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范文一：光合作用呼吸作用和碳循环
07 届高三生物二轮专题复习之绿色植物的光合作用与呼吸作用
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绿色植物的光合作用与呼吸作用、碳循环专题
【基础知识】
一、光合作用的过程
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，这个过程称为水的光解，方程式可简写为:2H2O 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 ATP。NADP
+
+H
+
+ 2e NADPH
最后电子传递给NADP
+
形成NADPH。这2 个过程都是在基粒囊状结构薄膜上进行的。
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。
二、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。
三、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。
?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、酶的数量和CO2 浓度的限制。如图所
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示:
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。
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。
?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
下图所示。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。
?CO2 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 的补偿点，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。如下图所示:
?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，用磷脂酶将离体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。
四、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。
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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:
?CO2 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;
?O2 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;
?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O2，结合生成的;
?有氧呼吸过程中3 个阶段进行的场所分别是:
第—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]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)。
无氧呼吸过程中的2 个阶段均在细胞质基质中进行的。
由于陆生植物的根细胞无氧呼吸的产物是酒精，所以陆生植物不能长期遭受水淹。但对一些水生植物或
湿生植物(如水稻等)，在结构和生理上都有一些适应性的特征，如根、茎、叶中有气腔，根的无氧呼吸产物
不是酒精而是一些其他的、毒性较小的有机小分子物质。
五.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段(糖酵解)，是在细胞质基质中进行。
在没有氧气的条件下，糖酵解过程的产物丙酮酸被[H]还原成酒精和 CO2 或乳酸等，在不同的生物体由于
酶的不同，其还原的产物也不同。
在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体继续被氧化分解。如下图所示:
由于无氧呼吸分解有机物是不彻底的，释放的能量很少，转移到 ATP 中的能量就更少;还有大量的能量
贮藏在不彻底的氧化产物中，如酒精、乳酸等。
有氧呼吸在有氧气存在的条件下能把糖类等有机物彻底氧化分解成 CO2 和 H2O，把有机物中的能量全部释
放出来，约有 44%的能量转移到 ATP 中。所以有氧呼吸为生命活动提供的能量比无氧呼吸多得多，在进化过
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程中绝大部分生物选择了有氧呼吸方式，但为了适应不利的环境条件还保留了无氧呼吸方式。
呼吸作用与光合作用的联系:
呼吸作用是新陈代谢过程一项最基本的生命活动，它是为生命活动的各项具体过程提供能量(ATP)。所以
呼吸作用在一切生物的生命活动过程是—刻都不能停止的，呼吸作用的停止意味着生命的结束。
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，一切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用
制造的有机物和固定的太阳能。
呼吸作用和光合作用表面看起来是 2 个相反的过程，但这是 2 个不同的生理过程，在整个新陈代谢过程
中的作用是不同的。在植物体内，这2 个过程是互相联系，互相制约的。
光合作用的产物是呼吸作用的原料，呼吸作用的产物也是光合作用的原料;光合作用的光反应过程产生
的 ATP 主要用于暗反应，很少用于植物体的其他生命活动过程，呼吸作用过程释放的能量主要是用于植物体
的各项生命活动过程，包括光合作用产物的运输。如下图所示:
六、影响呼吸作用的因素:
?温度:温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，
在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。如下图所示曲线所
示。根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该
降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否
则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。
?氧气:氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不但直接影响呼吸速度，
也影响到呼吸的性质。
绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。
酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。
在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。
有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用下图所示的曲线
来表示:
微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。上图所示
的曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。
根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低
氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点(如降得太低，植物组织
就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物(如酒精等)往往对细胞有一定
的毒害作用，而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。
?CO2:增加 CO2 的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬
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菜和水果的保鲜中，增加CO2 的浓度也具有良好的保鲜效果。
七、碳循环和能量流动
1.碳循环
碳在无机环境中存在形式是碳酸盐和CO2;在生物群落中的存在形式是含碳有机物;在生物群落与无机环
境之间的循环是以CO2 的形式进行的，在生物群落内部的流动是以有机物的形式进行的。
CO2 进入生物群落是通过自养型生物完成的，主要是绿色植物的光合作用。
生物群落中的有机碳是通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用将有机物彻底分解成 CO2 和 H2O，归还到
无机环境中。
在正常情况下，碳的循环是平衡的，但由于现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油和天然气等化
石燃料，使地层中经过干百万年积存的已经脱离碳循环的碳元素，在很短的时间释放出来，就打破了生物圈
中碳循环的平衡，使大气中的CO2 含量迅速增加，进而导致气温上升，形成“温室效应”。
2.能量流动
能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。
流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。
能量流动的渠道是食物链和食物网。流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的能量。如
羊吃草，不能说草中的能量都流入了羊体内，流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组
成物质中所含的能量，而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入羊体内，不能算流入羊体内的能量。
一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4 个方面:
一是呼吸消耗;
二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物中;
三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉;
四是流入下—个营养级的生物体内。
在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系在—起的。
能量流动的特点是:单向流动和逐级递减，传递效率大约10%-20%。
单向流动是指生态系统的能量流动只能从第—营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级、
一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。
逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后—个营养级，能量在沿食物链流动的过
程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为l0%,20%，即—个营养级中的能量只有10%,20%的能
量被下一个营养级所利用。
能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔
形，称为能量金字塔。
从能量金字塔可以看出:在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多;营养级
越高，得到的能量也就越少。
在食物链中营养级一般不超过5 个，这是由能量流动规律决定的。
研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对
人类最有益的部分。
在农业生态系统中，根据能量流动规律建立的人工生态系统，就是在不破坏生态系统的前提下，使能量更多
地流向对人类有益的部分。
八、农业害虫防治的常见方法
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1(生物农药防治法
(1)常见种类及利用成分 如夹竹桃中的强心苷，烟草中的烟碱，除虫菊中的除虫菊酯等。
(2)优点 多数生物农药对人、畜的毒性低，较安全;对环境无污染;原料来源广;杀虫作用的生物种类多，
对作物不产生药害，害虫不产生抗药性。
(3)缺点 有效活性成分复杂，较难研制;控制病虫害的范围较窄;防治效果一般较为缓慢;易受到环境因素
的制约和干扰;产品有效期短，质量稳定性差;原药植物种植有限，商品化生产受到一定的限制。
2(化学农药防治法
(1)随着化学工业的发展，化学农药开始广泛地应用于害虫的防治工作，如DDT、六六六的发现及使用，对害
虫的防治以及对人类社会和自然界都产生了重大而深远的影响。但其负面影响也
越来越明显，20 世纪70 年代
初，许多国家相继禁止生产DDT。
(2)优点 作用迅速，短期效果明显(尤其是新型杀虫剂)。
(3)缺点 使害虫的抗药性能力增强，杀虫效果逐年下降;能直接或间接杀死害虫的天敌，破坏生态平衡;污
染环境。
3(人捕捉防治法
(1)这是人类最早使用的、最原始且目前在农村仍然使用的防治方法。如棉田中对棉铃虫的捕捉防治，蔬菜田
中对菜青虫的捕捉防治，松树林中对松毛虫的捕捉防治。
(2)优点 无污染，见效快，效果好;妇孺老幼皆可进行，成本低，尤其是在劳动力剩余、低廉的地区，此法
优点更明显。
(3)缺点 费时费力，对体型很小的害虫无法实施。
4(天敌防治法
(1)天敌防治法是目前广泛使用的生物防治方法之一，如在松树林中放养灰喜鹊来防治松毛虫、在蝗害区饲养
鸡、鸭来控制蝗虫的数量等。
(2)优点 效果好、持久;防治成本低廉;且有的还因天敌而获得良好的经济效益;对环境无污染。
(3)缺点 天敌的数量不确定。
5(寄生虫防治法
(1)寄生虫防治法是目前广泛使用的生物防治方法之一，如利用施放白僵病病原体防治松毛虫等。
(2)优点 效果好;效果持久;防治成本低廉;对环境无污染。
(3)缺点 不同的害虫需确定相应的寄生虫，专一性强。
6(竞争防治法
(1)竞争防治法目前在农业生产上应用相对较少。
(2)优点无污染;控制效果持久、明显。
(3)缺点竞争者往往和害虫的食性相近，对农作物有一定的危害;对农作物无危害的竞争者不易寻找。
7(激素防治法
(1)激素防治法是目前广泛使用的生物防治方法之一，如对菜青虫用蜕皮激素(或类似物)处理，促使其加速变
成成虫，缩短危害作物的幼虫期，以达到防治害虫的目的。
(2)优点 见效快，效果明显;无污染。
(3)缺点 只是促使幼虫变成成虫，而并未杀死害虫，故治标不治本。
8(黑光灯防治法
(1)黑光灯防治法利用了昆虫的趋光性，在农业生产上被广泛应用。
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(2)优点 成本低;无污染;易操作。
(3)缺点 主要对鳞翅日害虫的成虫有防治作用。
9(运用基因工程，培育抗虫植物防治法
(1)此防治法正逐步被大面积推广应用，如将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花
中培育成抗虫棉。
(2)优点 防治效果好，不反弹;无污染;所培育的抗虫性状短时间就能稳定下来。
(3)缺点 首先是环境安全问题，如转基因生物是否会影响到生物的多样性?是否会
改变与之相关的物种?其次
是抗虫食物安全性的问题，如是否会对食用者造成损害?是否会造成肠道微生物的
菌群失调等。为了防止害虫
抗性的形成，一般在抗虫棉田周围需种植一定数量的普通棉。
【重点知识】
一、影响光合作用速度的曲线分析及应用
因素 图像 关键点的含义 在生产上的应用
单
因
子
影
响
光
照
强
度
A 点光照强度为 0，此时只进行呼吸
作用，释放 CO2 的量，表明此时的呼
吸强度。AB 段表明随光照强度加强，
光合作用逐渐加强，CO2 的释放量逐
渐减少，有一部分用于光合作用;到
B 点时，呼吸作用释放的 CO2 全部用
于光合作用，即光合作用强度=呼吸
作用强度，称 B 点为光补偿点(植物
白天光照强度应在光补偿点以上，植
物才能正常生长)。BC 段表明随着光
照强度不断加强，光合作用强度不断
加强，到C 点以上不再加强了。C 点
为光合作用的饱和点。
(1)适当提高光照强
度
(2)延长光合作用时
间(例:轮作)
(3)对温室大棚用无
色透明玻璃
(4)若要降低光合作
用则用有色玻璃。如
用红色玻璃，则透红
光吸收其他波长的
光，光合能力较白光
弱。但较其他单色光
强。
光
合
面
积
OA 段表明随叶面积的不断增大，光合
作用实际量不断增大，A 点为光合作
用面积的饱和点，随叶面积的增大，
光合作用不再增强，原因是有很多叶
被遮挡在光补偿点以下。OB 段干物质
量随光合作用增强而增加，而由于A
点以后光合作用量不再增加，而叶片
随叶面积的不断增加 OC 段呼吸量不
断增加，所以干物质积累量不断降低
如 BC 段。植物的叶面积指数不能超
过C 点，若超过C 点，植物将入不敷
出，无法生活下去。
适当间苗、修剪，合
理施肥、浇水，避免
陡长，封行过早，使
中下层叶子所受的光
照往往在光补偿点以
下，白白消耗有机物，
造成不必要的浪费。
温室栽培植物时，可
增加光合作用面积，
合理密植是增加光合
作用面积的一项重要
措施。
二
氧
化
碳
浓
度
CO2 是光合作用的原料，在一定范围
内，CO2 越多，光合作用速率越大，
但到A 点时，即 CO2 达到饱和时，就
不再增加了
温室栽培植物时适当
提高室内CO2 的浓度，
如释放一定量的干冰
或多施有机肥，使根
部吸收的CO2 增多。大
田生产“正其行，通
其风”，即为提高 CO2
浓度、增加产量
温
度
光合作用是在酶催化下进行的，温度
直接影响酶的活性。一般植物在
10?,35?下正常进行光合作用，其
中 AB 段(10?,35?)，随温度的升
高而逐渐加强，B 点(35?)以上光合
酶活性下降，光合作用开始下降，
40?,50?光合作用几乎完全停止
(1)适时播种
(2)温室栽培植物时，
白天适当提高温度，
晚上适当降温
(3)植物“午休”现象
的原因之一
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叶
龄
OA 段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶
面积不断增大，叶内叶绿体不断增
多，叶绿素含量不断增加，光合作用
速率不断增加。AB 段为壮叶，叶片的
面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状
态，光合速率也基本稳定。BC 段为老
叶，随叶龄的增加，叶片内叶绿素被
破坏，光合速率也随之下降
农作物、果树管理后
期适当摘除老叶、残
叶及茎叶蔬菜及时换
新叶，都是根据其原
理。又可降低其呼吸
作用消耗有机物
矿
质
元
素
矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的
物质。如缺少N，就影响蛋白质(酶)的合成;缺少P 就会影响ATP 的合成;
缺少Mg 就会影响叶绿素的合成
合理施肥可促进叶片
面积增大，提高酶的
合成率，提高光合作
用速率
多
因
子
影
响
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，随其因子的不断加强，
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，可采取适当提
高图示的其他因子
应
用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高
光合速率，也可同
时适当充加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和
CO2 浓度以提高光合
作用速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节或增加CO2 浓度来充分提高光合效率，
以达到增产的目的
二、影响植物呼吸速率的因素及相关曲线
1(内部因素
(1)不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗在开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
(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 呼吸作用在最适温度(25?,35?)时最强;超过最适温度酶
活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制;低于最适温度酶活性下降，呼吸受
抑制。
(2)O2 的浓度 O2 浓度直接影响呼吸作用的性质
((
。O2 浓度为 0 时只进行无
氧呼吸;浓度为10,以下时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;浓度为10,
以上时，只进行有氧呼吸。
(3)CO2 浓度 从化学平衡的角度分析:CO2 浓度增加，呼吸速率下降。
三、从光合作用和呼吸作用分析物质循环和能量流动
1(从反应式上追踪元素的来龙去脉
?光合作用总反应式:
?有氧呼吸反应式:
2(从具体过程中寻找物质循环和能量流动
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四、新陈代谢知识在农业生产实践及生活中的应用
1(水分代谢知识在农业生产实践及生活中的应用
(1)对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液浓度，促进水分的吸收。(2)盐
碱地中植物更易缺水或不易存活;一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这些是因为土壤溶液浓度过高，甚
至超过根细胞液浓度，这样，根就不易蛞蚴斐伞吧彰纭毕窒蟆?3)夏季中午叶的气孔关闭，是为
了减少水分的过分蒸腾。(4)农民在移栽白菜时往往去掉一些大叶片，是因为去掉几片大叶片可以减少水分散
失，以避免造成失水过多而死亡，从而提高成活率。(5)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不变质的原因是
在食品的外面形成很高浓度的溶液，从而抑制了微生物(如细菌)的生长、繁殖而较
长时间地保存。(6)用浓度
较高的糖或盐腌制食品，细胞大量失水死亡，细胞膜失去选择透过性，糖或Na
+
大量进入死细胞，使腌制食品
具有甜味或咸味。(7)医生注射用的生理盐水浓度为0.9,，是为了维持组织细胞正常的形态和功能。
2(矿质代谢的知识在生产实践中的应用
(1)在农业生产实践中，中耕松土措施，可以增加土壤的透气性，提高根细胞的呼吸强度，从而促进根对矿
质离子的吸收。(2)适当施肥，可以及时补充土壤溶液中缺乏的植物必需的矿质离子;无土栽培技术的推广运
用，可以提高产量、减少污染。(3)无土栽培植物是指不用土壤而用营养液和其他设备栽培植物的方法。营养
液是根据植物体生长发育所需矿质元素，按照一定的比例配制而成的培养液。无土栽培的最大特点是可以人
工直接调节和控制根系的生活环境。
3(光合作用知识在生产实践中的应用(见专题一)
4(呼吸作用知识在生产实践及生活中的应用 ，
(1)作物栽培措施，都是为保证根的正常细胞呼吸。
(2)粮油种子的储藏，必须降低含水量，使种子处于风干状态，使细胞呼吸降至最低，以减少有机物消耗。
如果种子含水量过高，呼吸加强，使储藏的种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸，同时温暖
潮湿的环境有利于霉菌等微生物，使种子变质。(防止发芽、霉变)
(3)在果实和蔬菜的保鲜中，常通过控制细胞呼吸以降低它们的代谢强度，达到保鲜的目的。例如，某些果
实和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度来减弱细胞呼吸，使整个器官代谢水平
降低，延缓老化。
(4)在农业生产中，为了使有机物向人们需要的器官积累，常把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分
的枝叶去掉，使光合作用的产物更多转运到有经济价值的器官中去。
(5)选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病
原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
(6)酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在通气、适宜的温度和 pH 等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖;在
07 届高三生物二轮专题复习之绿色植物的光合作用与呼吸作用
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无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌，在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大
量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。
(7)水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根中都有较大的空腔能够把从外界吸收来的氧气运送
到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根比较适应无氧呼吸。但是，水稻根细胞仍然需要进行有氧呼
吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会
对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。
(8)较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存、大量繁殖。所以伤口较深或被锈钉扎
伤后，患者应及时请医生处理。
(9)有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的
能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是因为运动剧烈而人体细胞处在相对缺氧条件下进行的高
速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠无氧呼吸来获取能量，因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末
梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
五、植物体的物质代谢、能量代谢与细胞器的联系图分析
示例
对照下图可分析下列问题:
(1)在叶绿体结构中磷酸含量主要集中在哪里?暗反应为
电能转换成活跃的化学能过程主要提供哪些物质? (2)
经测定，在白天植物不消耗 O2，却消耗大量的CO2，这是
否意味着植物体不进行呼吸作用?为什么? (3)夏季中
午，植物不吸收也不释放 CO2，此时光合作用速率有何特
点? (4)在同一细胞中，线粒体产生的 CO2。参与光合
作用时，一般要穿过几层磷脂分子?若是相邻细胞呢?
