专题5 光合作用和呼吸作用与碳循环
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光合作用和呼吸作用在碳循环中的角色及机制碳循环是地球上生物和无机碳之间的循环过程,碳元素在不同的化学形式之间转化,并在地球上循环。
在这个过程中,光合作用和呼吸作用是两个核心机制,它们在碳循环中扮演着不可或缺的角色。
光合作用是植物、藻类和一些细菌利用光能将二氧化碳与水结合,在光合色素的催化下产生氧气和葡萄糖的过程。
这个过程是地球上生物多样性和生物量增长的基础。
光合作用通过固定大量的无机碳到有机物中,将CO2从大气中吸收,减少了温室气体的浓度,调控了地球的气候。
植物通过光合作用将CO2固定并转化为有机物(葡萄糖)的过程,释放出氧气。
这些有机物可以被植物用于生长和维持生命活动,也可以成为其他生物的食物来源。
在光合作用中,光能被光合色素吸收并转化为化学能,主要由色素分子中的叶绿素完成。
光合作用的反应可分为光反应和暗反应两个阶段。
在光反应中,光能被吸收后,产生高能电子,通过电子传递链将能量转化为适合生物化学反应的形式。
暗反应阶段是指利用光合产生的ATP和NADPH,将CO2还原为有机物的过程。
暗反应主要发生在叶绿体的基质中,通过卡尔文循环来固定和还原碳。
光合作用不仅为生态系统提供能量与有机物,还调控着地球上的气候和大气中的CO2浓度。
随着全球气候变化的加剧,生态系统对CO2的吸收和释放也发生了改变。
通过研究光合作用在碳循环中的机制,我们可以更好地理解和预测气候变化对生态系统和碳循环的影响。
而呼吸作用是一种生物化学反应过程,包括有氧呼吸和无氧呼吸。
有氧呼吸是指植物和动物利用有机物中的化学能,将氧气和有机物反应,产生二氧化碳、水和能量的过程。
无氧呼吸则是在没有氧气的情况下进行的呼吸作用,产生的产物包括乳酸、酒精和能量。
呼吸作用在碳循环中起到将有机物中碳释放为CO2的作用。
通过呼吸作用,植物和动物将从光合作用中生产的有机物分解,释放出能量,同时碳也被释放成为二氧化碳。
呼吸作用将光合作用固定的碳释放到大气中,使之再次可供植物利用。
生物光合作用和呼吸作用知识点生物光合作用和呼吸作用是生命活动中最为重要的两个过程。
光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程,而呼吸作用则是指生物将有机物质转化为能量的过程。
这两个过程在生命活动中起着至关重要的作用,下面我们来详细了解一下它们的原理和作用。
一、生物光合作用生物光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
这个过程需要光能的参与,因此只能在光照的条件下进行。
光合作用的化学方程式为:6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2这个方程式表明,在光照的条件下,植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
这个过程中,光能被植物吸收,然后通过光合色素将其转化为化学能,最终形成有机物质。
这个过程中,氧气是一个副产物,它被释放到空气中,供其他生物进行呼吸作用。
生物光合作用是生命活动中最为重要的过程之一。
它不仅能够为植物提供能量和营养物质,还能够为整个生态系统提供氧气。
在光合作用的过程中,植物通过吸收二氧化碳和释放氧气,帮助维持了地球上的氧气含量,保持了生态平衡。
二、呼吸作用呼吸作用是指生物将有机物质转化为能量的过程。
这个过程需要氧气的参与,因此只能在有氧的条件下进行。
呼吸作用的化学方程式为:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 能量这个方程式表明,在有氧的条件下,生物通过呼吸作用将葡萄糖和氧气转化为二氧化碳、水和能量。
这个过程中,葡萄糖被分解为二氧化碳和水,同时释放出能量,这个能量被生物利用来维持生命活动。
呼吸作用是生命活动中不可或缺的过程。
它能够为生物提供能量,维持生命活动的正常进行。
在呼吸作用的过程中,生物通过分解有机物质,将其转化为能量,这个能量被用于维持生命活动的各种过程,如运动、生长、代谢等。
三、生物光合作用和呼吸作用的关系生物光合作用和呼吸作用是生命活动中密不可分的两个过程。
它们之间存在着一种互补关系。
在光合作用的过程中,植物通过吸收二氧化碳和释放氧气,为其他生物进行呼吸作用提供了氧气。
生物二轮复习呼吸作用与光合作用呼吸作用与光合作用是生物界中两个最基础的生理过程。
呼吸作用是生物通过氧气与有机物反应而释放能量的代谢过程,而光合作用则是植物利用太阳能将二氧化碳和水合成有机物质的过程。
以下是对这两个过程的详细说明。
一、呼吸作用呼吸作用是生物为了获取能量进行的一种氧化代谢过程。
它分为有氧呼吸和无氧呼吸。
1.无氧呼吸:无氧呼吸发生在缺氧环境下,一般是在肌肉进行剧烈运动时或植物根部土壤缺氧时。
