧呼吸则是在缺氧的环境中进行,产生的能量较少。
2. 呼吸作用的过程呼吸作用主要由三个步骤组成:糖酵解、卡恩循环及氧化磷酸化。
在这个过程中,有机物质在细胞质内被分解成二氧化碳和水,最终释放出能量。
3. 呼吸作用与光合作用的关系呼吸作用与光合作用形成了一个动态平衡。
光合作用产生的有机物可通过呼吸作用的分解释放能量,从而维持生物体的正常生命活动。
综上所述,光合作用与呼吸作用是生物体中重要的能量代谢过程。
光合作用和细胞呼吸的关系教案引言光合作用和细胞呼吸是两个生命的基本过程,是生命存在和生长的必须条件。
光合作用是生命体对太阳能的利用,把二氧化碳和水转化成有机物质。
而细胞呼吸则是生命体对有机物质的利用,把有机物质分解成CO2和H2O,同时释放出大量的能量。
这两个过程是不可分离的,它们之间存在紧密的关系。
第二节:光合作用光合作用是光能转化成有机物能量的过程,它是生命体利用环境太阳光能的方式之一。
此过程发生在绿色植物的叶子中,通过叶绿素吸收阳光,复合成ATP分子和NADPH分子。
这些分子将被用于将二氧化碳转换成有机物质,再进一步被用于整个生命体的营养供给。
在光合作用中,氧气分子也被释放出来。
好像光合作用和呼吸过程中的氧气和二氧化碳分子有所交换。
这些分子可被进一步用于细胞呼吸。
第三节:细胞呼吸细胞呼吸是生命体分解有机物质的过程。
它的发生在线粒体的细胞质中,与光合作用有着密切的联系。
细胞呼吸过程中,细胞使用出去的有机物质,当ADP转化成ATP时,释放出能量。
这种能量分解使细胞获得能量,以维持细胞活动的正常进行。
细胞呼吸和光合作用之间的关系非常重要。
而且,二氧化碳和氧气分子在两个过程之间自由交换。
这些交换过程并不是简单的物理现象,而是一种复杂的物质代谢,用于维持生物表现和能量供给。
第四节:光合作用和细胞呼吸的相互作用光合作用和细胞呼吸不仅是相互独立的生命过程,它们还存在着很强的相互作用性。
如果没有光合作用,没有CO2和H2O参与过程,那么细胞呼吸就无法进行。
细胞呼吸产生的能量是由于光合作用提供的有机物质的能量转换而来。
同样的,如果没有细胞呼吸,ATP和NADPH分子在光合作用中就会积累,导致葡萄糖分子缺失。
这就限制了整个光合作用过程的进行,因为光合作用必须消耗能量来转换有机物质。
第五节:结论在现代生命科学中,光合作用和细胞呼吸被认为是维系生命需要的两大基本过程。
它们之间存在着密切的相互作用关系,是细胞代谢的基础和核心部分。
光合作用和细胞呼吸专题详解一、 色素的种类和作用滤纸条上色素带有四条,分别是(由上到下)橙黄色的胡萝卜素,黄色的叶黄素,蓝绿色的叶绿素a ,黄绿色的叶绿素b 。
其含量、吸收光谱和色素带如下图:将可见太阳光通过三棱镜分光,在屏幕上可以得到七种光的连续光谱带;如果让可见太阳光先经过高等植物的色素溶液,再通过三棱镜分光得到的光谱带为色素的吸收光谱,与连续光谱相比,色素的吸收光谱在不同光质区段发生了不同程度的变暗,其中在红光和蓝紫光区呈现出明显的暗带,由此说明植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光,而对绿光却利用的最少。
所以叶绿素的溶液呈现绿色。
[典题1] 将4支盛有等量衣藻的密闭式试管,在暗室中放置一定时间后,分别放在右图中a 、b 、c 、d 所示位置,经照射1小时后,取出衣藻加热脱色,滴加碘液,则呈现蓝色较浅的应是哪支试管中的衣藻( )A.aB.bC.cD.d 二、光合作用的过程1.光反应和暗反应的比较:2.叶绿体处于不同的条件下,C 3、C 5、[H]、ATP 以及(CH 2O )合成量的动态变化。
(1)填出图中字母所表示的物质:a____________,b____________,c____________,d____________。
(2)光反应为暗反应提供了____________和____________。
(3)光合作用中的能量转变是:光能→____________→____________。
(4)如小麦在适宜条件下栽培,突然将d 降至极低水平,则小麦叶片中的三碳化合物含量会突然减少,其原因是__________________;若降低d 的同时,又停止光照,则不会出现上述现象,其原因是__________________。
(5)若对植物作如下处理:(甲)持续光照10分钟,(乙)光照5秒后再黑暗处理5秒,连续交替进行20分钟,若其它条件不变,则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物的总量是( )A.甲多于乙B.甲少于乙C.甲和乙相等D.无法确定 三、环境因素对光合作用强度的影响及其在农业生产中的应用空气中CO2的浓度,土壤中水分的多少,光照的长短和强弱、光的成分以及温度的高低等,都是影响光合作用强度的外界因素。
光合作用与细胞呼吸[构建网络]考点一细胞呼吸1.细胞呼吸的过程图解2.影响细胞呼吸的环境因素分析项目温度氧气浓度水分影响原理影响酶活性决定呼吸类型和强度自由水含量较高时呼吸旺盛坐标曲线[错混诊断2.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标全国,2B)()3.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累(2010·课标全国,2C)()4.人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供(2014·新课标Ⅱ,6C)()5.无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标全国,2A)()6.葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞有氧时(2012·上海,25A)()7.及时排涝,能防止根细胞受酒精毒害(2012·福建,1B)()8.无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜(2009·浙江,4A)()题组一从细胞呼吸的过程与方式进行考查1.人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种,快肌纤维几乎不含有线粒体,与短跑等剧烈运动有关;慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。