(5)水稻、油菜、大豆种子中淀粉、脂肪、蛋白质主要储存在什么结构中?绿色植物通过光合作用合成糖类，
以及将糖类运输到种子中都需要哪种矿质元素的参与?
[分析](1)磷酸与ADP 吸收能量在酶的催化下能形成ATP。在叶绿体结构中，在囊状结构薄膜上，光能经
过四种色素吸收和传递，少数特殊状态的叶绿素a 将光能转换成电能，其中一部分电能可将ADP 和Pi 转化成
ATP，而 ADP 和 Pi 是主要集中在叶绿体基质中的。所以，暗反应为电能转换成活跃的化学能过程主要提供的
物质有ADP、Pi、NADP
+
等。 (2)植物体的呼吸作用是不停地进行的，但在白天，光合作用强度远大于呼吸
作用强度，所以从总体上看，植物不消耗 O2，还释放 O2，并消耗大量的 CO2。
(3)夏季中午，高温、光照
强烈时，植物气孔关闭，减少水分的散失;或者在干旱条件下，气孔也关闭，这
是一种保护性适应。对于 C3
植物来说，光合作用速率下降，有机物合成减少;而C4 植物则能够利用叶片内细
胞间隙中含量很低的CO2 进行
光合作用。 (4)在同一细胞中，线粒体产生的 CO2 经过自由扩散到叶绿体中，
需要穿过线粒体和叶绿体的
各两层膜，共四层膜，即八层磷脂分子;若是相邻的细胞，还要加上出自身细胞
膜和进相邻细胞的细胞膜，
即再加两层膜，四层磷脂分子，共十二层磷脂分子。 (5)水稻种子中淀粉等物
质主要存在于胚乳中;油菜、
大豆种子中脂肪和蛋白质主要储存在子叶中。绿色植物通过光合作用合成糖类，
以及将糖类运输到种子中都
需要钾的参与。
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text containers, images, and other windowless objects. Transitions are time-varying filters that create a transition from one visual state to another. By combining filters and transitions with basic scripting, you can
create visually engaging and interactive documents.Internet Explorer 5.5 and later supports a rich variety of optimized filters. Click the following button to see a demonstration of many of these filters and how to
usetheProcedural surfaces are colored surfaces that display between the content of an object and the object's background. Procedural surfaces define each pixel's RGB color and alpha values dynamically. Only the
procedure used to compute the surface is stored in memory. The content of an object with a procedural surface applied is not affected by the procedural surface.警告:此类已序列化的对象将不再与以后的
Swing 版本兼容。当前的序列化支持适合在运行相同 Swing 版本的应用程序
之间短期存储或 RMI。从 1.4 版开始，已在 java.beans 包中加入对所有
JavaBeans
TM
的长期存储支持。请参见
XMLEncoder。引用类型和原始类型的行为完全不同，并且它们具有不同的语义。
引用类型和原始类型具有不同的特征和用法，它们包括:大小和速度问题，这种类
型以哪种类型的数据结构存储，
当引用类型和原始类型用作某个类的实例数据时所指定的缺省值。对象引用实例
变量的缺省值为 null，而原始类型实例变量的缺省值与它们的类型有关。当JAVA
程序违反了JAVA的语义规则时，
JAVA虚拟机就会将发生的错误表示为一个异常。违反语义规则包括2 种情况。一
种是JAVA类库内置的语义检查。例如数组下标越界,会引发
IndexOutOfBoundsException;访问null 的对象时会引发
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NullPointerException。另一种情况就是JAVA允许程序员扩展这种语义检查，程序员可以创建自己的异常，并自由选择在何时用throw 关键字引发异常。所有的异常都是java.lang.Thowable 的子类。
这里我们采用的是Java 语言，Java，是由Sun Microsystems 公司于1995 年5 月推出的Java 程序设计语言和Java 平台的总称。用Java 实现的HotJava 浏览器(支持Java applet)显示了Java
的魅力:跨平台、动态的Web、Internet 计算。从此，Java 被广泛接受并推动了Web 的迅速发展，常用的浏览器现在均支持
范文二：专题五 光合作用和呼吸作用与碳循环
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????→
酶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 酶
+?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5-2
③CO2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5-3
④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)。无氧呼吸过程中的2个阶段均在细胞质基质中进行的。由于陆生植物的根细胞无氧呼吸的产物是酒精，所以陆生植物不能长期遭受水淹。但对一些水生植物或湿生植物(如水稻等)在结构和生理上都有一些适应性的特征，如根、茎、叶中有气腔，根的无氧呼吸产物不是酒精而是一些其他的、毒性较小的有机小分子物质。
2．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段（糖酵解），是在细胞质基质中进行。在没有氧气的条件下，糖酵解过程的产物丙酮酸被[H]还原成酒精和CO2或乳酸等，在不同的生物体由于酶的不同，其还原的产物也不同。在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体继续被氧化分解。如图5-4。由于无氧呼吸哪有机物是不彻底的，释放的能量很少，转移到ATP中的能量就更少，还有大量的能量贮藏在不彻底的氧化产物中，如酒精乳酸等。有氧呼吸在有氧
气存在的条件下能把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和H2O，把有机物中的能量全部释放出来，约有44％的能量转移到ATP中。所以有氧呼吸为生命活动提供的能量比无氧呼吸多得多，在进化过程中绝大部分生物选择了有氧呼吸方式，但为了适应不利的环境条件还保留了无氧呼吸方式。
图5-4
呼吸作用与光合作用的联系：呼吸作用是新陈代谢过程一项最基本的生命活动，它是为生命活动的各项具体过程提供能量（ATP）。所以呼吸作用在一切生物的生命活动过程是一刻都不能停止的，呼吸作用的停止意味着生命的结束。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，一切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用制造的有机物和固定的太阳能。呼吸作用和光合作用表面看起来是2个相反的过程，但这是2个不同的生理过程，在整个新陈代谢过程中的作用是不同的。在植物体内，这2个过程是互相联系，互相制约的。光合作用的产物是呼吸作用的原料，呼吸作用的产物也是光合作用的原料；光合作用的光反应过程产生的ATP主要用于暗反应，很少用于植物体的其他生命活动过程，呼吸作用过程释放的能量主要是用于植物体的各项生命活动过程，包括光合作用产物的运输。如图5-5。
图5-5
影响呼吸作用的因素：
①温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。如图5-6曲线所示。
图5-6
根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵
抗力大减，也易腐烂损坏。
②氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图5-7的曲线来表示。微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。图5-7的曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点，如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物(如酒精)往往对细胞有一定的毒害作用，而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。
图5-7
③CO2：增加 CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。
三、碳循环和能量流动
1．碳循环
碳在无机环境中存在形式是碳酸盐和CO2；在生物群落中的存在形式是含碳有机物；在生物群落与无机环境之间的循环是以CO2的形式进行的，在生物群落内部的流动是以有机物的形式进行的。
CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的，主要是绿色植物的光合作用。生物群落中的有机碳是通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用将有机物彻底分解成CO2和H2O，归还到无机环境中。
在正常情况下，碳的循环是平衡的，但由于现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油和天然气等化石燃料，使地层中经过千百万年积存的已经脱离碳循环的碳元素，在很短的时间释放出来，就打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中的CO2含量迅速增加，进而导致气温上升，形成“温室效应”。
2．能量流动
能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是食物链和食物同。流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的能量。如羊吃草，不能说草中的能量都流入了羊体内，流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组成物质中所含的能量，而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入羊体内，不能算流入羊体内的能量。一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4个方面：一是呼吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物中；三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉；四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。 能量流动的特点是单向流动和逐级递减。单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第
一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流人后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10％～20％，即一个营养级中的能量只有10％～20％的能量被下一个营养级所利用。
能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越高，得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过5个，这是由能量流动规律决定的。
研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人类最有益的部分。在农业生态系统中，根据能量流动规律建立的人工生态系统，就是在不破坏生态系统的前提下，使能量更多地流向对人类有益的部分。
【经典例题解析】
例题1 下列有关光合作用的叙述中，错误的是（ ）
A．叶绿体离开叶肉细胞便不能进行光合作用
B．温度降到0℃时依然有植物进行光合作用
C．叶绿素吸收的光能要转移给ADP形成ATP
D．光反应和暗反应都有许多酶参与催化作用
解析 A是错的，叶绿体是进行光合作用的基本单位，进行光合作用所需要的色素和全部的酶都在叶绿体中，科学家在研究叶绿体的结构和光合作用过程时都是通过离体叶绿体进行的，离体叶绿体是能够进行光合作用的；B是对的，植物进行光合作用的最低温度、最适温度和最高温度，在不同的植物是不一样的这与植物的原始地理分布有关，分布在热带地区的植物，植物正常生长发育所需要的温度较高，但在寒冷地区分布的植物，进行光合作用所需的温度就较低，特别是分布在北极圈内的植物和高原植物，是能够在0℃左右的条件下正常生长发育的；C也是对的，叶绿素吸收光能后，其中的一个电子由基态被激发到激发态而成为高能电子，经传递而离开叶绿体，此时叶绿素分子中就缺失一个电子，叶绿素分子就从水中夺取一个电子，水就被分解，而在电子传递过程中，高能电子中的能量就释放出来用于将ADP和Pi合成ATP。D是对的，在整个光合作用过程中进行的每一步反应都是需要酶来催化的。 答案 A
例题2 图5-8所示，某植物上的绿叶经阳光照射24小时后，经脱色并用碘液处理，结果有锡箔覆视部位不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。本实验证明（ ）
图5-8
①光合作用需要二氧化碳 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧气 ⑤光合作用制造淀粉
A.①② B.③⑤ C.②⑤ D.①③
解析 这是一道关于光合作用的条件、产物的分析题。光照24小时，叶片裸露的部分进
行光合作用，脱色后用碘处理变蓝，说明有淀粉生成，应选⑤；有锡箔覆盖的位置，因没有光，不能进行光合作用，未产生淀粉，用碘处理不变蓝，说明光合作用需要光，没有光就不能进行光合作用，应选②。
答案 C
例题3 (1998年上海高考试题)对某植物作如下处理：（甲）持续光照 10秒钟；（乙）光照5秒后再黑暗处理5秒，连续交替进行20分钟。若其他新不变，则在甲、乙两种情况下植株所制造的有机物总量是（ ）
A.甲多于乙 B．甲少于乙 C．甲和乙相等 D．无法确定
解析 光合作用的过程分为光反应和暗反应两个过程，两者在不同的酶的催化作用下独立进行的。在一般情况下，光反应的速度比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉，原因是催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速度，降低了光能的利用率。但中间间隔5秒钟无光，有利于充分利用前5秒钟的光反应的产物，从而提高了对光能的利用率。在光照强度和光照总时间不变的情况下，制造的有机物相对多一些。
答案 B
例题4 图5-9表示绿色植物在水分充足的条件下，光合作用的速度与环境因素的关系。请仔细分析图中曲线，回答下列问题：
图5-9
(1)从图中曲线可知影响光合作用的主要非生物因素是_______________________。
(2)根据你对图中曲线的分析，你认为光合作用强度与温度之间的关系是________。
(3)你认为在温度为40℃，光照强度为c时，限制光合作用进行的内在因素是_______，外界因素可能是___________。
(4)在光照强度为b的条件下，温度为30℃时，限制光合作用的内在因素是__________，如果大棚栽培蔬菜，在这种情况下应采取什么措施有利于蔬菜的生长？_____________。原因是___________________________。
(5）在光照强度为b、温度为20℃时，限制光合作用的内在因素是_____________，如果大棚栽培蔬菜，此时应采取什么措施有利于蔬菜的生长？_______________。原因是________。 解析 影响光合作用的因素很多，如水分、光照强度、温度、CO2浓度等均对光合作用产生影响。根据题于部分的要求，已不考虑水对光合作用的影响。从图中曲线可以看出，光照强度与温度的关系是：在一定的光照强度范围内，光合作用强度随着光照强度的增加而增加。光合作用强度与温度的关系是：在一定的温度范围内，光合作用强度随着温度的升高而增强。温度对光合作用过程中的光反应影响不大，但对暗反应的影响很大，主要是影响暗反应过程中的酶的活性，所以在光照充足，温度较低的条件下，光合作用的强度主要是受暗反应的限制，此时适当提高温度有利于植物的生长。光照强度主要影响光合作用的光反应过程，对暗反应过程没有直接影响。在温度适宜，光照强度较低的条件下，限制光合作用强度的主要内
在因素是光反应，此时适当降低温度有利于植物的生长。如果光照条件和温度都适宜时，限制光合作用强度的主要因素是CO2的浓度、酶的数量和酶的最大活性的限制。
答案 (1)光照强度和温度 (2)在一定的温度范围内，光合作用强度随着温度的升高而增强 (3)暗反应过程中的酶的数量和酶的最大活性 CO2 (4)光反应 适当降低温度 降低呼吸消耗 (5)暗反应中酶的活性 适当提高温度 提高暗反应过程中酶的活性
1818例题5 用含O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，O的转移途径是（ ）
A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→氧
C．葡萄糖→氧→水 D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
解析 葡萄糖的有氧呼吸过程可分为3个阶段，第一阶段是葡萄糖在无氧参与的情况下分解成丙酮酸，同时产生[H]和少量的ATP；第二阶段是丙酮酸分解成CO2，同时产生[H]和少量的ATP；第三阶段是第一阶段和第二阶段产生的[H]还原从空气中吸收进来的氧，生成水，
18同时产生了大量的ATP。从C6H12O6H氧化分解产生H2O和CO2的全过程可以看出，葡萄糖中O
的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2。
答案 D
例题6 图5-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图5-10回答下列问题：
图5-10
(1)外界氧浓度在10％以下时，该器官的呼吸作用方式是_______________________。