无氧呼吸速度快,产能高,但生成的能量效率较低。
2.有氧呼吸:有氧呼吸是呼吸作用的主要类型,发生在有供氧环境中。
它包括三个步骤:糖解、Krebs循环和氧化磷酸化。
(1)糖解:在胞浆中,一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸,再转化为两分子乙酸。
同时生成小量的ATP和二氧化碳。
(2)Krebs循环:乙酸被转化为乙酰辅酶A,进入线粒体内,与无氧环境发生共价作用,生成乙酰辅酶A。
然后,在线粒体酶的作用下,它进一步转化为柠檬酸,并经过一系列酶反应,生成能量(ATP)、二氧化碳和水。
(3)氧化磷酸化:在线粒体的内膜上,通过氧化酶作用,将电子从NADH和FADH2传递到氧分子上,释放出的能量用于产生ATP。
二、光合作用1.光化学反应:光合作用的第一步是光化学反应,发生在叶绿体的叶绿体内膜上的光合色素复合物中。
这个过程包括两个反应:光能捕获和光能转化。
(1)光能捕获:叶绿素吸收光能,使叶绿素激发,并将激发能量传递给特定叶绿体蛋白质复合体中心。
(2)光能转化:光能转化包括两个步骤,即光化学反应Ⅰ和光化学反应Ⅱ。
光化学反应Ⅱ将光能转化为电子能,并释放出氧气。
光化学反应Ⅰ接收光化学反应Ⅱ释放的电子,并通过酶的作用将他们与NADP+还原成NADPH。
这一过程也涉及到产生能量(ATP)。
2.碳循环:碳循环是光合作用的第二步,发生在植物的叶绿体基质中。
它是利用光化学反应产生的ATP和NADPH,将二氧化碳转化为有机碳的过程。
碳循环包括三个阶段:碳固定、还原和再生。
高考生物碳循环知识点一、碳循环的概述碳是所有有机物的组成单位,也是地球上最重要的元素之一。
碳循环是指碳元素在地球大气、水体、陆地等各个地方的相互转化和循环过程。
碳的循环过程包括碳的固定、释放、储存等环节,与大气中的气候变化、生态系统的平衡等具有密切关系。
二、碳循环中的主要环节1. 碳的固定碳的固定主要通过光合作用进行。
光合作用是指植物利用阳光能量将二氧化碳和水转化为有机物,同时释放出氧气。
在光合作用中,植物通过吸收光能和将二氧化碳还原成有机物的过程,将大气中的碳固定下来,并释放出氧气。
2. 碳的释放碳的释放主要发生在呼吸作用和分解作用中。
呼吸作用是指植物和动物通过氧化有机物产生能量的过程,在呼吸作用中,有机物会被氧化成二氧化碳和水,释放出能量。
分解作用是指有机物被分解成二氧化碳、水和无机盐等的过程,如死物体的分解和有机废物的分解。
3. 碳的储存碳的储存主要发生在植物体、土壤和海洋中。
植物通过光合作用将大气中的碳固定为有机物,储存在植物体内。
当植物死亡或被人类利用时,其有机物被释放出来,成为土壤中的有机质。
海洋中的碳主要存在于溶解态和生物残骸中,海洋也是碳储存的重要场所。
三、碳循环的重要意义1. 影响大气中的二氧化碳浓度碳循环直接影响大气中的二氧化碳浓度。
植物通过光合作用将大气中的二氧化碳固定为有机物,降低了大气中的二氧化碳浓度。
而动物、微生物和人类通过呼吸作用和燃烧等活动将有机物氧化成二氧化碳,增加了大气中的二氧化碳浓度。
因此,碳循环的失衡将导致大气中二氧化碳浓度的升高,对全球气候造成不良影响。
2. 维持生态系统的平衡碳循环是生态系统中重要的物质循环之一。
通过碳的固定和释放,维持了生物体的生长和发育。
植物通过光合作用固定大气中的碳,为生物提供能量和有机物;而动物和微生物通过呼吸作用和分解作用释放碳,促进有机物的分解和循环。
生态系统中的碳循环保持了物质的平衡,维持了生物多样性和生态系统的稳定。
3. 碳储存与碳汇碳循环中的植物体、土壤和海洋起到了重要的碳储存和碳汇作用。
生物体内物质的循环例题和知识点总结在我们神奇的生物世界中,物质的循环是维持生命活动的重要环节。
从小小的细胞到庞大的生态系统,物质都在不断地流动和转化。
下面,让我们通过一些例题来深入理解生物体内物质的循环,并总结相关的重要知识点。
一、碳循环例题:在一个生态系统中,植物通过光合作用吸收了 100 单位的二氧化碳,同时通过呼吸作用释放了 50 单位的二氧化碳。
动物摄入植物后,通过呼吸作用释放了 30 单位的二氧化碳。
请问这个生态系统中碳的净积累量是多少?解析:植物光合作用吸收的二氧化碳量减去植物和动物呼吸作用释放的二氧化碳量,即为碳的净积累量。
植物光合作用吸收 100 单位二氧化碳,植物呼吸作用释放 50 单位二氧化碳,动物呼吸作用释放 30 单位二氧化碳。
所以碳的净积累量= 100 50 30 = 20 单位。
知识点总结:碳循环是生物体内最重要的物质循环之一。
碳在生物群落与无机环境之间主要以二氧化碳的形式进行循环。
在生态系统中,碳循环的过程包括:1、植物通过光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机物,同时将光能转化为化学能储存起来。
2、动物以植物为食,获取有机物中的碳。
3、动植物通过呼吸作用将有机物分解,释放出二氧化碳,回到大气中。
