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2019-2020年高考生物二輪專題復習 專題三 光合作用與細胞呼吸 1）光合作用 一．發(fā)現 ◎光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并釋放出氧氣的過程。影響因素有：光、溫度、CO2濃度、水分、礦質元素等。 二．場所 雙層膜 葉綠體 基質 基粒 多個類囊體（片層）堆疊而成 胡蘿卜素（橙黃色）1/3 類胡蘿卜素 葉黃素（黃色） 2/3 吸藍紫光 色素 （1/4） 葉綠素A（藍綠色）3/4 葉綠素（3/4） 葉綠素B（黃綠色）1/4 吸紅橙和藍紫光 綠葉中色素的提取與分離 1．過程 步驟 原理 試劑 備注 提取 色素能溶于有機溶劑 無水乙醇、丙酮 5g綠葉+丙酮+二氧化硅+碳酸鈣 制備濾紙條 畫濾液細線（細、直） 分離 溶解度有異，且在濾紙上擴散速度不同 層析液（石油醚、丙酮和苯） 細線不觸及層析液 2．結果 顏色 種類 含量 溶解度 擴散速度 橙黃色 胡蘿卜素 最少 最高 最快 黃色 葉黃素 較少 較高 較快 藍綠色 葉綠素a 最多 較低 較慢 黃綠色 葉綠素b 較多 最低 最慢 3．注意事項 ①研磨不充分，色素未能充分提取出來； ◎淡綠色 ②丙酮加入量太多，稀釋了色素提取液； ③未加入碳酸鈣粉末，葉綠素分子已破壞。 ◎熒光現象：提取液在透射光下是翠綠色的，而在反射光下是棕紅色。 三．過程 條件：一定需要光 光反應階段 場所：類囊體薄膜， 產物：[H]、O2和能量 光合作用的過程 過程：（1）水的光解，水在光下分解成[H]和O2； 2H2O—→4[H]+O2 （2）形成ATP：ADP+Pi+光能ATP 能量變化：光能變?yōu)锳TP中活躍的化學能 條件：有沒有光都可以進行 場所：葉綠體基質 暗反應階段 產物：糖類等有機物和五碳化合物 過程：（1）CO2的固定：1分子C5和CO2生成2分子C3 （2）C3的還原：C3在[H]和ATP作用下，部分還原成 糖類，部分又形成C5 能量變化：ATP活躍的化學能轉變成化合物中穩(wěn)定的化學能 光反應 暗反應 條件 光、色素、酶 CO2、[H]、ATP、酶 時間 短促 較緩慢 場所 內囊體的薄膜 葉綠體的基質 過程 ① 水的光解 2H2O → 4[H] + O2 ② ATP的合成/光合磷酸化 ADP + Pi + 光能 → ATP ① CO2的固定 CO2 + C5 → 2C3 ② C3/ CO2的還原 2C3 + [H] →（CH2O） 實質 光能 → 化學能，釋放O2 同化CO2，形成（CH2O） 總式 CO2 + H2O → （CH2O）+ O2 或 CO2 + 12H2O → （CH2O）6 + 6O2 + 6H2O 物變 無機物CO2、H2O → 有機物（CH2O） 能變 光能 → ATP中活躍的化學能 → 有機物中穩(wěn)定的化學能 聯系：光反應階段與暗反應階段既有區(qū)別又緊密聯系，是缺一不可的整體，光反應為暗反應提供[H]和ATP，暗反應為光反應提供ADP+Pi，沒有光反應，暗反應無法進行，沒有暗反應，有機物無法合成。 ◎ 同位素示蹤 14C 光反應 2C 3 暗反應 （14CH2O） 3H2O 固定 [3H] 還原 （C3H2O） H218O 光 18O2 注：（A）環(huán)境因素對光合作用速率的影響 ①空氣中C02濃度 ②溫度高低 ③光照強度 ④光照長短 ⑤光的成分 44、農業(yè)生產以及溫室中提高農作物產量的方法 ⑴、控制光照強度的強弱 ⑵、控制溫度的高低 ⑶、適當的增加作物環(huán)境中二氧化碳的濃度 ⑷、延長光合作用的時間。 ⑸、增加光合作用的面積-----合理密植，間作套種。 ⑹、溫室大棚用無色透明玻璃。 ⑺、溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降溫。⑻、溫室栽培多施有機肥或放置干冰，提高二氧化碳濃度。 四．意義 （1） 制造有機物，實現物質轉變——“綠色工廠” （2）調節(jié)大氣中O2和CO2的含量——“自動的空氣凈化劑”； （3）生物生命活動所需能量的最終來源——“巨大的能量轉換器”； （4）對生物的進化具有重要的作用。 #光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。 １． 比較同化作用的類型 不同點 相同點 能量來源 物質來源 舉例 自養(yǎng)型 光能自養(yǎng) 光能 能用無機物制造有機物 綠色植物 光合細菌 都從外界攝取物質，經過極其復雜的變化，轉變成自身的組成物質，并且貯存能量 化能自養(yǎng) 體外環(huán)境的物質氧化時所放出的能量 硫細菌 鐵細菌 硝化細菌 異養(yǎng)型 所攝取的有機物中儲存的能量 不能利用無機物制造有機物，只能攝取現成的有機物 人類、動物和營腐生、寄生的菌類 2） 細胞呼吸 ◎呼吸是通過呼吸運動吸進氧氣，排出二氧化碳的過程。 ◎細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。分為： 有氧呼吸 無氧呼吸 概念 指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。 指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解成不徹底的氧化產物，同時釋放出少量能量的過程。 