(2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是__________________，进行此种呼吸方式所用的底物是________________。
(3)当外界氧浓度为4～5％时，该器官CO2释放量的相对值为0．6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的_______倍，释放的能量约相当于有氧呼吸的_______倍，转移到ATP的能量约相当于有氧呼吸的________倍。 解析 根据图5-10所示曲线，在氧浓度大于10％时，O2的吸收量与CO2的释放量相等，说明该非绿色组织此时进行的是有氧呼吸，呼吸底物主要是葡萄糖，因为以葡萄糖为呼吸底物时，根据有氧呼吸的反应方程式，吸收的氧气和释放的二氧化碳是相等的。在氧浓度小于 10％时，CO2的释放量大于氧气的吸收量，说明有一部分CO2是通过无氧呼吸释放出来的，所以在氧浓度小于10％时就是无氧呼吸和有氧呼吸并存。第3小题的计算方法是：在外界氧浓度为4～5％时，O2的吸收量相对值为0．4，则通过有氧呼吸释放的CO2的相对值也应为0．4，有氧呼吸分解1mol葡萄糖释放6molCO2，所以通过有氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0．4／6。无氧呼吸释放的CO2的相对值为0．6-0．4＝0．2，按题意该非绿色组织无氧呼吸产物是酒精和CO2分解1mol葡萄糖释放2molCO2，所以通过无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为0.2／2。由此可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于有氧呼吸的倍数是：*(0．2／2)/(0.4／6)＝1．5。释放的能量无氧呼吸约相当于有氧呼吸的倍数是：［（0．2／2）×196．65］÷［（0．4／6）×2870］＝0．1027。无氧呼吸转移到 ATP中的能量约相当于有氧呼吸的倍数是：［（0．2／2）
×61．08］÷［（0．4／6）×1255］＝0.073。
答案 (1)有氧呼吸和无氧呼吸 (2)有氧呼吸 葡萄糖 (3)1．5 0．1 0．07
例题7 (1997年上海高考试题)在A、B两玻管内盛有稀葡萄糖溶液20mL。在A管内加入一不定数目的某种单细胞真核生物，在B管内加入数目相同的另一种单细胞真核生物，再向两玻管液体内充入空气后，迅速将玻管密封，放置在光照明亮处。实验员每隔一定时间从两破管内分别取出少量溶液，测定内含O2和CO2浓度，历经3h，其数值变化如图5-11所示。然后撤去光照，再重复上述测定工作，双历经3h。问：
图5-11
(1)A管内液体呈何种颜色？____________。说明判断依据。____________________。
(2)在最初3h内，两玻管内的葡萄糖浓度是否都下降了？清说明理由。____________ ___________________________________________________________________。
(3)撤去光照后3h内，AB出两管液体中O2和CO2浓度将发生怎样的变化？解释变化的原因，并把变化情况画在上述两图的右半部分。
解析 根据题意，在A、B两试管内分别装有两种单细胞真核生物，开始充入空气，后密封，说明与外界不再发生物质交换。从实验结果分析：
A管内O2浓度在增加，CO2浓度却下降，说明A管内的单细胞真核生物能够吸收CO2释放O2。由此可确定A管内的单细胞真核生物是一种能够进行光合作用的藻类，细胞内含有叶绿素，所以A管内液体的颜色应是绿色的。在最初实验的3h内，由于有光照，从实验结果分析光合作用大于呼吸作用，所以培养液中的葡萄糖含量增加。撤去光照后，A管内的藻类就不能进行光合作用，但呼吸作用照常进行，所以O2的浓度开始下降，CO2的浓度开始上升。 B管内的实验结果是CO2浓度增加而O2的浓度却下降，说明其内的单细胞真核生物消耗O2释放CO2，由此可确定B管内的单细胞真核生物只能进行有氧呼吸，培养液中的葡萄糖被这种生物消耗而下降。这种单细胞产核生物有可能是酵母菌。光照对这种生物的代谢不发生影响。撤去光照，呼吸作用照常进行，O2浓度继续下降，CO2浓度继续上升。
答案 （1）绿色 A管中单细胞真核生物能进行光合作用，其细胞内必含有叶绿素 (2)A管内葡萄糖浓度不会下降 A管内光合作用强度大于呼吸作用，糖类合成大于消耗，B管内葡萄糖浓度会下降，B管内生物不能制造有机物，可要消耗葡萄糖进行呼吸作用。（3）见图5-12。
图5-12
例题8 为提高大棚蔬菜的产量，应采取的正确措施是（ ）
A.在白天适当降温 B．在夜间适当提高温度
C．在白天和夜间都适当提高温度 D．在白天适当提高温度，在夜间适当降低温度 解析 本题考查光合作用和呼吸作用的条件。在白天（有光）蔬菜既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，且光合作用远大于呼吸作用。故适当提高温度，使酶的活性增强，就会使光合作用制造更多的有机物。当然呼吸作用也会增强，但适当提高温度使呼吸作用增加的幅度比光合作用小，蔬菜在白天就能积累更多的有机物。在夜间（无光），植物不能进行光合作用，只能进行呼吸作用分解有机物，故夜间适当降低温度，使酶的活性降低，代谢减慢，分解有机物减少，从而提高大棚蔬菜的产量。
答案 D
例题9 在某湖泊生态系统的一条食物链中，若生产者通过光合作用产生了60mol的O2,则其所固定的太阳能中，流入初级消费者体内的能量最多可达（ ）
A.1255kJ B.2510kJ C.2870kJ D.5740kJ
解析 生产者通过光合作用产生了60mol氧气，则制造的葡萄糖是10mol，即生产者固定的太阳能为10×2870kJ。计算流入初级消费者体内的能量最多为多少，应按传递效率最高计算，即10×2870kJ×20%=5740kJ。
答案 D
例题10 生态系统中，以CO2的循环开始于（ ）
A．CO2在生物体的内扩散作用 B．绿色植物固定CO2的光合作用
C．各种动物对有机物的同化作用 D．生物分解有机物的呼吸作用 解析 因为CO2进入生物群落首先通过绿色植物的光合作用，将CO2和水合成贮存能量的有机物，在生物群落内部，碳以有机物的形式流动，最后通过动植物的呼吸作用和微生物的分解作用，将有机物转变成CO2和水而重新释放到大气中。所以 CO2进入生物群落的循环开始于绿色植物固定CO2的光合作用。
答案
B
本周强化练习：
【能力训练】
一
（学生课外完成，教师课内重点讲解）
一、选择题
1．在光合作用过程中，以分子态释放氧及ATP的产生都离不开（ ）
A．叶绿素和CO2 B．水和CO2
C．水、叶绿素和光能 D．水、光能和CO2
2．下列有关光合作用的叙述，正确的一组是（ ）
①光反应需光不需要酶 ②光合作用有水生成 ③最后阶段有氧气的释放 ④葡萄糖中的氢来自水 ⑤将不含能量的CO2转变成富含能量的有机物
A.①③ B．①②⑤ C．③④ D．②④⑤
3．下列关于光合作用暗反应的叙述中，不正确的是（ ）
A．暗反应是一种酶促反应 B．暗反应是使CO2变成葡萄糖的反应
C．暗反应是一种循环进行的反应 D．暗反应只在暗处进行
4．将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是（ ）
A.C3增加，葡萄糖减少 B．C3与葡萄糖都减少
C.C3与葡萄糖都增加 D．C3突然减少，葡萄糖突然增加
5．如图5-13为原来置于黑暗环境中的绿色植物曝于光下后。根据其吸收CO2量制成的曲线。下列叙述正确的是
( )
图5-13
A．曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用
B．曲线BD段表示绿色植物仅进行光合作用
C．在B点显示绿色植物光合作用和呼吸作用的速率相等
D．整段曲线表明，随光照强度的递增，光合作用增强，呼吸作用减弱
6．图5-14是利用小球藻进行光合作用时的实验示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量b跟（ ）
图5-14
A．1∶2 B．2∶1 C．8∶9 D．9∶8
7．据测定，豌豆种子发芽早期CO2的释放量比O2的吸收量多3～4倍，这是因为种子此时（ ）
A．种皮尚未破裂，种子内部缺氧，无氧呼吸比有氧呼吸强
B．种子萌发时，光合作用比呼吸作用强
C．种子萌发时，呼吸作用比光合作用强
D．萌发时，种皮破裂，有氧呼吸大于无氧呼吸
8．在下列4种实验条件下，测定了不同光照强度对光合作用速率的影响，实验条件记录于下表中。根据实验结果绘制成的曲线如下图所示：
图5-14
表5-1
从以上实验可知对光合作用速率限制的因素正确的是（ ）
表5-2
加 300mp，则由此推断，该植物在5小时光合作用制造的葡萄糖的总量应是（ ）
A．281．25mg B．大于281．25mg
C．小于281．25mg D．无法确定
10.下列生物的呼吸作用只在细胞质基质中进行的是（ ）
A．变形虫 B．蛔虫 C．团藻 D．酵母菌
11．大气中的二氧化碳浓度能保持在0.03％左右的水平，是由于在什么之间建立了动态平衡的结果（ ）
A．蒸腾作用和光合作用 B．呼吸作用和光合作用
C．光反应和暗反应 D．有氧呼吸和无氧呼吸
12．玉米萌发时，储藏物质发生水解作用过程中，活性最高的酶应该是（ ）
①脂肪酸 ②淀粉酶 ③蛋白酶 ④转氨酶 ⑤过氧化氢酶 ⑥蔗糖酶
A．①②③ B．④⑤⑥ C．②④⑤ D.①③⑤
13．图5-15是验证水生绿色植物进行光合作用的实验装置图，锥形瓶中放入天然水和新鲜水草，瓶口用带有导管的橡皮塞塞紧。一段时间后U形管左侧管内液面的高度变化和锥形瓶中液体的pH变化分别是（ ）
图5-15
A．升高、升高 B．升高、降低 C．降低、升高 D降低、降低
14．生长在较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速度并未随之增加，主要限制因子是（ ）
A．呼吸作用和暗反应 B．光反应
C．暗反应 D．呼吸作用
15．将一棵重约0.2kg的柳树，栽培于肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其于重达11 kg，增加的这10余千克，主要来源于（ ）
A．土壤中的矿质元素 B．土壤中的水
C．大气中的O2 D．大气中的CO2
16．光照强度和CO2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素，图5-16中各图表示的是北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，曲线的纵坐标表示光合作用强度。请指出正确的图解是（ ）
17．在光合作用实验里，如果所用的水中有0．20％的水分子含O，二氧化碳中有0．68％
1818的二氧化碳分子含O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含O的比例为（ ）
A．0.20% B．0．68% C．0.88% D．0．48%
18．光合作用产生的[H]与呼吸作用产生的[H]（ ）
A．都用于还原二氧化碳 B．都用于还原氧气
C．前者还原氧气，后者还原二氧化碳 D．前者还原二氧化碳，后者还原氧气
19．将水果放在密封地窖中，可以保存较长时间，地窖中影响水果代谢的原因是（ ）
A．温度恒定，水果抗虫害能力强 B．温度适宜，水果容易保存
C．黑暗无光，不易引起早熟 D．CO2浓度增加，抑制水果的呼吸作用
20.植物在有氧呼吸与无氧呼吸过程中，产生同样数量ATP，所消耗糖的摩尔数是（ ）
A．前者比后者约多9倍 B．后者比前者约多9倍
C．前者比后者约多19倍 D．后者比前者约多19倍
21．下列哪项是光合作用、有氧呼吸和无氧呼吸共有的现象（ ） 18
A．在植物体内随时进行 B．分解葡萄糖
C．产生ATP D．在线粒体内发生
22．在生态系统中能量流动和物质循环过程中，连结生物群落与无机环境的重要生理作用和重要环节分别是（ ）
①蒸腾作用 ②光合作用 ③呼吸作用 ④生产者 ⑤消费者 ⑥分解者
A．①②④⑥ B．②③④⑥ C．②③④⑤ D．①③④⑥
23．图5-17是生态系统中碳循环图解，图中的甲、乙、丙各是（ ）
图-17
A．甲是生产者、乙是消费者、丙是分解者
B．乙是生产者、甲是消费者、丙是分解者
C．丙是生产者、乙是消费者、甲是分解者
D．甲是生产者、丙是消费者、乙是分解者
24．从生态学角度分析，农民在田间除草是为了调整（ ）
A．作物和杂草间的生态平衡 B．水和肥料的使用效率
C．生态系统的能量流动方向 D．生态系统的物质循环
25．(2000年广东高考试题)高等植物的呼吸作用只发生在（ ）
A．活细胞 B．含有叶绿体的细胞
C．不含叶绿体的细胞 D．气孔周围的细胞
26．(2000年广东高考试题)在光合作用中，不需要酶参与的过程是（ ）
A．CO2的固定 B．叶绿素吸收光能
C．三碳化合物的还原 D．ATP的形成
27．(1999年广东高考试题)在适宜的温度条件下，在图5-18所示的装置中都放入干酵母（内有活酵母菌），其中适于产生酒精的装置是。（ ）
图5-18
28．(2000年上海高考试题)（多选题）下列有关呼吸作用的叙述中，错误的是（ ）
A．蛔虫进行无氧呼吸 B．哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸
C．长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
D．发酵和无氧呼吸为同一概念
29．(2000年上海高考试题)若白天光照充足，下列哪种条件对作物增产有利（ ）
A．昼夜恒温25℃ B．白天温度25℃，夜间温度15℃
C．昼夜恒温15℃ D．白天温度30℃，夜间温度25℃
30．（1999年上海高考试题）欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有（ ）
A．葡萄糖的生成 B．淀粉的生成
C．O2的释放 D．CO2的吸收
二、非选择题
1．将一株经过饥饿处理（放在暗处24小时）的植物，先放在有光但无CO2的环境中，一段时间后，再移到无光但有CO2的环境中，发现其生成有机物的量如图5-19所示。请分析说明：
图5-19
(1)AB段由于缺乏CO2，使光合作用的_________不能进行，因此不能合成有机物。
(2)BD段无光照，则光合作用的________不能进行，但由于在AB段植株中积累了一定量的_________，为有机 物的产生提供了一定的物质条件，故BC段可以合成一 定的有机物。
(3)在BC段中，每生成一个葡萄糖分子，就要消耗_______________分子CO2。
(4)如果在BC段，适当降低环境的温度后，发生的现象用曲线表示在图5-19上。
2．图5-20表示光强度和温度对同一植物光合作用的影响，请分析说明：
图5-20
(1)图中的A、B比较，_________的光强度较高，判断依据是__________。
(2)图中X段的光合速率受__________影响；Y段光合速率差异是受____________影响。
(3)当温度是限制因素时_______________的变化影响光合作用速率。
3．如图5-21，4只试管，再按图示方式加入水生植物，水生动物，并均加入酸碱指示剂（一般情况下呈红色，pH值上升时呈紫色，pH值下降时呈桔黄色，再下降时呈黄色），将试管在光下照射12小时，请分析并回答下列问题：
图5-21
(1)试管A、B、C、D中，试管__________颜色最深，理由是__________________。
(2)试管__________颜色最浅，理由是____________________。
(3)你认为本实验中设置A管的目的是____________________。
4．图5-22是绿色植物体内能量转换过程的示意图，请据图回答：
5-22
(1)图中A表示的过程为__________，其中生成的ATP所含化学能来自____________，这些ATP将用于______________。
(2)图中B表示的过程为___________，在合成的葡萄糖中贮藏___________。
(3)图中C表示的过程为____________，产生的ATP中储存的能量来自________，ATP水解释放的能量直接用于________，这里产生的CO2是在__________阶段形成的，产生的水是在________阶段形成的。
(4)10mol的葡萄糖彻底氧化分解共释放能量_________kJ，其中有_______kJ转移到ATP中。
5．如图5-23所示的曲线，表示的是一个贮藏白菜的地窖，随着氧气的消耗，二氧化碳浓度变化的情况。请回答：
图5-23
(1)A—B段O2的消耗量很大，CO2浓度上升也很快，白菜在进行___________呼吸。
(2)C—D段O2浓度接近于0，而CO2浓度仍在上升，白菜在进行___________呼吸。
(3)B—C段O2浓度已很低，CO2浓度几乎不上升，原因是______________。
(4)为了有益较长时间地贮藏大白菜，应把地窖里的O2浓度控制在__________段范围内。 表5-3：(标“-”为该组合未做实验)
6．(2000年广度高考试题)将生长情况相同的同一种树的幼苗分成若干组，分别置于不同日温和夜温组合下生长（其他条件都相同）。一定时间后测定幼苗的高度，结果如表5-3。请据表5-3回答下列问题：
(1)幼苗生长最快的温度组合是：日温________________，夜温_____________。
幼苗生长最慢的温度组合是：日温________________，夜温_____________。
(1)出现上述结果的原因是_____________________________________________。
7．(2001年广东高考试题)为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：
(1)实验目的（略）
(2)实验材料和用具（略）
(3)实验方法和步骤
①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。
②将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。
③饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。 ④取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。
⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘一碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。
该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。
二
（学生课外自测）
一、选择题
1．饲养金鱼的人，每天都需用新鲜水置换鱼缸中的旧水。但如果在缸内放置一些金鱼藻之类的水生植物，则可以延长换水的时间，其主要原因是（ ）
A．金鱼以金鱼藻为食
B．金鱼藻可制造葡萄糖，供金鱼食用
C．金鱼藻可吸附水中污物保持水的清洁
D．金鱼藻可吸收金鱼排放的CO2，并放出O2供金鱼之需要
2．将重量相同的小麦幼苗置于装满含有全部矿质元素培养液的甲、乙两支试管中，都用较强的光照射，只是甲试管置于15℃、乙试管置于20℃的条件下，培养若干天。结果乙试管
中小麦幼苗重量比甲试管增加的较多，原因是（ ）
A.甲试管幼苗光反应产物少，限制了二氧化碳的固定，形成有机物少，幼苗增重少
B．乙试管幼苗光反应产物多，有利于二氧化碳的固定，形成有机物多，幼苗增重较多