4、微生物的分解作用也会将有机物中的碳转化为二氧化碳。
5、燃烧化石燃料等人类活动也会向大气中释放大量的二氧化碳。
二、氮循环例题:在一个农田生态系统中,豆科植物能够与根瘤菌共生固氮。
假设每年根瘤菌为豆科植物固定的氮量为 20 千克,而农民每年通过施肥向农田中补充的氮量为 30 千克。
农作物收获后,土壤中的氮含量减少了 10 千克。
请问该农田生态系统中氮的输入和输出量分别是多少?解析:氮的输入量包括根瘤菌固氮量和施肥量,即 20 + 30 = 50 千克。
氮的输出量为土壤中氮含量的减少量,即 10 千克。
知识点总结:氮循环是生物体内另一个关键的物质循环。
氮是蛋白质、核酸等生物大分子的重要组成元素。
完整版光合作用和呼吸作用知识点总结光合作用和呼吸作用是自然界中两个重要的生物化学过程。
光合作用是指植物通过光能将二氧化碳和水转化成有机物质,并释放出氧气的过程。
呼吸作用是指将有机物与氧气反应生成能量、二氧化碳和水的过程。
以下是对光合作用和呼吸作用的详细知识点总结:光合作用:1.光合作用发生在植物的叶绿体中的叶绿体膜上,主要包括光合光反应和暗反应两个阶段。
2.光合光反应是指在叶绿体的光合膜中,通过光能激发叶绿体色素分子,产生高能电子和氧气。
其中,光合色素主要有叶绿素a和叶绿素b。
3.光合光反应主要包括光能捕获、光化学传递和光合电子传递三个过程。
光能捕获是指光合色素分子吸收光能,激发电子跃迁到高能态。
光化学传递是指激发电子通过传递分子链,最终被载体分子接受。
光合电子传递是指高能电子在电子传递链上传递,最终用于合成有机物和生成ATP。
4.暗反应是指在光合作用中,光能转化成化学能,通过一系列酶催化的反应将二氧化碳转化成有机物质。
暗反应主要包括碳同化和C3和C4途径两个过程。
碳同化是指在植物叶片的叶绿体中,通过碳酸化作用将二氧化碳转化成碳水化合物。
C3和C4途径是植物通过不同的途径将二氧化碳转化成有机物质。
呼吸作用:1.呼吸作用是通过氧气氧化有机物质,释放出能量并生成二氧化碳和水的过程。
2.有氧呼吸是指在有氧条件下进行的呼吸作用,主要分为糖类有氧呼吸和脂类有氧呼吸。
糖类有氧呼吸是指糖类被氧化分解生成二氧化碳和水,并释放出能量。
脂类有氧呼吸是指脂类被氧化分解生成二氧化碳和水,并释放出更多的能量。
3.无氧呼吸是指在无氧条件下进行的呼吸作用,主要分为乳酸发酵和酒精发酵。
乳酸发酵是指在无氧条件下,糖类被氧化成乳酸。
酒精发酵是指在无氧条件下,糖类被氧化成乙醇和二氧化碳。
4.呼吸作用主要发生在细胞的线粒体中,包括三个步骤:糖分解、三羧酸循环和呼吸链。
糖分解是指糖类被分解成丙酮酸,进而通过三羧酸循环生成能量分子ATP。
专题五光合作用、呼吸作用与碳循环和能量流动●知识联系框架能光反应暗反应能量流动物质循环*****************************************************************************************●重点知识联系与剖析一、光合作用1.光合作用的实质通过光合作用的光反应把光能转变成活跃的化学能,通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物,同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。
2.光合色素及其物理性质与功能叶绿体是进行光合作用的细胞器。
叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素两类。
叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种,均不溶于水,但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。
叶绿素a的分子式为 C55H72O5N4Mg,呈蓝绿色;叶绿素b的分子式为C55H70O6N4Mg,呈黄绿色。
叶绿素吸收光的能力极强,如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间,可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。
因此,在光谱上就出现了黑线或暗带,这种光谱叫吸收光谱。
叶绿素吸收光谱的最强区域有两个:一个是在波长为640nm~660nm 的红光部分,另一个在波长为430nm~450nm的蓝紫光部分。
对其他光吸收较少,其中对绿光吸收最少,由于叶绿素吸收绿光最少,所以叶绿素的溶液呈绿色。
我们在做叶绿素的提取和分离实验时,还会看到一种现象:试管中的叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的,而在反射光下是综红色的,这是叶绿素的荧光现象。
叶绿体中的类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种,颜色分别是橙黄色和黄色,功能是吸收蓝紫光。