下列叙述错误的是()A.消耗等摩尔葡萄糖,快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATPC.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸,故产生酸痛感觉D.慢跑时慢肌纤维产生的ATP主要来自于线粒体内膜2.不同种类的生物在不同的条件下,呼吸作用方式不同。
若分解底物是葡萄糖,下列对呼吸作用方式的判断不正确的是()A .若只释放CO 2,不消耗O 2,则细胞只进行无氧呼吸B .若CO 2的释放量多于O 2的吸收量,则细胞既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸C .若CO 2的释放量等于O 2的吸收量,则细胞只进行有氧呼吸D .若既不吸收O 2也不释放CO 2,则说明该细胞已经死亡技法提炼判断细胞呼吸类型的五大方法(以葡萄糖为底物)(1)产生CO 2量=消耗O 2量→有氧呼吸。
(2)不消耗O 2,产生CO 2→无氧呼吸(酒精发酵)。
(3)释放CO 2量>吸收O 2量→同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。
(4)不吸收O 2,不释放CO 2→乳酸发酵或细胞已经死亡。
(5)有水生成一定是有氧呼吸,有二氧化碳生成一定不是乳酸发酵。
题组二 以曲线图形式考查细胞呼吸类型、过程及影响因素3现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液,通入不同浓度的O 2时,产生酒精和CO 2的量如图所示,下列说法不正确的是( )A .曲线a 表示CO 2量,曲线b 表示酒精量B .O 2浓度为c 时,酵母菌无氧呼吸消耗的葡萄糖量约占葡萄糖总消耗量的34C .曲线a 、b 初始端的量相等,故不能确定此时酵母菌是否进行有氧呼吸D .酵母菌无氧呼吸的产物可用溴麝香草酚蓝水溶液和酸性重铬酸钾溶液鉴定4.(2014·海南,26)某豆科植物种子萌发过程中CO 2释放和O 2吸收速率的变化趋势如图所示。
请据图回答问题:(1)在12~24 h 期间,呼吸速率逐渐增强,在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸,该呼吸方式在细胞中发生的部位是______________,其产物是____________________。
(2)从第12 h 到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会____,主要原因是__________________ __________。
(3)胚根长出后,萌发种子的__________呼吸速率明显升高。
技法提炼细胞呼吸的曲线识别技巧(1)下降型曲线:呼吸反应速率逐渐减缓,一般受生成物含量的影响,随生成物的增多而减缓,如CO 2浓度。
(2)上升型曲线:呼吸反应速率逐渐加快,一般受反应物含量的影响,随反应物的增多而加快,如O 2含量。
题组三 探究外界因素对细胞呼吸速率的影响5.为研究淹水时KNO 3溶液浓度对甜樱桃根呼吸的影响,设四组盆栽甜樱桃,其中一组淹入清水,其余三组分别淹入不同浓度的KNO 3溶液,保持液面高出盆土表面,每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率,结果如图。
下列说法正确的是( )A.樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是线粒体B.图中A、B、C三点,在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是C点C.淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用D.实验过程中可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标6.某同学用如图所示的装置,探究不同浓度2,4-D溶液对大豆种子细胞呼吸速率的影响,结果如表所示。
组别2,4-D溶液浓度(mol/L)有色液滴移动的距离(mm)0 min 10 min 20 min 30 min40min50minA 0 0 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5B 10-120 6.5 13.0 19.5 26.0 32.5C 10-100 8.0 16.0 24.0 32.0 40.0D 10-80 7.5 15.0 22.5 30.0 37.5(1)(2)实验装置中NaOH溶液的作用是____________________,因而有色液滴移动的原因是_____________________。
(3)若某一阶段大豆种子依然存活,但不见液滴移动,此时大豆种子中产生A TP的场所是_____________________。
(4)与D组相比,当2,4-D溶液浓度为10-12 mol/L时,有色液滴在单位时间内移动的距离更________。