C．乙试管的温度较甲试管的高，酶的催化效率较高，形成有机物较多，幼苗增重较多
D．温度较低，不利于[H]对三碳化合物还原成糖，使甲试管幼苗增重较少
3．浸没在水中的种子和置于潮湿地方的大豆种子，在呼吸过程中都产生（ ）
A.丙酮酸十少量 ATP B．CO2+H2O+大量 ATP
C．C2H5OH+CO2+少量ATP D．乳酸+少量 ATP
4．欲测定植物是否进行了光反应，最好检查（ ）
A．葡萄糖的生成量 B．淀粉的储量
C．CO2的吸收量 D．氧的释放量
5．图5-24为光照强度与光合作用固定CO2的量（光合量）这间的关系，对这一曲线的叙述，错误的是（ ）
A．在A点时，光合量与呼吸量相等
B．在过B点后，再提高光照强度，光合量不再提高
2 C．在B点时，总的光合量为7mS／m2·h
D．在A点时，总的光合量为0
6．在天气晴朗的早晨，摘取一植物叶片甲，于105℃下烘干，称其重量；到黄昏时，再取同一植株着生位置与叶片形状都与甲基本相同的叶片乙。同样处理，称其重量，其结果是（ ）
A．甲叶片比乙叶片重 B．乙叶片比甲叶片重
C．两叶片重量相等 D．不一定
7．如图5-25在光合作用的暗反应中①和②的化学过程是（ ）
图5-25
A．①氧化、②固定 B．①固定、②还原
C．①分解、②氧化 D．①还原、②氧化
8．小麦在适宜的条件下，如果改变下列哪一项，小麦的有机物含量将增加（ ）
A．空气中的O2 B．空气中的N2
C．空气中的水 D．空气中的CO2
9．在有氧呼吸过程中，葡萄糖被分解成丙酮酸和丙酮酸被分解成二氧化碳的具体场所分别是（ ）
A.细胞核和细胞质 B．细胞质基质和线粒体基质
C．细胞质基质和叶绿体内膜 D．细胞质基质和线粒体内的嵴
18 10.在一封闭的玻璃容器中，用O标记的水培养植物，通过光合作用和呼吸作用，此水
中的氧在容器中的循环途径是（ ）
A．水→O2→CO2 B．水→O2→水
C．水→葡萄糖→CO2 D．水→葡萄糖→水
11．不在叶绿体类囊体膜上发生的变化是（ ）
++ A．光能转换成活跃的化学能 B．NADP+2e+H→NADPH
+ C．2H20→H+4e+O2 D．6CO2+12H20→C6H1206+6O2+6H20
12．关于有氧呼吸的过程，以下叙述正确的是（ ）
A．全过程必须有氧参与，并且始终在线粒体中进行
B．第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生大量的[H]和ATP
C．第二阶段是丙酮酸分解成CO2和H2O，产生少量的［H］和ATP
D．第三阶段是[H]和氧结合产生水，同时生成大量的ATP
13．在生产实践中，贮藏蔬菜和水果的最佳贮藏条件的组合是（ ）
A．低温、高氧、高CO2 B．低温、低氧、高CO2
C．高温、高氧、高CO2 D．高温氧低CO2
14．马铃薯块茎中的无氧呼吸，与苹果中的无氧呼吸的主要区别是．（ ）
A．糖酵解反应步骤不同 B．丙酮酸继续反应的途径不同
C．放能和生成ATP数量不同 D．全部反应发生的部位不同
15．水稻种子催芽时，谷堆太大，水又过多时，结果会发生烂种烂芽，其主要原因是（ ）
A．体积太大，中心温度过高 B．腐败菌繁殖，破坏了种子与幼芽
C．无氧呼吸产生乳酸的毒害 D．无氧呼吸产生酒精的毒害
16．在有氧呼吸过程中，水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别在（ ）
A．第一阶段和第二阶段 B．第二阶段和第三阶段
C．第一阶段和第三阶段 D．第三阶段和第二阶段
17．下列关于呼吸作用产物的叙述中，只适用于有氧呼吸的是（ ）
A．产生ATP B．产生丙酮酸 C．产生H2O D．产生CO2
18．人体内代谢终产物CO2的形成场所是（ ）
A.肺泡 B．血液 C．细胞质基质 D．线粒体
19．大小和生长状态基本相同的一株C3植物和一株C4植物，共同放在一个密闭的钟罩下，每天给予12h的光照。一个星期后最可能的生长情况是（ ）
A.C3植物生长良好而C4植物死亡 B．C3植物死亡而C4植物生长良好
C．C3植物和C4植物都生长良好 D．C3植物和C4植物都死亡
20.下列哪一组是光合作用暗反应所必需的物质（ ）
A．CO2、ATP、还原剂 B．CO2、ATP、H2O
C．CO2、H2O、叶绿素 D．CO2、H2O、还原剂
21．在干旱的条件下，绿色植物气孔关闭，但人们在研究C4植物时发现它体内在较长时期里有葡萄糖生成，其理由是（ ）
A．利用体内五碳化合物分解出CO2合成的 B．淀粉水解生成的
C．脂肪转化而来的 D．体内具有一种与CO2亲和力很强的酶
22．在温室栽培条件下，除下列哪项措施外，均有利于提高光能利用率（ ）
A．适当增加空气湿度 B．适当增大CO2的浓度
C．适当增加光照强度 D．延长光照持续时间
23．如图5-26所示，若甲代表CO2和H2O，则（ ）
图5-26
A.Ⅱ是呼吸作用，乙是糖类和气体，Ⅰ是光合作用
B.Ⅱ是光合作用，乙是糖类和H2O，Ⅰ是呼吸作用
C.Ⅱ是光合作用，乙是糖类和气体，Ⅰ是呼吸作用
D.Ⅱ是呼吸作用，乙是糖类和H2O，Ⅰ是光合作用
24．对于绿色植物来说，在图5-27所示的条件下，哪一种生理过程可以在4个条件下持续进行（ ）
A．光合作用 B．吸收水分 C．蒸腾作用 D．呼吸作用
25．将一株在黑暗中放置24h，切断其叶片中部的叶脉并光照2h，检查发现叶片下部有淀粉而上部无淀粉，其原因是（ ）
A．切断叶脉，阻断了水分运输，使上部叶片气孔关闭
B．切断叶脉阻断了有机物的运输
C．切断叶脉阻断了CO2的运输
D．切断叶脉影响上部细胞的呼吸作用
26．(1999年广东高考试题)高等植物体内产生ATP的生理过程有（ ）
A.呼吸作用、渗透作用 B．呼吸作用、蒸腾作用
C．光合作用、主动运输 D．光合作用、呼吸作用
27．(1999年广东高考试题）在植物实验的暗室内，为了尽可能降低植物光合作用的强度，最好安装（ ）
A.红光灯 B．绿光灯 C．白炽灯 D．蓝光灯
28．(1999年广东高考试题)在下列哪种条件下栽培番茄，对增产有利（ ）
A．日温15℃、夜温26℃ B．昼夜恒温26℃
C．日温26℃ 夜温15℃ D．昼夜恒温15℃
29．(2000年广东高考试题)解除休眠的种子吸水后，呼吸作用强度（ ）
A．下降 B．上升 C．不变 D．不确定
30.(1998年上海高考试题)在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是（ ）
A.停止光照 B．停止光照并降低CO2浓度
C．升高CO2浓度 D．降低CO2浓度
二、非选择题
1．图5-28是生态系统的碳循环图解。图中A～D代表生态系统的4种成分，①－⑦代表碳元素在生态系统中循环的途径。请仔细分析图并回答下列问题：
(1)图中A代表_________，碳在C中以__________形式存在。
(2)图中代表光合作用的是___________，代表分解作用的是___________，代表呼吸作用的是___________。
(3)图中B代表___________，它在生态系统中的作用是_____________。
(4)碳元素在⑤和⑦中是以____________形式流动，在①和⑥中是以__________的形式流动。
2．图5-29是光合作用过程的图解，请对图仔细分析后回答下列问题：
图5-29
(1) 图中A代表________，其功能是________。
(2) 图中B是________，在光合作用过程中来自于________。
(3)图中C是________，它被传递到叶绿体的________部位，用于________。
(4)图中D是________，在叶绿体中合成D所需的能量来自________。
(5)图中E是________，请写出其分子简式________。
(6)图中F是________，它是由CO2和________结合后形成。
(7)图中H是________，此阶段是在叶绿体的________上进行的；Ⅰ是________，此阶段是在叶绿体的________中进行的。
(8)由C进入互Ⅰ过程称为________；由D进入Ⅰ互过程称为________；由F到G称为________；由G到F称为________。
(9)确切地说，J代表________。
3．叶肉细胞中能同时进行多步骤的两个过程，即：
①??→
??有机物+O2 CO2+H2O←
②
请仔细分析后，回答下列问题：
（1）①过程中CO2被还原为有机物，所需要的还原剂在细胞器_________的_________上形成的。
(2)在充足的光照条件下，②过程产生的CO2主要由细胞器________释放，释放的CO2将迅
速扩散到_________里，参与_________生理过程。
4．图5-30所示在光照条件下，植物叶肉细胞中发生的生理过程，请分析回答：
图5-30
(1)写出图中有关字母所代表的物质：
a_________，b_________，c_________。
(2)图中所示的生理过程，在细胞中的具体进行部位是_________。
(3)若有12mol光反应所产生的[H]，经暗反应生成的b完全氧化分解，则有_________kJ的能量被储存在ATP中。
1414 (4)用含O2作原料进行光合作用，一段时间后，检验该植物呼吸作用的产物中含有C的
是___________________________。
5．参看图5-31所示各种呼吸过程示意图，回答下列问题：
可供选项：A.a→b→c B.a→b→d C．a→b→e
(1)高等植物进行的是上面A饲C中囵种呼吸方式?? ?????????（ ）
(2)酵母菌在无氧条件下进行的是上面四种呼吸方式??????????? ( )
(3)军酸菌是上面四种呼吸方式???????????????????（ ）
(4)写出可供选项中A的反应方程式：__________________________________
(5)写出可以这项中B的反应方程式：__________________________________
(6)写出可供选项中C的反应方程式：__________________________________
6．(2000年广东高考试题)把载有新鲜水绵和细菌的临时装片，置于显微镜载物台上观察。光线从反光镜反射上来后，可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动，水绵附近细菌的密度增加。如果在反光镜上方放置一个三棱镜，使7种不同颜色的光束照射水绵的不同部位，这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆(如图5-32所示）。请回答：
（1）根据上述实验可以判断这类细菌的异化作用类型是________。作出这一判断的依据是________。
(2)放置三棱镜后，细菌聚集成两堆的原因是________________________________。
7．(1997年上海高考试题)图5-33表示大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响，请仔细分析后回答下列问题：
图5-32
(1)A点表示植物组织释放的CO2较多，这些CO2是________的产物。
(2)由A到B，CO2的释放量急剧减少，其主要原因是________。
(3)由B到C，CO2的释放量又不断地增加，其主要原因是________。
(4)为了有利于贮藏水果，贮藏室的空气中氧浓度应调节到图的哪一点所对应的浓度？________。采取这一措施的理由是________。
图5-33
参考答案
能力训练一
一、选择题
1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.C 7.A 8.D 9.B 10.B 11.B 12..A 13.C 14.B 15.D
16.C 17.A 18.D 19.D 20.D 21.C 22.B 23.B 24.C 25.A 26.B 27.A 28.CD
29.B 30.C
二、非选择题
1.（1）暗反应 （2）光反应 [H]和ATP （3）6 （4）见右图 2.（1）A 相同温度时，A的光合速率较高 （2）光强度 温度 （3）光强度 3.（1）B 水生植物光合作用吸收了水中的CO2，使 pH值上升（2）D 水生动物呼吸产生CO2，使pH值下降 （3）对照 4.
（1）光反应 光能 暗反应中合成葡萄糖 （2）暗反应 化学能 （3）呼吸作用 葡萄糖氧化分解 植物的各项生命活动 第二 第三 （4）28700 12500 5.（１）有氧 （２）无氧 （３）有氧呼吸进行得很慢而无氧呼吸尚被氧气所抑制 （４）Ｂ—Ｃ ６.（１）30℃ 17℃ 17℃ 17℃ （２）白天温度高有利于幼苗进行光合作用，合成有机物。幼苗在夜间只进行呼吸作用，温度高时呼吸作用强烈，有机物消耗多，对生长不利。昼夜温差大，有利
于有机物积累，幼苗生长快。7.（１）实验步骤②中暗室内用红色安全灯是错误的，应改为绿色安全灯（此项不改，仅在对照中提到也给分） （２）实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉 （３）未设对照。对照的作法是：a、装置同题干中的步骤①，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替干中的植物；用一杯清水代替ＮaＯＨ溶液 b、将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏有机物，暗室内将有绿色安全灯 c、重复题干中步骤③、④ d、重复改正后的题干中的步骤⑤
能力训练二
一、选择题
1.D 2.C 3.A 4.D 5.D 6.B 7.B 8.D 9.B 10.B 11.D 12.D 13.B 14.B 15.D
16.B 17.C 18.D 19.B 20.A 21.D 22.A 23.C 24.D 25.A 26.D 27.B 28.C 29.B
30.D
二、非选择题
1.（１）生产者 有机物 （２）③ ⑦ ②⑤ （３）分解者 将动植物的尸体、排泄物和残落物等中的复杂的有机物分解为简单的无机物 （４）ＣＯ２ 含碳有机物 ２.（１）叶绿素 吸收光能用于光合作用的光反应 （２）Ｏ２ Ｈ２Ｏ （３）氢或［Ｈ］ 基质 还原三碳化合物 （４）ＡＴＰ 色素吸收的光能 （５）ＡＤＰ Ａ－Ｐ～P （6）C3（三炭化合物） C5或五五碳化合物 （7）光反应 基粒片层结构薄膜 暗反应 基质 （8）供氢 供能 C3的还原 CO2的固定 （9）有机物 3.（1）叶绿体 基粒片层结构薄膜 （2）线粒体 叶绿体 光合作用 4.（1）H2O C4H12O6 CH3COCOOH （2）叶绿体、细胞质基质线粒体 （3）1225 （4）CO2 5.（1）A （2）C （3）B （4）
?→6CO2+12H2O+能量 （5）C6H12O2??→2C3H5O3（乳酸）+能量 C6H12O6+6H2O+6O2?
?→2C2H6OH（酒精）+2CO2+能量 6.（1）需氧型 水绵光合作用释放氧气 （6）C6H12O6?
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，水绵被红光和蓝蒙光照射的部位光合作用强，释放的氧多 7.（1）无氧呼吸 （2）氧气增加，无氧呼吸受到抑制 （3）O2含量增加，有氧呼吸加强，释放CO2量增多 （4）B 有氧呼吸明显降低，册时又抑制无氧呼吸，蔬菜、水果有机物消耗量最慢。 酶酶酶
范文三：【doc】通向斯德哥尔摩的道路：发现光合作用碳循环的方法论问题
通向斯德哥尔摩的道路:发现光合作用碳循
环的方法论问题
黹9巷,第4期
1992年8月
一
科学技术与辩证往
Seience.TechnologyandDialecties J,,
砧一和f>
通向斯德哥尔摩的道路
一一
发现光合作用碳循环的方法论问题
陈少裕
———一,
,o1.9,N0.4
Ag.,1g92
孕./
内容提要光合作用碳循环的研究是光合作用机制研究申的重要一环.和科学上其 他重大成果一样,光合作用碳循环的研究也经历7曲折的过程.本文通过对这一获 得诺贝尔奖金的重大成果的研究历程的回顾,从科学方法论的角度上对导致研完遭
受挫折的原因进行7分析,并对促使研究获得成功的各方面因素进行7剖析和评述.
关键词t光合作用,碳循环,方法论
-————一_——一
阳光是取之不尽用之不竭的能源,大气中二氧化碳的含量高达0.03,水在自然界中也
极为丰富.如果谁能利用这些日然界中既丰富又极易获取的物质来台成人类必需的粮食,棉
花和木材的话,你一定会惊叹不已吧.然而,在自然界中确有这样的能者,它就是绿色植
物.绿色植物在光照下利用二氧化碳和水制造有机物的过程被称为光合作用.植物的光合作
用是地球上唯一的最大规模地把无机物转变为有机物,把太阳能转变为化学能并释放出氧的
过程,是地球上生命活动所需能量的基本源泉.
光合作用的研究是生物科学的一个重点研究项目,只有彻底地阐明光合作用的机制,才
能更有效地提高植物的生产力,并为粮食生产的工业化提供可能性.在光合作用机制的研究
中,碳循环问题的研究又是很关键的一环.
科学是没有平坦的大路可走的,和科学上其他的重大研究成果一样,光合作用碳循环的
研究也经历了曲折的过程.直到1954年Calvin(卡尔文)等人提出了现在称之为"卡尔文循
环"的循环途径骨架,才宣告了这一研究的成功.为此,Calvin于1961年获得了诺贝尔奖
金.从科学方法论的角度对这一重大项目研究过程中的成败经验和教训进行剖析,将给予我
们许多有益的启示.
最初的猜测
光合作用的发现已有=百多年的历史.早在一百多年前,人们借助一般的分析方法,已
经知道光合作用的产物主羹是淀粉和糖.然而,如何由=氧化碳这样一个衙单的分子变成淀
粉和蔗糖?它们经过了哪些中闻步骤?中间产物是什么?所有这些在当时都一无所
知
在这一阶段人们提出了一些猜测,例如十九世纪末期搀出的甲醛学说以及以后提出的有
36
机酸学说.二氧化碳可在酸性溶液巾被金属镁还原为甲醛,镁的一个有机衍生物能与二氧化
碳形成羧酸,这些化学知识加上由Ustatter所确立的叶绿索显一个含镁有机化台物这一事
实,形成了这样一种概念,即绿色植物对二氧化碳所起的第一个作用是直接与叶绿素发生化
学反应.尽管Ustatter和Stall用纯叶绿素制剂并未发现它与二氧化碳有任何特殊的光化学
反应,这一错误的概念还是在许多年来一直占有重要的位置.
科学抽象的直接起点是经验事实,掌握充足可靠的实验观察资料是进行科学抽象的基础
和前提.任何一个科学概念和科学理论的形成都魁在积累了相当丰富的观察资料以后才产生
的._芷如爱因斯坦所指出的那样t"理论所以能够成立,其根源就在于它同大量的单个观察
关联着,而理论的真理性也正如此."实验是搜集科学事实获取感性经验的基本途径,是形
成,发展和检验自然科学的实践形式.关于光合作用碳循环的这些早期猜测仅是从纯化学灼
观点出发所傲的推测,没有任何的实验作为依据,这就决定了它们是不可能正确地反映客观
规律的,不可能揭示光合作用碳循环的本质所在.
当然应该承认,化学分析技术舶落后也是这一研究在当时得不到突破的一个因素.植物
体内的有机碳化台物很多,哪些是当时光合作用制造的,哪些是原有的,而且光合作用中问产
物的量不多,转化又很快,当时的化学分析技术对此是无能为力的. 两个学派之争
1940年,美国的RubenKamea和Hassud用放射性"C对光合作用碳循环进行研究,这
一
研究标志着光合作用碳循环研究的真正开始放射性元素应用于光合作用的研究是一个惊
人的成就.虽然由于分析方法不够精微,但主要还是由于C的半衰期很短,只有20分钟,来
不及进行更详细的研究,他们的实验只得到了一些定性的结果,未能阐明光合作用的产物有
哪些物质,僵他们的工作形成了光合作屠研究的转折点.