除此之外还具有保护叶绿素,防止强烈光照伤害叶绿素的功能。
植物叶子呈现的颜色是叶子中各种色素的综合表现。
其中主要是绿色的叶绿素和黄色的类胡萝卜素之间的比例。
一般来说,正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为4∶1,叶绿素a与叶绿素b 的比约为3∶1,叶黄素与胡萝卜素之比约2∶1,由于叶绿素比黄色的类胡萝卜素多,所以正常的叶子总是呈绿色。
学科: 生物年级:高三版本:冲刺版期数:2338本周教学内容:专题五光合作用和呼吸作用与碳循环和能量流动【知识联系框架】【重点知识联系与剖析】一、光合作用1.光合作用的实质通过光合作用的光反应把光能转变成活跃的化学能,通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物,同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。
2.光合色素及其物理性质与功能叶绿体是进行光合作用的细胞器。
叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素两类。
叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种,均不溶于水,但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。
叶绿素a的分子式为C55H72O5N4Mg,呈蓝绿色;叶绿素b的分子式为C55H70O6N4Mg,呈黄绿色。
叶绿素吸收光的能力极强,如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间,可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。
因此,在光谱上就出现了黑线或暗带,这种光谱叫吸收光谱。
叶绿素吸收光谱的最强区域有两个:一个是在波长为640nm~660nm的红光部分,另一个在波长为430nm~450nm的蓝紫光部分。
对其他光吸收较少,其中对绿光吸收最少,由于叶绿素吸收绿光最少,所以叶绿素的溶液呈绿色。
我们在做叶绿素的提取和分离实验时,还会看到一种现象:试管中的叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的,而在反射光下是棕红色的,这是叶绿素的荧光现象。
叶绿体中的类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种,颜色分别是橙黄色和黄色,功能是吸收蓝紫光。
除此之外还具有保护叶绿素,防止强烈光照伤害叶绿素的功能。
植物叶子呈现的颜色是叶子中各种色素的综合表现。
其中主要是绿色的叶绿素和黄色的类胡萝卜素之间的比例。
一般来说,正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为4∶1,叶绿素a与叶绿素b的比约为3∶1,叶黄素与胡萝卜素之比约2∶1,由于叶绿素比黄色的类胡萝卜素多,所以正常的叶子总是呈绿色。
秋天,因低温、紫外线强烈等外界因素和叶片衰老等内部因素,叶绿素的合成速度低于分解的速度,叶绿素含量相对减少,而类胡萝卜素分子比较稳定,不易破坏。
所以叶片逐渐呈现类胡萝卜素的颜色——黄色。
至于红叶,是因为秋天降温,体内积累较多的糖分以适应寒冷,体内可溶性糖多了,就形成了较多的花色素,同时秋天叶子内的pH值改变,叶内呈现酸性,使花色素表现出红色。
3.先合作用的过程光反应:叶绿体中色素吸收的光能主要用于光合作用的光反应,在光反应阶段主要进行2个反应,一是叶绿素吸收光能后受激发而失去电子后,从水中夺取电子,使水分解,经一系列过程后,生成还原态的氢、NADPH和O2,这个过程为水的光解,方程可简写为:2H2O 色素吸收的光能−−−−→−4[H]+O2;二是将电子传递给NADP+的过程中,将 ADP和 Pi合成 ATP,这个过程称为光合磷酸化过程,方程式可简单表示为:ADP+Pi色素吸收的光能−−−−→−ATP。
最后电子传递给NADP+形成NADPH。
这 2个过程都是在基粒片层结构薄膜上进行的。
光反应的产物共有3种:[H]、ATP和O2其中[H]和ATP是供给暗反应的原料,O2则释放到大气中,或被呼吸作用所利用。
光反应的进行必须依赖于色素吸收的光能,所以必须在光下才能进行。
暗反应:是在叶绿体的基质中进行的。
进行暗反应必须具备4个基本条件:CO2、酶、[H]和ATP。
其中[H]和 ATP来自光反应,CO2主要来自大气中,酶是叶绿体本身所固有的。
暗反应与光没有直接的关系,只要具备上述4个基本条件,不论有光和无光都能进行。