考点二光合作用1.色素的吸收光谱2.光合作用的过程图解[错混诊断]1.磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物(2014·新课标Ⅱ,6A)()2.光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与(2014·新课标Ⅱ,6B)()3.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(2013·新课标Ⅱ,2D)()4.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(2013·新课标Ⅱ,2C)()5.光反应为暗反应提供[H]和H2O(2010·海南,4A)()6.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中(2009·安徽,1B)()7.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,光反应强度会降低,暗反应强度也降低(2011·新课标,3改编)() 8.离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后,可完成碳(暗)反应(2011·浙江,1D)()题组一从光合作用的过程进行考查1.如图表示植物光合作用的一个阶段,下列各项叙述正确的是()A.该反应的场所是叶绿体的类囊体B.C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶的参与C.提高温度一定能促进C6H12O6的生成D.在无光条件下,有利于暗反应进行2.(2014·新课标Ⅰ,2)正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP+比值下降思维建模条件曲线光照强度由强到弱、CO2供应不变光照强度由弱到强、CO2供应不变光照不变、CO2量由充足到不足光照不变、CO2量由不足到充足题组二3.现有a、b、c三种灯泡,其发出光波的波长与光辐射强度的关系如图甲所示,现需从中选择一种灯泡用于温室中给植物补光,期望最大限度地增加光合作用的强度。
为此某同学设计了图乙所示的实验装置。
(注:叶绿体中的色素主要吸收430~450 nm的蓝紫光和640~660 nm的红光)(1)请判断三种灯泡与图甲中的曲线间的对应关系:a灯对应曲线________,b灯对应曲线________,c灯对应曲线________。
(横线上均填序号)(2)如给予白炽光照射,金鱼藻在不同光照强度下光合速率如图丙曲线Ⅰ变化(适宜温度、CO2浓度为0.03%)。
①与B点相比,A点叶绿体中的C3含量________(较高、较低、相等、无法判断)。
②制约A点光合作用的因素主要是___________________________________________。
③在B点时,____________可能导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ。
(3)若给该装置通入C18O2,一段时间后,装置内出现了18O2,请用文字或图解简要说明:_______________________。
考点三多角度理解光合作用与细胞呼吸的关系1.两者关系图解读2.解读真正光合速率和净(表观)光合速率的曲线图(1)图示(2)解读[错混诊断]1.CO2的固定过程发生在叶绿体中,C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中(2009·浙江,4B)()2.光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP(2009·浙江,4C)()3.夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照,夜晚适当降低温度,可提高作物产量(2009·浙江,4D)() 4.净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长(2014·海南,7D)()题组一从光合作用和细胞呼吸的联系进行考查1.如图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图,下列说法有误的是()A.A过程中合成ATP的部位是在叶绿体类囊体薄膜上B.B过程中的ATP用于还原三碳化合物(C3) C.A、C过程中合成A TP所需的能量来源相同D.D过程中能量的去向是用于耗能的生命活动2.(2014·天津,2)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。
下列叙述正确的是()A.过程①只在线粒体中进行,过程②只在叶绿体中进行B.过程①产生的能量全部储存在ATP中C.过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O D.过程①和②中均能产生[H],二者还原的物质不同总结提升1.光合作用与有氧呼吸的物质转化关系2.光合作用与细胞呼吸的能量转化关系3.项目光合作用有氧呼吸[H] 来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP 来源光反应阶段产生三个阶段都产生去向用于C3还原供能用于各项生命活动(植物的C3还原除外)题组二3.(2014·四川,6)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率如下图所示(注:光饱和点是使光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。
据图分析,下列叙述正确的是()A.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作4.(2014·新课标Ⅱ,29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题:(1)当CO2浓度为a时,高光强下该植物的净光合速率为________。