'
其后,美国加州大学的Catvla和Beason等人改用半衰期长达5000多年-的"e进行研
究,同时英国一个生{{:试验室创造了一种新的微量分析法,即现在普遣采用的纸谱色层方法
Calvin等兼用了放射性同位素和纸上层析法对碳循环进行研究,取得了一些结果. 在这一阶段,光合作用碳循环的研究上形成了两大学派,即以Calvin和Bellson为首的
Berkeley学派和以Gaffron为首的Chicago学派.
这两个学派争论的焦点之一是预先照光的效果问题尽管两学派所果甩髀实验方法不
同,但他们取得了相同的实验结果,经预先照光后的黑暗处理中二氧化碳盼吸收较多,持
续时间也更长.然而,根据这一相同的结果,在不同的理论指导下,两个学派得出了完全不
同的结论.Berkeley学褫的理论认为,在水的光髀和=氧化萄if受体的结合之间有一般还原剂
楹起作用,基于这一正确婚理论,Caiin等把这一结果正确地解释为是在预先照先进程中还原
能力增高的缘故.而Chicago学派的理论认为,在承的光解和=氧化碳的固定之I匾不会形成
一
般l还原剂,基于这—错误的理论,Ga{froa等人错误地认为,由于在预先瓣光过程中投有
供给二氧化碳,二氧化旅受休请耗很少而逐渐积累起来,结果在照光后柏碴处理过程中由于
大量受体韵存在,二氧化碳的吸收较多,持续的时闻也更长.'
这两个学豫的学说也有其共畸点,在关于二氧化碳的最初受体这一问题上,他们一致认
为二氧化磺的最初受体是二碳化合物.然而,随后的研究却表明,.二氧化碳舶最搬体并非
二碳化合物而是五破化合物,在这一问题上他们得出了相同的错误绪论. 根据相同的实验靖果,两个学派舍得出完全不同的结论;而争论不休的两大学派却会在
37
误结论上取得一致,原因何在呢?
理沦思维对观察实验的指导作用是贯穿始终的.实验提供了第一手资料,但只有遣_过辩
证的理论思维,对实验结果进行分析综合,通过"去粗取精,去伪存真,由此及授,由表及
里"的整理加工过程,才触使其发展成为比较完整的和反映事物本质规律的理论认识.而作
为有目的观察总是以某种科学理论为背罱的,因此观察中必然渗透着理论.在关于
预先照光
的效果表现问题上,CMvin等在正确的理论指导下得出了正确的结论,而Gaffron等剐在错
误理论的指导下得出了错误纳结论,尽管他们所根据的是相向的实验结果.由此可见理论思
维对观察实验的重要指导作用.在关于二氧化碳最初受体速一问题上,仅根据观察弼的光合
作用暗反应的第一个产物是三碳化合物这一事实,商个学撬帮简单和片面地认为二氧化碳只
有和一个二碳化合物结合才能形成三碳化合物,而未考虑到一个五碳化合物与一个二氧化碳
化合可形成两个三碳化合物的可能,因而认为二氧化碳的最初受体是二碳化合物.其原因主
要在于他们当时获得的感性材料还不够丰富.思维是离不开感性材料的,并为感性材料所制
约,只有充分地占有材料,才能从现象中抽出事物周有的而不是臆造的规律.然而,人类的
实践在一定的历史时期总是有局限性的,对从这一时期的实践中取得的经验材料所做的分析
也必然有其局限性.当他们得出这一错误结论时,五碳糖循环学说尚未形成,他l们所用的实
验材料也仅限于栅列藻和小球藻的悬浮液,而来对高等植物以及活细胞的光合作用进行研
究,仅靠他们掌握的这些极其有限的资料,当然难以得出正确的结论. A环的兴亡
经过一系列的实验和争沧,Calvin和BellSOll等人指出,二氧化碳受体是二碳化音物乙
酸,乙酸与"CO:及两个活化的[H]结合,产生丙酮酸,由丙酮酸形成磷酸甘油酸,或再 与"COt化合(二次羧化作用)而形成草酰乙酸,其后经数次还原及脱水,由草酰乙酸
一?
苹果酸一一-争延胡羧酸一一?琥珀酸一一?2乙酸.这两个酸分子其一由丙酮酸一一?磷
酸甘油酸而产生已糖,另--N加入循环中,至此被称为"A循环的碳循环学说诞生了. 然而,A环的寿命是短暂的.这一学说刚一诞生,就受到了许多研究者的反对,他们提
出了许多不同的看法.
Fager和Gaffron等指出t磷酸丙酮酸并不出现在磷酸甘油酸之前.Fager用不含细胞
的菠菜浸提物进行实验,证明"C先出理在磷酸甘油酸上,髂后才出现于磷酸丙酮酸.尽管
他们也认为二氧化碳的二碳受体是由磷酸甘油酸经某种循环产生的,但却不赞同"A循环
尤其对A环中的二次靛化作用持有不同的见解,认为一次羧化作用可能更符合于事实,并认
为四碳化合物不会参与光合作用碳循环.此外,Auison等用念珠藻进行的实验也袁明己酸
与{帮唆甘油馥的二碳化合物前体并无密切关系.
其后,G~Ivia本人也指出第二次羧化作用并不包括在光合作用的碳素还原过程中,丽认
为一次羧化的可能性更太.予是,Calvin等人提出的"A循环"至此宣告灭亡. 证伪主义的创始人波普认为,科攀的发展形式是问题一一推测——证伪一一新闻题一一
……
.科学家为解决同题而提出各种假说,其中有些假说把客观事实的现象看成了事实的本
质,当科学观察和实验精确地深入地重新考察原有事实的弼象后面隐藏的真实情帮时,这种
假说所包含的外观的,颠倒的,虚假的基本概念并显露出破锭来.正是这样,假说经
验证而
决定其弃留,不断地提出新问题,又不断地提出新理论,科学认识就是这样无始无终地发展
38
下去.正是由于Fager,Gaffr0n等人在实验中发现了与A环相矛盾的事实,才导致了A环
的覆灭.Calvin等人从这些反对意见中看出了A环存在的问题,这又促使他们去进行更深入
的研究.
Calvin环的诞生
光台作用碳循环的研究取得新的进展是在有人提出五碳糖磷酸循环学说之后. 呼吸作用糖酵解的一个支路磷酸戊糖循环中5一磷酸核酮糖的分裂有形成三碳糖磷酸酯
和二碳化合物的可能.纸上层析试验表明光合作用产物中也有磷酸核酮糖,这一发现与呼吸
作用的五碳糖磷酸循环相联系,使光合作用碳循环的研究出现了新的生机. Berkeleg学派的Buekanan等认为五碳糖和光合作用有关,在这一循环中由磷酸核酮糖
或磷酸景天庚糖的分解形成的二碳化合物可能是二氧化碳的受体. 然而,Berkeleg学派的Calvin等人及其他学者的研究一致指出,光合作用柏摄初产物
并不是2一磷酸甘油酸,二氧化碳的受体也不是二碳化合物.此时,最重要的是要搞清楚二
氧化碳的最搠受棒是什么?
Calvin等人先是测定了五碳糖,三碳蝽,磷酸甘油酸及其他一些化合物的含量,然后观
察这些化台物在黑暗条件下的变化情况结果发现当光源关掉时立即发生了一个很有趣的现
象,即二磷酸核酮糖和磷醵丙糖含量急剧下降,而磷酸甘油酸含量骤然上升,这一结果立即
使他们想到二磷酸核酮糖是磷馥甘油酸的前体,并得出瑚下图解: 二二卜广.—
RPPGA一'pG^,
I—B——A
他们根据这一图式进一步推论,如果保持光强不变而骤然降低二氧化碳的含量,则二磷
酸棱酮糖的台量应该增加而磷酸甘油酸的含量应该降低,实验结果与此推论完全一致.在这
里,他们运用埕辑推理的方法预测了将会出现的事实,而这种事实的出现又进一步证明了这
一
理论的确定性与可靠性.
晟扔受体问题解决之后,关键的矫在于捕清二氧亿碳固定的最初产物这问题了.Caivin
等把绿蒜救在玻璃球中使戚恒态,在一定的时间内喂以放射性碳,用纸谱分析放射显迹图进
行检验,把对闻逐渐缩短.驾耐向外推至零时,所有的放射性碳都在磷酸甘油酸里,由此他
们认为二最_牝碳固定的第一个产物是磷骇甘油赣.
随后,他们进行了大量精密的实验,分析了几十种中阃产物和酶从它们出现的先后,
增减和"C其分子中的部位,推导出了一整套光合作用从二氧化碳到蔗:糖的中问步骤,分离
出推动各步骤的酶系统,并研究丁循环运转的化学要求,量子需要量,量子的转变等问题.
经过十蓉年的艰苦努力,Calvin等人于1954年提出了一个新的关于光合作用碳循环的途径
(见图),这个循环被称为"Calvin循环".
39
获得科学新发现的一个条件基本是观察
实验的结果可以重复出现.Calvin循环提出
之后Quegcle,Ueissback,Tolbent. Horeckeg和Snymiatis等的研究工作都为
". 这一理论提供了"佐证
Calvin循环诞生了,光合作用碳循环途
径就这样发现了.
通向斯德哥尔摩的道路
Caivin环的诞生是Calvan等人的重大贡
HADFHA'r9
?
——
岛嘲糯
c\
/个,
献,它首次把二氧化碳同化这一部分完全
分离开来,把它的每一个步骤弄清,使之分别能在体外进行,可以说是把光台作用的机理
解决了一半.此外,光合作用碳循环所涉及的反应与呼吸作用中柏某些过程非常相似,因而
不仪有利于比较研究,更指出了代谢过程演化的一元性.由于这一伟大的成就,1961年在瑞
典首都斯德哥尔摩,这项发明的主持人Calvin获得了诺贝尔奖金. 在通往斯德哥尔摩的道路上,Calvin等人是凭惜什么而成功的呢? 象历史上许多伟犬发现一样,这一成就的取得是有其历史背景和条件的.
三十年代关于』呼吸发酵作用中碳水化合物的转化同题已积累了不少知识,推论出了几个
循环形式,这对于光合作用中碳转化问题的研究有很大的启发,参考和对证作用.Caivln等
把光合月J作的碳转化与呼吸作用的碳转化进行类比,从中得到很大启发,这对Calvin环的发
现起了很大的作用,这也充分显示了类比法在科学研究中的重要作瑁. 近代科学史表H』J,科学技术上的重大突破与新的实验仪器,装备的制造,新柏实验技术
的发明和应用以及实验精度的提高都有着密切的联系.放射性同位素示踪方法和纸谱色层方
法的出现和应用使得直接正面地去研究光合作用碳循环成为可能.有了这两项技术的出现,
才会有Calvin环的诞生
此外,Calvln所在的加州大学是同位素制备的一个发源地,有丰富的有机化学基础.优
越的实验条件为Calvin等人的研究工作提供了很大的帮助.
然而,这一伟大的发现绝不能归功于条件的幸运与机会,承认这一伟大的发现有其历史
背景与当时的条件,并不意味着否认学者个人的作用.在许多学者都在研究这一同题的情况
下,Calvin等人能捷足先登,就足以说明他们具备了其他研究者所没有的优点. 首先是他们具有创造性的才智和坚韧不拨的精神.他们善于抓住整个研究的关髓点进行
突破他们具有敏锐的判断力,能对实验中出现的现象大胆地进行解释,大胆地提出假说?
对于这样一个复杂过程的研究,没有一定舶创造性才智是不可能取得成功的,没有坚韧不拨
的精神也是不行的.多次的失败,假说被推翻,都投有使鸺们放弃对这一问题的研
究,而是
花了近十年的时问,始终如一地坚持了下来.
其次,他们善于综合各学者的研究方法和吸取前人研究的成果.在光合作用碳循环过程的
研究中,人们采用了三种方法,即1)缩短进行光合作用的时问;2)了解放射性碳在中间产物
分子中的分布,3)观察在光合作用的条件改变时各种中间产物数量的变化.Calvin等人综合
(1下转第35页)
R可积的.这就从根本上给出了一个判定间断点对于R可积性影响的标尺. L积分在积分与极限换序的条件要求上有着比R积分更为优越的长处.它放松了通常R
积分要求函数序列的一致收敛的过强的要求.由Lebesgue控制收敛定理可知,只要所给函
数列可测,有界,收敛,积分与极限就可换序,这一点在三角级数,热学研究中非常重要.
L极分并不完全会否定和抛弃R积分,它把R积分作为一种特款加以概括,并且在一定
条件下L积分可以转化为R积分.相对地看,L积分和R积分各有自己独特的不可为对方所代
替的优势和价值.在谗算连续函聱的积分,解决4麓质强,'萄积问题时,R积 分要比L积分简便,优越.
L积分是积分发展史上一次革命.它使得积分论在集台论,测度论的基础上走向现代化
从而才有可能在现代水平的层次上向其它现代数学分友渗透,L积分的创建直接导致了实变
函数论这门学科的产生.
L积分向其他学科的渗透和应用,促进了其它学科的发展.特别是三角级数和函数
序列
方面由于Lebesgae控制收敛定律的引入,—面摄到实质性的进步.概率论,泛函分析等学.
科也得到L积分的积极影响.
引注目的还有,L积极分作为纯粹数学研究的产物,后来在热学,统计力学,控制论等
自然科学中得到了深炭8而重要的应用.与R积分受澈于物理阿趣不同的是,L积分完全是数
学自身的逻辑发展,逻辑构造的产物,完全是一种思想的自由创造?可以说宅没有什么实际
背景和经验原型维纳说赣霓格是一十典型的分析学家"勒贝倍舳着作中找不到一 个直接关于物理学的问题".因此L积分刚创建时受到了包括Hermit~在内的一些大致孥家
的嘲讽和反对,认为它是_种病淼舶,抽象的,-玄而果玄的东西.但是L积分台建后不仅获
得了应用,而且还深^到了后来自然科学舶前措_及其禺想探处j琅碍一了重要成功..这反映了
现代教学(至少是纯粹数学)已走向独立自主,从而对于物理学等茸然科学部门的应用来说
具有一种超前性,主动性,优越性,.观代数学日走到现传秘然科学发展前面.为后者发展提
供思想扁发和超前性的先导已浅为一种趋势.'
(作者工作单位;陕西宝鸡师范学院玻教采),I?(责任编辑?王洪奇) (上接第4o页).…'..
运用了这些方法,使研究获得了成功.他们也善于吸收其他研究者曲研躐;前人对呼暖作
用的研究成果以及Chicago学派的Fagot和caffron等人的夫量耕党威槊都对C畦1vf|f:的发
现柞l出了很大的贡献.:..'''
第三,他们善于听取其他研究者的不同意见,并勇于攻芷自邑提出的学说中的堵嵌当
许多学者对Calvin的A循环提出异议时,在事实面前,Calvin~IRT他们的意觅;放弃
了A循环,并重新妊行研究.'孟硪糖循环学说犍出之后,他们经一系列研究之后,承认
目己过去提出的二氧化碳固定柏最初产物为2一磷酸甘油酸是错误的. 第四,他们具有严格的科学态度.近十年中,他们做了上千次的实验,分析了十几种中
间产物和酶,分析精度达到了微克,作用时间达劐了杪一级?接近一个化学反应的速度,这
在生化分析中可以说是首次.….