在暗反应过程中,首先要用五碳化合物(简写为C5,其化学名称为1,5-二磷酸核酮糖,其中有高能磷酸键)固定CO2,并迅速生成2分子三碳化合物(简写为C3,化学名称为3-磷酸甘油酸),然后在NADPH([H]还原和ATP提供能量下被还原成糖类(CH2O),在此过程中还将再生出五碳化合物,所以暗反应是一个循环过程。
五碳化合物的再生也需要光反应提供ATP。
光合作用的意义:第一、制造有机物,实现巨大的物质转变,将CO2和H2O合成有机物;第二、转化并储存太阳能;第三、净化空气,使大气中的O2和CO2含量保持相对稳定;第四、对生物的进化具有重要作用,在绿色植物出现以前,地球上的大气中并没有氧,只是在距今12亿至30亿年以前,绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势后,地球的大气中才逐渐含有氧,从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。
由于大气中的一部分氧转化为臭氧(O3)。
臭氧在大气上层形成的臭氧层,能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线,从而使水生生物登陆成为可能。
经过长期的生物进化过程,最后才出现广泛分布的自然界的各种动植物。
影响光合作用的因素:光合作用是在植物有机体的内部和外部的综合条件的适当配合下进行的。
因此内外条件的改变也就一定会影响到光合作用的进程或光合作用强度的改变。
影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养。
①光照强度:植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加,同化CO2的速度也相应增加,但当光照强度达到一定时,光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。
植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用,当植物在某一光照强度条件下,进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时,这一光照强度就称为光补偿点,这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。
当光照强度增加到一定强度后,植物的光合作用强度不再增加或增加很少时,这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点,此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制在图5-1。
图5-1光补偿点在不同的植物是不一样的,主要与该植物的呼吸作用强度有关,与温度也有关系。
一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。
光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。
所以在栽培农作物时,阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率,增加产量;而阴生植物应当种植在阴湿的条件下,才有利于生长发育,光照强度大,蒸腾作用旺盛,植物体内因失水而不利于其生长发育,如人参、三七、胡椒等的栽培,就必须栽培于阴湿的条件下,才能获得较高的产量。
植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用,总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量(吸收的CO2总量)。
净光合作用是指在光照下制造的有机物总量(或吸收的CO2总量)中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物(或释放的CO2)后,净增的有机物的量。
②温度:植物所有的生活过程都受温度的影响,因为在一定的温度范围内,提高温度可以提高酶的活性,加快反应速度。
光合作用也不例外,在一定的温度范围内,在正常的光照强度下,提高温度会促进光合作用的进行。
但提高温度也会促进呼吸作用。
如图5-2所示。
所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。
图5-2③CO2浓度:CO2是植物进行光合作用的原料,只有当环境中的CO2达到一定浓度时,植物才能进行光合作用。
植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点,即在此CO2浓度条件下,植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。
环境中的CO2低于这一浓度,植物的光合作用就会低于呼吸作用,消耗大于积累,长期如此植物就会死亡。