過程 第一階段：1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸和少量[H]，釋放少量能量，細胞質基質 C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP 第二階段：丙酮酸和水徹底分解成CO2 和[H]，釋放少量能量，線粒 體基質 2丙酮酸+ 6H2O → 6CO2 + [H]+ 2ATP 第三階段：[H]和O2結合生成水， 大量能量，線粒體內膜[H] + 6O2 → 12H2O + 34ATP 第一階段：同有氧呼吸 C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP O2 第二階段：丙酮酸在不同酶催化作用 下，分解成酒精和CO2或 轉化成乳酸 → 2C3H6O3 ② 2丙酮酸 → 2C2H5OH + 2C 反應式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2 + 12H2O + 38ATP C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP 不同點 場所 ： ①②線粒體基質 ③內膜 始終在細胞質基質 條件 ： 除①外，需分子氧、酶 不需分子氧、需酶 產物 ： CO2 、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量 ： 大量、合成38ATP（1161KJ） 少量、合成2ATP(61.08KJ) 相同點 聯系 ： 從葡萄糖分解成丙酮酸階段相同，以后階段不同 實質 ： 分解有機物，釋放能量，合成ATP 意義 ： 為生物體的各項生命活動提供能量；為體內其他化合物合成提供原料 注：細胞呼吸的意義及其在生產和生活中的應用 呼吸作用的意義：①為生命活動提供能量②為其他化合物的合成提供原料 細胞呼吸：有機物在細胞內經過一系列氧化分解，生成CO2或其他產物，釋放能量并 生成ATP過程 細胞呼吸應用： 包扎傷口，選用透氣消毒紗布，抑制細菌無氧呼吸 酵母菌釀酒：選通氣，后密封。先讓酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再無氧呼吸產生酒精 花盆經常松土：促進根部有氧呼吸，吸收無機鹽等 稻田定期排水：抑制無氧呼吸產生酒精，防止酒精中毒，爛根死亡 提倡慢跑：防止劇烈運動，肌細胞無氧呼吸產生乳酸 破傷風桿菌感染傷口：須及時清洗傷口，以防無氧呼吸 自養(yǎng)生物：可將CO2、H2O等無機物合成葡萄糖等有機物，如綠色植物，硝化細菌（化能合成作用） 異養(yǎng)生物：不能將CO2、H2O等無機物合成葡萄糖等有機物，只能利用環(huán)境中現成的有機物來維持自身生命活動，如許多動物。 呼吸作用的意義：①為生命活動提供能量②為其他化合物的合成提供原料 光合作用 呼吸作用 反應場所 綠色植物（在葉綠體中進行） 所有生物（主要在線粒體中進行） 反應條件 光、色素、酶 酶（時刻進行） 物質轉變 把無機物CO2和H2O合成有機物（CH2O） 分解有機物產生CO2和H2O 能量轉變 把光能轉變成化學能儲存在有機物中 釋放有機物的能量，部分轉移ATP 實質 合成有機物、儲存能量 分解有機物、釋放能量、產生ATP 聯系 有機物、氧氣 光合作用 呼吸作用 能量、二氧化碳 ◎比較 思維擴展：ATP與ADP的轉化 ATP 動 態(tài) 平 衡 呼吸作用 水解酶 合成酶 （線粒體） 吸 Pi （細胞質基質） 能 吸收分泌（滲透能） （葉綠體） 放 肌肉收縮（機械能） 光合作用 Pi 能 神經傳導、生物電（電能） ADP (每個活細胞) 合成代謝（化學能） 體溫（熱能） 螢火蟲（光能） ◎ 糖類—主要能源物質 熱能 散失 太陽光能 脂肪—主要儲能物質 氧化 （直接能源） 蛋白質—能源物質之一 分解 化學能 ATP 水解酶、放 ◎ ATP ADP + Pi + 能量 合成酶、吸 實驗二、觀察植物細胞的質壁分離和復原 1、原理：原生質層：細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質 細胞液：液泡里面的液體 植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，當細胞液濃度小于外界溶液渡度時， 細胞不斷失水，逐漸出現質壁分離；當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞 就會不斷吸水，逐漸出生質壁分離的復原。 2、材料：紫色洋蔥鱗片葉（含成熟的液泡），0.3g/ml的蔗糖溶液，清水。 3、步驟中的關鍵： （1）制作臨時裝片 （2）一側滴加蔗糖，蓋玻片另一側用吸水低吸引，重復幾次。 實驗三：探究影響酶活性的因素 1、原理：（1）酶的作用條件較溫和，高溫、過酸、過堿均會使酶的空間結構遭到破壞， 使酶永久失活，低溫使酶活性明顯降低。 （2）在最適宜的溫度和pH條件下，酶活性最高。 實驗四：探究酵母菌的呼吸方式： 原理：酵母菌是一種單細胞真菌（真核生物），在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性 厭氧菌，便于探究細胞呼吸方式。 酵母菌有氧呼吸反應式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量 酵母菌無氧呼吸反應式：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量 CO2檢驗：通入澄清石灰水，石灰水變渾濁 C2H5OH（酒精）檢驗：橙色重鉻酸鉀，變成灰綠色 實驗五：綠葉中色素提取和分離 1、原理： （1）提取原理：色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。 （2）分離原理：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得 快，反之，則慢。 2、材料，新鮮菠菜葉：SiO2、CaCO3 3、步驟中注意點： （1）SiO2有助于研磨充分；CaCO3可防止研磨中色素被破壞 （2）濾紙條一端必須剪去兩角目的：①作標記；②使擴散速度均勻。 （3）不能讓濾液細線觸及層析線，因為防止色素溶解到層析液中。 4、實驗結果：擴散最快的是橙黃色的胡蘿卜素、色素帶最寬的是藍綠色的葉綠素a。