通往斯德哥尔摩的道路是崎岖的,只有那些不畏艰难勇于献身科学,并有科学方法谂
作指导的人,才有希望到达斯德哥尔摩,取得科学王冠上的宝石....'l (作者工作单位福建杜学院)[责任编辑I黄一河]
3子
范文四：课题空气与生命光合作用自然界中氧和碳循环
?磁场的方向:在磁场中某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。 课题:指南针为什么能指方向
经典例题:如何形象表示磁体周围空间各点的磁场方向和强弱, 教学目标:
1、知道磁体及其性质 参考答案:让铁粉磁化使每粒磁粉变成一个小小的磁针，通过铁粉的排列来显示磁场的大小、方向 2、知道磁极间的相互作用
3、了解磁化的概念 磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线、任何一点的曲线 4、理解磁场的基本性质，知道磁场的方向和判断方法 方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致， 5、知道地磁场的存在，知道地理北极就是地磁南极
这些曲线叫磁感应线、简称磁感线。 重点:
磁感线的特点: 1、磁极间的相互作用
2、磁体有吸铁性和指向性等性质 (1)在磁体外部，磁感线由磁体的北极(N极)到磁体的南极(S极)。
(2)磁感线的方向就是该点小磁针北极受力的方向，也就是小磁针静止后北极所指的方向。 3、磁场的概念和磁感线
(3)磁感线密的地方表示该点磁场强，即磁感线的疏密表示磁场的强弱。 难点:磁化的概念、磁场的概念和磁感线
(4)在空间每一点只有一个磁场方向，所以磁感线不相交。 知识要点与例题赏析
二、地磁场:地球产生的磁场。 指南针可以指南北，帮助人们辨别方向。
一、磁体和磁性 经典例题:悬挂的小磁针为什么总是有一极指向北方, 磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，磁铁的这种性质叫做磁性。具有磁性的物质叫做磁体。 线索: 二、磁极和磁极间的相互作用
1磁体两端的磁性最强，中间磁性最弱。我们把磁体两端称为磁极。 小磁针总地球表面一这磁场可
经典例题:将回形针均匀的散在桌面上，让条形磁铁(或蹄形磁铁)靠近回形针，然后用手轻轻将磁体提起， 是有一极定有指向北能来自于地球是一并轻轻抖动，观察到什么现象,由此可得出什么结论, 指向北方 方的磁场 地球自身 个磁体
参考答案:观察到磁铁两端能吸引较多的回形针，而中部没有吸引回形针，这表明磁铁两端的磁性最强，
中间磁性最弱。 2 绕轴转动的磁体静止时:指向地理北极的叫北极(N);指向地理南极的叫南极(S)——应用:指南针(战国
地磁场的南北极和地理南北极并不完全重合，存在一个偏角。 时期:司南)
经典例题:条形磁体、小磁针静止时，两个磁极分别指向什么方向, 经典例题:我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中写到:“常微偏角，不全南也”，揭示了地磁场的什么特点,
参考答案:都是一端指南S，一端指北N 针对性练习(一) 1(我们把物体能够吸引 等物质的性质叫做_____; 3 磁极间的相互作用是:同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。 磁体上磁性最强的部分叫做_____( 4磁体分割后，任何一个磁体不管它多大或多小，总有南极和北极 2.下列材料或物体具有磁性的是( ) 经典例题:一条形磁铁被分割成两段后，每段磁体上的磁极是否仍有N极和S极, A(司南 B(玻璃 三、磁化现象 C(木材 D(铜棒 经典例题:磁体有什么应用, 3、如图所示，手拿磁体A，靠近铁棒B，铁棒B靠近指针C， 电话机，银行卡，磁悬浮列车等 指针C 如图静止，可知( ) 1没有磁性的铁和钢获得磁性，我们把这种现象叫做磁化现象。 A.磁体A的a端为N级 B.磁体A的a端为S级 2铁棒被磁化后，磁性容易消失，称为软磁体。钢被磁化后，磁性能够长期保持，称为硬磁体或永磁体，钢是制 C.B没有被磁化 D.无法判断 造永磁体的好材料。人造磁体就是永磁体。常见的永磁体有:条形磁体、蹄形磁体、针形磁体、柱形4(一根钢条接近小磁铁，小磁铁的N极被吸向钢条，这一现 磁体。 象说明钢条原来( ) 经典例题:当铁棒、钢棒吸引铁针后，将上部的磁体拿掉，铁棒和钢棒还能吸引下面的铁针吗,这说明什么, A. 一定有磁性，接近磁性的一端是S极; 四、磁场和磁感线 B. 一定有磁性，但不能确定它的极性; ?磁场的基本性质:它对放入其中的磁体产生磁力的作用，磁体间的相互作用是通过磁场而发生的。 C. 一定没有磁性;
1
D. 不一定有磁性。 15、判断两根钢条甲和乙是否有磁性时，可将它们的一端靠近小磁针的N极或S极。当钢条甲靠近时，小磁针自5、手拿两条钢棒相互靠近，发现它们能相互吸引，则说明( ) 动远离;当钢条乙靠近时，小磁针自动接近，由此可知( )
A.两条钢棒都是磁体 A.两根钢条均有磁性 B.两根钢条均无磁性
B.两条钢棒都不是磁体 C.钢条甲一定有磁性，钢条乙一定无磁性 D.钢条甲一定有磁性，钢条乙可能有磁性
C.两条钢棒中至少有一条是磁体 16、一根磁铁A端为S极，与一根外形相同的金属棒的B端靠近时，发现金属棒被推开，则金属棒( )
D.条件不足，无法判断 A.有磁性，B为N极 B.有磁性，B为S极 6、若将条形磁铁据成许多小段，则每一段的两端( ) C.无磁性 D.有磁性或无磁性都有可能 A.将是两个北极 B.将是两个南极 17、如图，弹簧秤下吊挂一个钢球，将弹簧秤自左向右逐渐移动时，弹簧秤的读数( ) C.将是一个北极和一个南极 D.无极性 A.不变 B.逐渐减小 7、如右图所示，在条形磁体的下方放置一铁块， C.先减小再增大 D.先增大再减小 在条形磁体的磁场中被磁化后，他的极性是( ) 18、每一个磁体都有 个磁极。磁极之间的相互作用规律是:
N S A.左端为N级，右端为S级 同名磁极 ，异名磁极 。 B.右端为N级，左端为S级 19、水平慢慢地转动指南针的罗盘时，罗盘内的小磁针( ) C.左右两端的极性相同 A.将随罗盘一起转动
D.左右两端都没有极性 B.不随罗盘转动，几乎仍然在原来位置上不动 8(如图所示，在条形磁铁周围放有甲、乙、丙、丁可以自由旋 C.将转动得比罗盘快些
转的小磁针，当它们静止时，磁针N极指向错误的是 D.将转动得比罗盘慢些
A、甲 B、乙 C、丙 D、丁
针对性练习(二)
9(如图7所示，在把钢棒乙向右移动的过程中，如果乙位于甲的一端时二者相互吸引，位于另一端时二者相一(填空题
互排斥，则下列说法中正确的是 ( ) 1. 磁体周围存在着________,磁体间的相互作用是通过________而发生的。
A(只有甲是磁体 B(甲和乙一定都是磁体 2. 磁体周围的磁感线都是从磁体的 极出来，回到磁体的 极。 C(只有乙是磁体 D(无法判断哪一个是磁体
3. 为了形象地表示磁场的情况，在磁场中假设一些有方向的曲线，使曲线上任何一点的方向都跟放在该点的小
磁针的________________方向一致，这样的曲线叫做___________。
4. 地球是一个磁体，地磁北极在地理 极附近，地磁南极在地理 极附近。由于地理两极和地磁两极并不10(水平桌面上有一静止的铁块，当一条形磁铁沿竖直方向逐渐靠近铁块时(图1)， 铁块对桌面
的压力将_____，铁块受到的重力将_____((选填“变大”、“变小”或“不变”) 重合，因此就存在 角，我国科学家 第一个准确论述了这个问题。
二(选择题 11、将小钢条的一端A靠近磁针N极时，互相吸引，将小钢条的另一端B靠近磁针N极时，也互相吸
5. 有关磁感线，下列描述中正确的是( ) 引，下面哪种说法正确的是,( )
A(磁感线是立体形的，每条磁感线互不相交 A.小钢条具有磁性，A端是北极 B.小钢条具有磁性，A端是南极
C.小钢条没有磁性 D.以上说法都不对 B(磁感线是客观存在的曲线
12、当两个磁体的S极相互靠近时，它们将互相_____，当一个磁体的N极靠近另一磁体的S极时，它们将互相C(磁感线总是从N极到S极 _____(
D(磁感线就是有铁屑连成的线 13.两根外形完全相同的磁棒，一根有磁性，另一根没磁性，要确定哪 根
6. 如图所示，在条形磁铁周围放置有甲、乙、丙三个小磁针，小磁针N极指向正确的是( ) 磁棒有磁性，某同学用一根钢棒的一端去接触另一根钢棒的中间部分，
如右图所示，若两根棒互相吸引，可以断定______钢棒有磁性，若两根 A(甲、乙对;丙错
钢棒互相不吸引，可以断定______钢棒有磁性。 B(甲、丙对;乙错 14、把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引;而把乙的一端
C(乙、丙对;甲错 靠近甲的中部时，两者互不吸引。则( )
D(甲、乙、丙都对 A.甲有磁性，乙无磁性 B.甲无磁性，乙有磁性
C.甲、乙都有磁性 D.甲、乙都无磁性 7. 如图所示，哪一幅图描述的磁场的磁感线是正确的( )
2
8. 图中的磁力线方向和磁铁的N、S极是根据小磁针的止时N极所指的方向画出的，其中正确的是( )
三(综合题
课堂小结: 这次课主要复习了磁极间的相互作用、磁场的基本性质，磁场的方向和判断方法等。 其中磁极间的
相互作用、磁场的概念和磁感线是本节内容的重点和难点，要注意理解和掌握。
课后作业
9. 在左下图中标出磁感线方向和a、b两点的磁场方向。
10. 小磁针在右上图所示的位置静止,请标出磁体的磁极,并画出磁感线的方向.
11. 如图所示，标出地球的地磁南北极以及地磁场磁感线的方向。
3
指南针为什么能指方向针对性练习(二)答案: 1(磁场、磁场。
2(北(南。
3(北极的、磁感线。
4(南、北、磁偏角、沈括。
5~8(A A 丙 A
9(
10(
11(
4
范文五：专题5光合作用和呼吸作用与碳循环和能量流动
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 C 55H 72O 5N 4Mg , 呈蓝绿色; 叶绿素 b 的分子式为 C 55H 70O 6N 4Mg , 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.光合作用的过程
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 O 2,这个过程为水的光解,方程 可简写为:2H 2O 酶 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 酶
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 O 2其中 [H]和 ATP 是供给暗反应的原料, O 2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:CO 2、酶、 [H]和 ATP 。其中 [H]和 ATP来自光反应, CO 2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 C 5,其化学名称为 1, 5-二磷酸核酮糖,其中有高能磷酸 键)固定 CO 2,并迅速生成 2分子三碳化合物(简写为 C 3,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 CO 2和 H 2O 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 O 2和 CO 2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 (O 3) 。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、 CO 2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 CO 2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 CO 2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的 CO 2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 CO 2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 CO 2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 CO 2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 CO 2)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 5-2
③ CO 2浓度:CO 2是植物进行光合作用的原料,只有当环境中的 CO 2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 CO 2浓度称为 CO 2补偿点, 即在此 CO 2浓度条 件下, 植物通过光合作用吸收的 CO 2与植物呼吸作用释放的 CO 2相等。 环境中的 CO 2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 CO 2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 CO 2浓度称为 CO 2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 CO 2中毒而影响植物正常的生长发育。如图 5-3所示。
图 5-3
④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. C 3植物和 C 4植物
C3植物:是指在光合作用的暗反应过程中,一个 CO 2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 C 3植物。 C 3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 C 2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 C 4植物。 C 4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 C 4途径固定 CO 2的过程是在叶肉细胞中进行的。 C 4中的 C 转移到 C 3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。 C 4植物具有两条固定 CO 2的途径,即 C 3途径和 C 4途径。 C 4植物通常分布在热带地区,光合作用效率较 C 3植物高,对 CO 2的利用率也较 C 3植物高, 所以具有 C 4途径的农作物的产量比具有 C 3途径的农作物产量要高,如玉米就属于 C 4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:① CO 2是在第二阶段产生的,是 丙酮酸和水反应生成的, CO 2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;② O 2参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 O 2,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 ) 。无氧呼吸过程中的 2个阶段均在细胞质基质中进行的。由于陆生植物 的根细胞无氧呼吸的产物是酒精,所以陆生植物不能长期遭受水淹。但对一些水生植物或湿 生植物 (如水稻等 ) 在结构和生理上都有一些适应性的特征,如根、茎、叶中有气腔,根的无 氧呼吸产物不是酒精而是一些其他的、毒性较小的有机小分子物质。
2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段 (糖酵解) , 是在细胞质基质中进行。 在没有氧气的条件下,糖酵解过程的产物丙酮酸被 [H]还原成酒精和 CO 2或乳酸等,在不同的 生物体由于酶的不同,其还原的产物也不同。在有氧气的条件下,丙酮酸进入线粒体继续被 氧化分解。如图 5-4。由于无氧呼吸哪有机物是不彻底的,释放的能量很少,转移到 ATP 中的 能量就更少,还有大量的能量贮藏在不彻底的氧化产物中,如酒精乳酸等。有氧呼吸在有氧 气存在的条件下能把糖类等有机物彻底氧化分解成 CO 2和 H 2O ,把有机物中的能量全部释放出 来, 约有 44%的能量转移到 ATP 中。 所以有氧呼吸为生命活动提供的能量比无氧呼吸多得多, 在进化过程中绝大部分生物选择了有氧呼吸方式,但为了适应不利的环境条件还保留了无氧 呼吸方式。
图 5-4
呼吸作用与光合作用的联系:呼吸作用是新陈代谢过程一项最基本的生命活动,它是为 生命活动的各项具体过程提供能量(ATP ) 。所以呼吸作用在一切生物的生命活动过程是一刻 都不能停止的,呼吸作用的停止意味着生命的结束。光合作用是生物界最基本的物质代谢和 能量代谢,一切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用制造的有机物和固定的太阳 能。呼吸作用和光合作用表面看起来是 2个相反的过程,但这是 2个不同的生理过程,在整 个新陈代谢过程中的作用是不同的。在植物体内,这 2个过程是互相联系,互相制约的。光 合作用的产物是呼吸作用的原料,呼吸作用的产物也是光合作用的原料;光合作用的光反应 过程产生的 ATP 主要用于暗反应,很少用于植物体的其他生命活动过程,呼吸作用过程释放 的能量主要是用于植物体的各项生命活动过程,包括光合作用产物的运输。如图 5-5。
图 5-5
影响呼吸作用的因素:
①温度:温度能影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶的活性。一般而言,在一定的温度范 围内,呼吸强度随着温度的升高而增强。如图 5-6曲线所示。
图 5-6
根据温度对呼吸强度的影响原理,在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度,以减 少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准,否则细胞受损,对病原微生物的抵 抗力大减,也易腐烂损坏。
②氧气:氧气是植物正常呼吸的重要因子,氧气不足直接影响呼吸速度,也影响到呼吸 的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸,大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸 产物是酒精和 CO 2。酒精对细胞有毒害作用,所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在 低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生,氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼 吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图 5-7的曲 线来表示。微生物的无氧呼吸称为发酵,氧气对发酵有抑制作用。图 5-7的曲线也适用于对 微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。根据氧对呼吸作用影响的原理,在贮存蔬菜、水果时 就降低氧的浓度,一般降到无氧呼吸的消失点,如降得太低,植物组织就进行无氧呼吸,无 氧呼吸的产物 (如酒精 ) 往往对细胞有一定的毒害作用,而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。
图 5-7
③ CO 2:增加 CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解 释。据此原理,在蔬菜和水果的保鲜中,增加 CO 2的浓度也具有良好的保鲜效果。