一般来说,在一定的范围内,植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加,但达到一定浓度后,光合作用强度就不再增加或增加很少,这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。
如 CO2浓度继续升高,光合作用不但不会增加,反而要下降,甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。
如图5-3所示。
图5-3④必需矿质元素的供应:绿色植物进行光合作用时,需要多种必需的矿质元素。
如氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分,磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。
科学家发现,用磷脂酶将离休叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后,在原料和条件都具备的情况下,这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍,可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。
又如绿色植物通过光合作用合成糖类,以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中,都需要钾。
再如镁是叶绿体的重要组成成分,没有镁就不能合成叶绿素。
等等。
4.C3植物和C4植物C3植物:是指在光合作用的暗反应过程中,一个CO2被一个五碳化合物(1,5-二磷酸核酮糖,简称RuBP)固定后形成两个三碳化合物(3-碳酸甘油酸),即 CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子,所以称为C3植物。
C3植物叶片的结构特点是:叶绿体只存在于叶肉细胞中,维管束鞘细胞中没有叶绿体,整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行,光合产物变只积累在叶肉细胞中。
C4植物:是指在光合作用的暗反应过程中,一个C2被—个含有三个碳原子的化合物(磷酸烯醇式丙酮酸)固定后首先形成含四个碳原子的有机酸(草酰乙酸),所以称为C4植物。
C4植物叶片的结构特点是:围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞,里面一圈是维管束鞘细胞,细胞较大,里面的叶绿体不含基粒。
外圈的叶肉细胞相对小一些,细胞中含有具有基粒的叶绿体。
通过C4途径固定CO2的过程是在叶肉细胞中进行的。
C4中的C转移到C3途径是在维管束鞘细胞中进行的,光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行。
光合作用的产生也主要积累在维管束鞘细胞中。
C4植物具有两条固定CO2的途径,即C3途径和C4途径。
C4植物通常分布在热带地区,光合作用效率较C3植物高,对CO2的利用率也较C3植物高,所以具有C4途径的农作物的产量比具有C3途径的农作物产量要高,如玉米就属于C4植物。
二、呼吸作用1.呼吸作用的过程呼吸作用是指在生物体内氧化分解有机物并且释放能量的过程。
呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸的过程分为3个阶段,熟记这3个阶段是容易的,但要弄清其中所隐藏的知识点是有一定难度的。
但必须弄楚以下几点:①CO2是在第二阶段产生的,是丙酮酸和水反应生成的,CO2中的氧原子一个来自葡萄糖,另一个来自水。
这个过程在线粒体基质中进行;②O2参与反应的阶段是第三阶段,是[H]和氧结合生成水,所以呼吸作用产物水中的氧来自O2,这个过程在内膜上进行;③有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水在第二阶段参与和丙酮酸的反应,生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和02结合生成的;④有氧呼吸过程中3个阶段进行的场所分别是:第一阶段在细胞质基质中进行;第二阶段是在线粒体基质中进行;第三阶段是在线粒体内膜进行。
无氧呼吸是指不需要氧气条件下的呼吸作用。
由于没有氧气,所以氧化分解有机物是不彻底的。
在无氧呼吸的产物中绝对没有水生成,如在呼吸作用的产物有水生成,一定是进行了有氧呼吸。
无氧呼吸过程分为2个阶段:第一阶段和有氧呼吸是公共的途径,即一分子葡萄糖被分解成2分子丙酮酸;第二阶段是利用第一阶段产生的[H](NADPH)还原丙酮酸,在不同的植物细胞中,由于酶的不同,丙酮酸被还原的产物也是不同的,有的是乳酸(如马铃薯、玉米的胚等),有的是酒精(如苹果、陆生植物的根细胞等)。