三、碳循环和能量流动
1.碳循环
碳在无机环境中存在形式是碳酸盐和 CO 2;在生物群落中的存在形式是含碳有机物;在生 物群落与无机环境之间的循环是以 CO 2的形式进行的, 在生物群落内部的流动是以有机物的形 式进行的。
CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的,主要是绿色植物的光合作用。生物群落中的 有机碳是通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用将有机物彻底分解成 CO 2和 H 2O ,归还到无 机环境中。
在正常情况下,碳的循环是平衡的,但由于现代工业的迅速发展,人类大量燃烧煤、石
油和天然气等化石燃料,使地层中经过千百万年积存的已经脱离碳循环的碳元素,在很短的 时间释放出来,就打破了生物圈中碳循环的平衡,使大气中的 CO 2含量迅速增加,进而导致气 温上升,形成“温室效应” 。
2.能量流动
能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生 产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是食物链和食物同。流入一个营 养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的能量。如羊吃草,不能说草中的能量都流入了 羊体内,流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组成物质中所含的能量, 而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入羊体内,不能算流入羊体内的能量。一个营养级 的生物所同化着的能量一般用于 4个方面:一是呼吸消耗;二是用于生长、发育和繁殖,也 就是贮存在构成有机体的有机物中;三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉; 四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内,能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。 能量流动的特点是单向流动和逐级递减。单向流动:是指生态系统的能量流动只能从第 一营养级流向第二营养级,再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动 物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊,但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一个营养级 的能量不可能百分之百地流人后一个营养级,能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。 能量在沿食物链传递的平均效率为 10%~20%,即一个营养级中的能量只有 10%~20%的能 量被下一个营养级所利用。
能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值,按营养级由低到高绘制成 的图形成金字塔形,称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出:在生态系统中,营养级越多, 在能量流动过程中损耗的能量也就越多;营养级越高,得到的能量也就越少。在食物链中营 养级一般不超过 5个,这是由能量流动规律决定的。
研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续 高效地流动向对人类最有益的部分。在农业生态系统中,根据能量流动规律建立的人工生态 系统,就是在不破坏生态系统的前提下,使能量更多地流向对人类有益的部分。
【经典例题解析】
例题 1下列有关光合作用的叙述中,错误的是()
A .叶绿体离开叶肉细胞便不能进行光合作用
B .温度降到 0℃时依然有植物进行光合作用
C .叶绿素吸收的光能要转移给 ADP 形成 ATP
D .光反应和暗反应都有许多酶参与催化作用
解析 A是错的, 叶绿体是进行光合作用的基本单位, 进行光合作用所需要的色素和全部 的酶都在叶绿体中,科学家在研究叶绿体的结构和光合作用过程时都是通过离体叶绿体进行 的,离体叶绿体是能够进行光合作用的; B 是对的,植物进行光合作用的最低温度、最适温度 和最高温度,在不同的植物是不一样的这与植物的原始地理分布有关,分布在热带地区的植 物,植物正常生长发育所需要的温度较高,但在寒冷地区分布的植物,进行光合作用所需的 温度就较低, 特别是分布在北极圈内的植物和高原植物, 是能够在 0℃左右的条件下正常生长 发育的; C 也是对的,叶绿素吸收光能后,其中的一个电子由基态被激发到激发态而成为高能 电子,经传递而离开叶绿体,此时叶绿素分子中就缺失一个电子,叶绿素分子就从水中夺取 一个电子,水就被分解,而在电子传递过程中,高能电子中的能量就释放出来用于将 ADP 和 Pi 合成 ATP 。 D 是对的,在整个光合作用过程中进行的每一步反应都是需要酶来催化的。 答案 A
例题 2图 5-8所示,某植物上的绿叶经阳光照射 24小时后,经脱色并用碘液处理,结
果有锡箔覆视部位不呈蓝色,而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。本实验证明()
图 5-8
①光合作用需要二氧化碳 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放 出氧气 ⑤光合作用制造淀粉
A.①② B. ③⑤ C. ②⑤ D. ①③
解析 这是一道关于光合作用的条件、产物的分析题。光照 24小时,叶片裸露的部分进 行光合作用,脱色后用碘处理变蓝,说明有淀粉生成,应选⑤;有锡箔覆盖的位置,因没有 光,不能进行光合作用,未产生淀粉,用碘处理不变蓝,说明光合作用需要光,没有光就不 能进行光合作用,应选②。
答案 C
例题 3 (1998年上海高考试题 ) 对某植物作如下处理:(甲)持续光照 10秒钟; (乙) 光照 5秒后再黑暗处理 5秒,连续交替进行 20分钟。若其他新不变,则在甲、乙两种情况下 植株所制造的有机物总量是()
A.甲多于乙 B .甲少于乙 C .甲和乙相等 D .无法确定
解析 光合作用的过程分为光反应和暗反应两个过程,两者在不同的酶的催化作用下独 立进行的。在一般情况下,光反应的速度比暗反应快,光反应的产物 ATP 和 [H]不能被暗反应 及时消耗掉,原因是催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的。持续光照,光反应产生 的大量的 [H]和 ATP 不能及时被暗反应消耗,暗反应限制了光合作用的速度,降低了光能的利 用率。但中间间隔 5秒钟无光,有利于充分利用前 5秒钟的光反应的产物,从而提高了对光 能的利用率。在光照强度和光照总时间不变的情况下,制造的有机物相对多一些。
答案 B
例题 4图 5-9表示绿色植物在水分充足的条件下, 光合作用的速度与环境因素的关系。 请仔细分析图中曲线,回答下列问题:
图 5-9
(1)从图中曲线可知影响光合作用的主要非生物因素是 _______________________。
(2)根据你对图中曲线的分析,你认为光合作用强度与温度之间的关系是 ________。
(3)你认为在温度为 40℃,光照强度为 c 时,限制光合作用进行的内在因素是 _______, 外界因素可能是 ___________。
(4)在光照强度为 b 的条件下,温度为 30℃时,限制光合作用的内在因素是 __________, 如果大棚栽培蔬菜,在这种情况下应采取什么措施有利于蔬菜的生长? _____________。原因 是 ___________________________。
(5)在光照强度为 b 、温度为 20℃时,限制光合作用的内在因素是 _____________,如果 大棚栽培蔬菜, 此时应采取什么措施有利于蔬菜的生长? _______________。 原因是 ________。 解析 影响光合作用的因素很多,如水分、光照强度、温度、 CO 2浓度等均对光合作用产 生影响。根据题于部分的要求,已不考虑水对光合作用的影响。从图中曲线可以看出,光照 强度与温度的关系是:在一定的光照强度范围内,光合作用强度随着光照强度的增加而增加。 光合作用强度与温度的关系是:在一定的温度范围内,光合作用强度随着温度的升高而增强。 温度对光合作用过程中的光反应影响不大,但对暗反应的影响很大,主要是影响暗反应过程 中的酶的活性,所以在光照充足,温度较低的条件下,光合作用的强度主要是受暗反应的限 制,此时适当提高温度有利于植物的生长。光照强度主要影响光合作用的光反应过程,对暗 反应过程没有直接影响。在温度适宜,光照强度较低的条件下,限制光合作用强度的主要内 在因素是光反应,此时适当降低温度有利于植物的生长。如果光照条件和温度都适宜时,限 制光合作用强度的主要因素是 CO 2的浓度、酶的数量和酶的最大活性的限制。
答案 (1)光照强度和温度 (2)在一定的温度范围内,光合作用强度随着温度的升高而 增强 (3)暗反应过程中的酶的数量和酶的最大活性 CO2 (4)光反应 适当降低温度 降低 呼吸消耗 (5)暗反应中酶的活性 适当提高温度 提高暗反应过程中酶的活性
例题 5用含 18O 的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子, 18O 的转移途径是() A.葡萄糖→丙酮酸→水 B .葡萄糖→丙酮酸→氧
C.葡萄糖→氧→水 D .葡萄糖→丙酮酸→ CO 2
解析 葡萄糖的有氧呼吸过程可分为 3个阶段,第一阶段是葡萄糖在无氧参与的情况下 分解成丙酮酸,同时产生 [H]和少量的 ATP ;第二阶段是丙酮酸分解成 CO 2,同时产生 [H]和少 量的 ATP ;第三阶段是第一阶段和第二阶段产生的 [H]还原从空气中吸收进来的氧,生成水, 同时产生了大量的 ATP 。从 C 6H 12O 6H 氧化分解产生 H 2O 和 CO 2的全过程可以看出,葡萄糖中 18O 的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→ CO 2。
答案 D
例题 6图 5-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下 O 2吸收量和 CO 2释放量的变 化。请据图 5-10回答下列问题:
图 5-10
(1)外界氧浓度在 10%以下时,该器官的呼吸作用方式是 _______________________。
(2)该器官的 CO 2释放与 O 2的吸收两条曲线在 P 点相交后则重合为一条线,此时该器官的 呼吸作用方式是 __________________,进行此种呼吸方式所用的底物是 ________________。 (3)当外界氧浓度为 4~5%时,该器官 CO 2释放量的相对值为 0. 6,而 O 2吸收量的相对值 为 0.4。此时,无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的 _______倍,释放的能量约
相当于有氧呼吸的 _______倍,转移到 ATP 的能量约相当于有氧呼吸的 ________倍。
解析 根据图 5-10所示曲线,在氧浓度大于 10%时, O 2的吸收量与 CO 2的释放量相等, 说明该非绿色组织此时进行的是有氧呼吸,呼吸底物主要是葡萄糖,因为以葡萄糖为呼吸底 物时,根据有氧呼吸的反应方程式,吸收的氧气和释放的二氧化碳是相等的。在氧浓度小于 10%时, CO 2的释放量大于氧气的吸收量,说明有一部分 CO 2是通过无氧呼吸释放出来的,所 以在氧浓度小于 10%时就是无氧呼吸和有氧呼吸并存。第 3小题的计算方法是:在外界氧浓 度为 4~5%时, O 2的吸收量相对值为 0. 4,则通过有氧呼吸释放的 CO 2的相对值也应为 0. 4, 有氧呼吸分解 1mol 葡萄糖释放 6molCO 2, 所以通过有氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为 0. 4/6。 无氧呼吸释放的 CO 2的相对值为 0. 6-0. 4=0. 2,按题意该非绿色组织无氧呼吸产物是酒精 和 CO 2分解 1mol 葡萄糖释放 2molCO 2, 所以通过无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为 0.2/2。 由 此可知,无氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于有氧呼吸的倍数是:*(0. 2/2)/(0.4/6) =1. 5。 释放的能量无氧呼吸约相当于有氧呼吸的倍数是:[(0. 2/2)×196. 65]÷[(0. 4/6) ×2870]=0. 1027。无氧呼吸转移到 ATP中的能量约相当于有氧呼吸的倍数是:[(0. 2/2) ×61. 08]÷[(0. 4/6)×1255]=0.073。
答案 (1)有氧呼吸和无氧呼吸 (2)有氧呼吸 葡萄糖 (3)1. 5 0. 1 0. 07
例题 7 (1997年上海高考试题 ) 在 A 、 B 两玻管内盛有稀葡萄糖溶液 20mL 。 在 A 管内加入 一不定数目的某种单细胞真核生物,在 B 管内加入数目相同的另一种单细胞真核生物,再向 两玻管液体内充入空气后,迅速将玻管密封,放置在光照明亮处。实验员每隔一定时间从两 破管内分别取出少量溶液,测定内含 O 2和 CO 2浓度,历经 3h ,其数值变化如图 5-11所示。然 后撤去光照,再重复上述测定工作,双历经 3h 。问:
图 5-11
(1)A管内液体呈何种颜色? ____________。说明判断依据。 ____________________。
(2)在最初 3h 内,两玻管内的葡萄糖浓度是否都下降了?清说明理由。 ____________ ___________________________________________________________________。
(3)撤去光照后 3h 内, AB 出两管液体中 O 2和 CO 2浓度将发生怎样的变化?解释变化的原 因,并把变化情况画在上述两图的右半部分。
解析 根据题意,在 A 、 B 两试管内分别装有两种单细胞真核生物,开始充入空气,后密 封,说明与外界不再发生物质交换。从实验结果分析:
A管内 O 2浓度在增加, CO 2浓度却下降,说明 A 管内的单细胞真核生物能够吸收 CO 2释放 O 2。 由此可确定 A 管内的单细胞真核生物是一种能够进行光合作用的藻类, 细胞内含有叶绿素, 所以 A 管内液体的颜色应是绿色的。在最初实验的 3h 内,由于有光照,从实验结果分析光合 作用大于呼吸作用,所以培养液中的葡萄糖含量增加。撤去光照后, A 管内的藻类就不能进行 光合作用,但呼吸作用照常进行,所以 O 2的浓度开始下降, CO 2的浓度开始上升。
B管内的实验结果是 CO 2浓度增加而 O 2的浓度却下降,说明其内的单细胞真核生物消耗 O 2释放 CO 2,由此可确定 B 管内的单细胞真核生物只能进行有氧呼吸,培养液中的葡萄糖被这种 生物消耗而下降。这种单细胞产核生物有可能是酵母菌。光照对这种生物的代谢不发生影响。 撤去光照,呼吸作用照常进行, O 2浓度继续下降, CO 2浓度继续上升。
答案 (1) 绿色 A管中单细胞真核生物能进行光合作用, 其细胞内必含有叶绿素 (2)A管内葡萄糖浓度不会下降 A管内光合作用强度大于呼吸作用,糖类合成大于消耗, B 管内葡 萄糖浓度会下降, B 管内生物不能制造有机物, 可要消耗葡萄糖进行呼吸作用。 (3) 见图 5-12。
图 5-12
例题 8为提高大棚蔬菜的产量,应采取的正确措施是()
A.在白天适当降温 B .在夜间适当提高温度
C.在白天和夜间都适当提高温度 D .在白天适当提高温度,在夜间适当降低温度 解析 本题考查光合作用和呼吸作用的条件。在白天(有光)蔬菜既能进行光合作用, 又能进行呼吸作用,且光合作用远大于呼吸作用。故适当提高温度,使酶的活性增强,就会 使光合作用制造更多的有机物。当然呼吸作用也会增强,但适当提高温度使呼吸作用增加的 幅度比光合作用小,蔬菜在白天就能积累更多的有机物。在夜间(无光) ,植物不能进行光合 作用,只能进行呼吸作用分解有机物,故夜间适当降低温度,使酶的活性降低,代谢减慢, 分解有机物减少,从而提高大棚蔬菜的产量。
答案 D
例题 9在某湖泊生态系统的一条食物链中,若生产者通过光合作用产生了 60mol 的 O 2, 则其所固定的太阳能中,流入初级消费者体内的能量最多可达()
A.1255kJ B.2510kJ C.2870kJ D.5740kJ
解析 生产者通过光合作用产生了 60mol 氧气, 则制造的葡萄糖是 10mol , 即生产者固定 的太阳能为 10×2870kJ 。计算流入初级消费者体内的能量最多为多少,应按传递效率最高计 算,即 10×2870kJ ×20%=5740kJ。
答案 D
例题 10 生态系统中,以 CO 2的循环开始于()
A. CO 2在生物体的内扩散作用 B .绿色植物固定 CO 2的光合作用
C.各种动物对有机物的同化作用 D .生物分解有机物的呼吸作用
解析 因为 CO 2进入生物群落首先通过绿色植物的光合作用,将 CO 2和水合成贮存能量的 有机物,在生物群落内部,碳以有机物的形式流动,最后通过动植物的呼吸作用和微生物的 分解作用,将有机物转变成 CO 2和水而重新释放到大气中。所以 CO2进入生物群落的循环开始 于绿色植物固定 CO 2的光合作用。
答案 B
本周强化练习:
【能力训练】
一
(学生课外完成,教师课内重点讲解)
一、选择题
1.在光合作用过程中,以分子态释放氧及 ATP 的产生都离不开( )
A .叶绿素和 CO 2 B .水和 CO 2
C .水、叶绿素和光能 D .水、光能和 CO 2
2.下列有关光合作用的叙述,正确的一组是( )
①光反应需光不需要酶 ②光合作用有水生成 ③最后阶段有氧气的释放 ④葡萄糖中 的氢来自水 ⑤将不含能量的 CO 2转变成富含能量的有机物
A.①③ B .①②⑤ C .③④ D .②④⑤
3.下列关于光合作用暗反应的叙述中,不正确的是( )
A.暗反应是一种酶促反应 B .暗反应是使 CO 2变成葡萄糖的反应
C.暗反应是一种循环进行的反应 D .暗反应只在暗处进行
4.将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处,则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化 是( )
A.C3增加,葡萄糖减少 B . C 3与葡萄糖都减少
C.C3与葡萄糖都增加 D . C 3突然减少,葡萄糖突然增加
5.如图 5-13为原来置于黑暗环境中的绿色植物曝于光下后。根据其吸收 CO 2量制成的曲 线。下列叙述正确的是
( )
图 5-13
A .曲线 AB 段表示绿色植物没有进行光合作用
B.曲线 BD 段表示绿色植物仅进行光合作用
C.在 B 点显示绿色植物光合作用和呼吸作用的速率相等
D.整段曲线表明,随光照强度的递增,光合作用增强,呼吸作用减弱
6.图 5-14是利用小球藻进行光合作用时的实验示意图,图中 A 物质和 B 物质的相对分 子质量 b 跟( )
图 5-14
A. 1∶ 2 B . 2∶ 1 C . 8∶ 9 D . 9∶ 8
7.据测定,豌豆种子发芽早期 CO 2的释放量比 O 2的吸收量多 3~4倍,这是因为种子此时 ()
A .种皮尚未破裂,种子内部缺氧,无氧呼吸比有氧呼吸强
B.种子萌发时,光合作用比呼吸作用强
C.种子萌发时,呼吸作用比光合作用强
D.萌发时,种皮破裂,有氧呼吸大于无氧呼吸
8.在下列 4种实验条件下,测定了不同光照强度对光合作用速率的影响,实验条件记录 于下表中。根据实验结果绘制成的曲线如下图所示:
图 5-14
表 5-1
从以上实验可知对光合作用速率限制的因素正确的是()
表 5-2
加 300mp,则由此推断,该植物在 5小时光合作用制造的葡萄糖的总量应是()
A . 281. 25mg B .大于 281. 25mg
C .小于 281. 25mg D .无法确定
10.下列生物的呼吸作用只在细胞质基质中进行的是()
A.变形虫 B .蛔虫 C .团藻 D .酵母菌
11.大气中的二氧化碳浓度能保持在 0.03%左右的水平,是由于在什么之间建立了动态 平衡的结果()
A.蒸腾作用和光合作用 B .呼吸作用和光合作用
C .光反应和暗反应 D .有氧呼吸和无氧呼吸
12.玉米萌发时,储藏物质发生水解作用过程中,活性最高的酶应该是()
①脂肪酸 ②淀粉酶 ③蛋白酶 ④转氨酶 ⑤过氧化氢酶 ⑥蔗糖酶
A.①②③ B .④⑤⑥ C.②④⑤ D.①③⑤
13.图 5-15是验证水生绿色植物进行光合作用的实验装置图,锥形瓶中放入天然水和新 鲜水草,瓶口用带有导管的橡皮塞塞紧。一段时间后 U 形管左侧管内液面的高度变化和锥形 瓶中液体的 pH 变化分别是()
图 5-15
A .升高、升高 B .升高、降低 C .降低、升高 D 降低、降低
14.生长在较弱光照条件下的植物,当提高 CO 2浓度时,其光合作用速度并未随之增加, 主要限制因子是()
A.呼吸作用和暗反应 B .光反应
C.暗反应 D .呼吸作用
15. 将一棵重约 0.2kg 的柳树, 栽培于肥沃的土壤中, 两年后连根挖出, 称其于重达 11 kg , 增加的这 10余千克,主要来源于()
A.土壤中的矿质元素 B .土壤中的水
C.大气中的 O 2D .大气中的 CO 2
16.光照强度和 CO 2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素,图 5-16中各图表示的是 北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线,曲线的纵坐标表示光合作用强度。请指 出正确的图解是()
17. 在光合作用实验里, 如果所用的水中有 0. 20%的水分子含 18O , 二氧化碳中有 0. 68%的二氧化碳分子含 18O ,那么,植物进行光合作用释放的氧气中,含 18O 的比例为() A . 0.20% B . 0. 68% C . 0.88% D . 0. 48%
18.光合作用产生的 [H]与呼吸作用产生的 [H]()
A.都用于还原二氧化碳 B.都用于还原氧气
C.前者还原氧气,后者还原二氧化碳 D.前者还原二氧化碳,后者还原氧气
19.将水果放在密封地窖中,可以保存较长时间,地窖中影响水果代谢的原因是() A.温度恒定,水果抗虫害能力强 B .温度适宜,水果容易保存
C.黑暗无光,不易引起早熟 D . CO 2浓度增加,抑制水果的呼吸作用 20.植物在有氧呼吸与无氧呼吸过程中,产生同样数量 ATP ,所消耗糖的摩尔数是() A.前者比后者约多 9倍 B .后者比前者约多 9倍
C.前者比后者约多 19倍 D .后者比前者约多 19倍
21.下列哪项是光合作用、有氧呼吸和无氧呼吸共有的现象()
A.在植物体内随时进行 B .分解葡萄糖
C.产生 ATP D .在线粒体内发生
22.在生态系统中能量流动和物质循环过程中,连结生物群落与无机环境的重要生理作 用和重要环节分别是()
①蒸腾作用 ②光合作用 ③呼吸作用 ④生产者 ⑤消费者 ⑥分解者
A.①②④⑥ B .②③④⑥ C .②③④⑤ D .①③④⑥
23.图 5-17是生态系统中碳循环图解,图中的甲、乙、丙各是()
图 -17
A.甲是生产者、乙是消费者、丙是分解者
B.乙是生产者、甲是消费者、丙是分解者
C.丙是生产者、乙是消费者、甲是分解者
D.甲是生产者、丙是消费者、乙是分解者
24.从生态学角度分析,农民在田间除草是为了调整()
A .作物和杂草间的生态平衡 B .水和肥料的使用效率
C.生态系统的能量流动方向 D.生态系统的物质循环
25. (2000年广东高考试题 ) 高等植物的呼吸作用只发生在()
A.活细胞 B .含有叶绿体的细胞
C.不含叶绿体的细胞 D .气孔周围的细胞
26. (2000年广东高考试题 ) 在光合作用中,不需要酶参与的过程是()
A . CO 2的固定 B.叶绿素吸收光能
C.三碳化合物的还原 D . ATP 的形成
27. (1999年广东高考试题 ) 在适宜的温度条件下, 在图 5-18所示的装置中都放入干酵母 (内有活酵母菌) ,其中适于产生酒精的装置是。 ()
图 5-18
28. (2000年上海高考试题 ) (多选题)下列有关呼吸作用的叙述中,错误的是() A.蛔虫进行无氧呼吸 B .哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸
C.长跑时,人体产生的 CO 2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
D.发酵和无氧呼吸为同一概念
29. (2000年上海高考试题 ) 若白天光照充足,下列哪种条件对作物增产有利() A.昼夜恒温 25℃ B .白天温度 25℃,夜间温度 15℃
C.昼夜恒温 15℃ D .白天温度 30℃,夜间温度 25℃
30. (1999年上海高考试题)欲测定植物是否进行光反应,可以检测是否有() A.葡萄糖的生成 B .淀粉的生成
C . O 2的释放 D . CO 2的吸收
二、非选择题
1.将一株经过饥饿处理(放在暗处 24小时)的植物,先放在有光但无 CO 2的环境中,一 段时间后,再移到无光但有 CO 2的环境中,发现其生成有机物的量如图 5-19所示。请分析说 明:
图 5-19
(1)AB段由于缺乏 CO 2,使光合作用的 _________不能进行,因此不能合成有机物。
(2)BD段无光照,则光合作用的 ________不能进行,但由于在 AB 段植株中积累了一定量 的 _________,为有机 物的产生提供了一定的物质条件,故 BC 段可以合成一 定的有机物。
(3)在 BC 段中,每生成一个葡萄糖分子,就要消耗 _______________分子 CO 2。
(4)如果在 BC 段,适当降低环境的温度后,发生的现象用曲线表示在图 5-19上。 2.图 5-20表示光强度和温度对同一植物光合作用的影响,请分析说明:
图 5-20
(1)图中的 A 、 B 比较, _________的光强度较高,判断依据是 __________。
(2)图中 X 段的光合速率受 __________影响; Y 段光合速率差异是受 ____________影响。
(3)当温度是限制因素时 _______________的变化影响光合作用速率。
3.如图 5-21, 4只试管,再按图示方式加入水生植物,水生动物,并均加入酸碱指示剂 (一般情况下呈红色, pH 值上升时呈紫色, pH 值下降时呈桔黄色,再下降时呈黄色) ,将试 管在光下照射 12小时,请分析并回答下列问题:
图 5-21
(1)试管 A 、 B 、 C 、 D 中,试管 __________颜色最深,理由是 __________________。
(2)试管 __________颜色最浅,理由是 ____________________。
(3)你认为本实验中设置 A 管的目的是 ____________________。
4.图 5-22是绿色植物体内能量转换过程的示意图,请据图回答:
5-22
(1)图中 A 表示的过程为 __________,其中生成的 ATP 所含化学能来自 ____________,这 些 ATP 将用于 ______________。
(2)图中 B 表示的过程为 ___________,在合成的葡萄糖中贮藏 ___________。
(3)图中 C 表示的过程为 ____________,产生的 ATP 中储存的能量来自 ________, ATP 水 解释放的能量直接用于 ________,这里产生的 CO 2是在 __________阶段形成的,产生的水是在 ________阶段形成的。
(4)10mol的葡萄糖彻底氧化分解共释放能量 _________kJ,其中有 _______kJ转移到 ATP 中。
5.如图 5-23所示的曲线,表示的是一个贮藏白菜的地窖,随着氧气的消耗,二氧化碳
浓度变化的情况。请回答:
图 5-23
(1)A— B 段 O 2的消耗量很大, CO 2浓度上升也很快,白菜在进行 ___________呼吸。
(2)C— D 段 O 2浓度接近于 0,而 CO 2浓度仍在上升,白菜在进行 ___________呼吸。
(3)B— C 段 O 2浓度已很低, CO 2浓度几乎不上升,原因是 ______________。
(4)为了有益较长时间地贮藏大白菜,应把地窖里的 O 2浓度控制在 __________段范围内。 表 5-3:(标“ -”为该组合未做实验
)
6. (2000年广度高考试题 ) 将生长情况相同的同一种树的幼苗分成若干组, 分别置于不同 日温和夜温组合下生长(其他条件都相同) 。一定时间后测定幼苗的高度,结果如表 5-3。请 据表 5-3回答下列问题:
(1)幼苗生长最快的温度组合是:日温 ________________,夜温 _____________。
幼苗生长最慢的温度组合是:日温 ________________,夜温 _____________。
(1)出现上述结果的原因是 _____________________________________________。
7. (2001年广东高考试题 ) 为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料” ,某同 学制订了下列实验方案:
(1)实验目的(略)
(2)实验材料和用具(略)
(3)实验方法和步骤
①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯 NaOH 溶液,密封不漏 气。
②将上述植物及装置放在暗室中饥饿,消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安 全灯。
③饥饿一定时间后,自暗室中取出,照光若干小时,使其充分进行光合作用。
④取一叶片,放入盛有酒精的烧杯中,水浴加热,使叶绿素溶于酒精中。
⑤将已脱绿的叶片取出,平铺在一个培养皿内,用碘一碘化钾溶液,检测有无葡萄糖的 特异颜色反应出现。
该实验方案有几项明显错误,请指出错误并改正。
二
(学生课外自测)
一、选择题
1.饲养金鱼的人,每天都需用新鲜水置换鱼缸中的旧水。但如果在缸内放置一些金鱼藻 之类的水生植物,则可以延长换水的时间,其主要原因是()
A.金鱼以金鱼藻为食
B.金鱼藻可制造葡萄糖,供金鱼食用
C.金鱼藻可吸附水中污物保持水的清洁
D.金鱼藻可吸收金鱼排放的 CO 2,并放出 O 2供金鱼之需要
2.将重量相同的小麦幼苗置于装满含有全部矿质元素培养液的甲、乙两支试管中,都用 较强的光照射,只是甲试管置于 15℃、乙试管置于 20℃的条件下,培养若干天。结果乙试管 中小麦幼苗重量比甲试管增加的较多,原因是()
A.甲试管幼苗光反应产物少,限制了二氧化碳的固定,形成有机物少,幼苗增重少
B.乙试管幼苗光反应产物多,有利于二氧化碳的固定,形成有机物多,幼苗增重较多
C.乙试管的温度较甲试管的高,酶的催化效率较高,形成有机物较多,幼苗增重较多
D.温度较低,不利于 [H]对三碳化合物还原成糖,使甲试管幼苗增重较少
3.浸没在水中的种子和置于潮湿地方的大豆种子,在呼吸过程中都产生() A.丙酮酸十少量 ATP B. CO 2+H2O+大量 ATP
C. C 2H 5OH+CO2+少量 ATP D.乳酸 +少量 ATP
4.欲测定植物是否进行了光反应,最好检查()
A.葡萄糖的生成量 B .淀粉的储量
C. CO 2的吸收量 D .氧的释放量
5.图 5-24为光照强度与光合作用固定 CO 2的量(光合量)这间的关系,对这一曲线的叙 述,错误的是()
A.在 A 点时,光合量与呼吸量相等
B.在过 B 点后,再提高光照强度,光合量不再提高
C.在 B 点时,总的光合量为 7mS /m 22·h
D.在 A 点时,总的光合量为 0
6.在天气晴朗的早晨,摘取一植物叶片甲,于 105℃下烘干,称其重量;到黄昏时,再 取同一植株着生位置与叶片形状都与甲基本相同的叶片乙。同样处理,称其重量,其结果是 ()
A.甲叶片比乙叶片重 B .乙叶片比甲叶片重
C.两叶片重量相等 D .不一定
7.如图 5-25在光合作用的暗反应中①和②的化学过程是()
图 5-25
A.①氧化、②固定 B.①固定、②还原
C.①分解、②氧化 D.①还原、②氧化
8.小麦在适宜的条件下,如果改变下列哪一项,小麦的有机物含量将增加() A.空气中的 O 2B .空气中的 N 2
C.空气中的水 D .空气中的 CO 2
9.在有氧呼吸过程中,葡萄糖被分解成丙酮酸和丙酮酸被分解成二氧化碳的具体场所分 别是()
A.细胞核和细胞质 B .细胞质基质和线粒体基质
C.细胞质基质和叶绿体内膜 D .细胞质基质和线粒体内的嵴
10.在一封闭的玻璃容器中,用 18O 标记的水培养植物,通过光合作用和呼吸作用,此水 中的氧在容器中的循环途径是()
A.水→ O 2→ CO 2 B .水→ O 2→水
C.水→葡萄糖→ CO 2D .水→葡萄糖→水
11.不在叶绿体类囊体膜上发生的变化是()
A.光能转换成活跃的化学能 B. NADP ++2e+H+→ NADPH
C. 2H 20→ H ++4e+O2 D . 6CO 2+12H20→ C 6H 1206+6O2+6H20
12.关于有氧呼吸的过程,以下叙述正确的是()
A.全过程必须有氧参与,并且始终在线粒体中进行
B.第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸,产生大量的 [H]和 ATP
C.第二阶段是丙酮酸分解成 CO 2和 H 2O ,产生少量的[H ]和 ATP
D.第三阶段是 [H]和氧结合产生水,同时生成大量的 ATP
13.在生产实践中,贮藏蔬菜和水果的最佳贮藏条件的组合是()
A .低温、高氧、高 CO 2 B.低温、低氧、高 CO 2
C .高温、高氧、高 CO 2 D.高温氧低 CO 2
14.马铃薯块茎中的无氧呼吸,与苹果中的无氧呼吸的主要区别是. ()
A.糖酵解反应步骤不同 B .丙酮酸继续反应的途径不同
C.放能和生成 ATP 数量不同 D .全部反应发生的部位不同
15. 水稻种子催芽时, 谷堆太大, 水又过多时, 结果会发生烂种烂芽, 其主要原因是 () A.体积太大,中心温度过高 B .腐败菌繁殖,破坏了种子与幼芽
C.无氧呼吸产生乳酸的毒害 D .无氧呼吸产生酒精的毒害
16.在有氧呼吸过程中,水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别在() A.第一阶段和第二阶段 B .第二阶段和第三阶段
C.第一阶段和第三阶段 D .第三阶段和第二阶段
17.下列关于呼吸作用产物的叙述中,只适用于有氧呼吸的是()
A.产生 ATP B.产生丙酮酸 C .产生 H 2O D .产生 CO 2 18.人体内代谢终产物 CO 2的形成场所是()
A. 肺泡 B .血液 C .细胞质基质 D .线粒体
19. 大小和生长状态基本相同的一株 C 3植物和一株 C 4植物, 共同放在一个密闭的钟罩下, 每天给予 12h 的光照。一个星期后最可能的生长情况是()
A.C3植物生长良好而 C 4植物死亡 B . C 3植物死亡而 C 4植物生长良好 C. C 3植物和 C 4植物都生长良好 D . C 3植物和 C 4植物都死亡
20.下列哪一组是光合作用暗反应所必需的物质()
A . CO 2、 ATP 、还原剂 B . CO 2、 ATP 、 H 2O
C . CO 2、 H 2O 、叶绿素 D . CO 2、 H 2O 、还原剂
21.在干旱的条件下,绿色植物气孔关闭,但人们在研究 C 4植物时发现它体内在较长时 期里有葡萄糖生成,其理由是()
A.利用体内五碳化合物分解出 CO 2合成的 B .淀粉水解生成的
C.脂肪转化而来的 D .体内具有一种与 CO 2亲和力很强的酶 22.在温室栽培条件下,除下列哪项措施外,均有利于提高光能利用率()
A.适当增加空气湿度 B .适当增大 CO 2的浓度
C.适当增加光照强度 D .延长光照持续时间
23.如图 5-26所示,若甲代表 CO 2和 H 2O ,则()
图 5-26
A.Ⅱ是呼吸作用,乙是糖类和气体,Ⅰ是光合作用
B.Ⅱ是光合作用,乙是糖类和 H 2O ,Ⅰ是呼吸作用
C.Ⅱ是光合作用,乙是糖类和气体,Ⅰ是呼吸作用
D.Ⅱ是呼吸作用,乙是糖类和 H 2O ,Ⅰ是光合作用
24.对于绿色植物来说,在图 5-27所示的条件下,哪一种生理过程可以在 4个条件下持 续进行()
A.光合作用 B .吸收水分 C .蒸腾作用 D .呼吸作用
25.将一株在黑暗中放置 24h ,切断其叶片中部的叶脉并光照 2h ,检查发现叶片下部有 淀粉而上部无淀粉,其原因是()
A.切断叶脉,阻断了水分运输,使上部叶片气孔关闭
B.切断叶脉阻断了有机物的运输
C.切断叶脉阻断了 CO 2的运输
D.切断叶脉影响上部细胞的呼吸作用
26. (1999年广东高考试题 ) 高等植物体内产生 ATP 的生理过程有()
A.呼吸作用、渗透作用 B .呼吸作用、蒸腾作用
C.光合作用、主动运输 D .光合作用、呼吸作用
27. (1999年广东高考试题) 在植物实验的暗室内, 为了尽可能降低植物光合作用的强度, 最好安装()
A. 红光灯 B .绿光灯 C .白炽灯 D .蓝光灯
28. (1999年广东高考试题 ) 在下列哪种条件下栽培番茄,对增产有利()
A.日温 15℃、夜温 26℃ B .昼夜恒温 26℃
C.日温 26℃ 夜温 15℃ D .昼夜恒温 15℃
29. (2000年广东高考试题 ) 解除休眠的种子吸水后,呼吸作用强度()
A.下降 B .上升 C .不变 D .不确定
30.(1998年上海高考试题 ) 在正常条件下进行光合作用的某植物,当突然改变某条件后,
即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升,则改变的条件是()
A.停止光照 B .停止光照并降低 CO 2浓度
C .升高 CO 2浓度 D .降低 CO 2浓度
二、非选择题
1.图 5-28是生态系统的碳循环图解。图中 A ~D 代表生态系统的 4种成分,①-⑦代表 碳元素在生态系统中循环的途径。请仔细分析图并回答下列问题:
(1)图中 A 代表 _________,碳在 C 中以 __________形式存在。
(2)图中代表光合作用的是 ___________,代表分解作用的是 ___________,代表呼吸作用 的是 ___________。
(3)图中 B 代表 ___________,它在生态系统中的作用是 _____________。
(4)碳元素在⑤和⑦中是以 ____________形式流动,在①和⑥中是以 __________的形式流 动。
2.图 5-29是光合作用过程的图解,请对图仔细分析后回答下列问题:
图 5-29
(1)图中 A 代表 ________,其功能是 ________。
(2)图中 B 是 ________,在光合作用过程中来自于 ________。
(3)图中 C 是 ________,它被传递到叶绿体的 ________部位,用于 ________。
(4)图中 D 是 ________,在叶绿体中合成 D 所需的能量来自 ________。
(5)图中 E 是 ________,请写出其分子简式 ________。
(6)图中 F 是 ________,它是由 CO 2和 ________结合后形成。
(7)图中 H 是 ________,此阶段是在叶绿体的 ________上进行的;Ⅰ是 ________,此阶段 是在叶绿体的 ________中进行的。
(8)由 C 进入互Ⅰ过程称为 ________;由 D 进入Ⅰ互过程称为 ________;由 F 到 G 称为 ________;由 G 到 F 称为 ________。
(9)确切地说, J 代表 ________。
3.叶肉细胞中能同时进行多步骤的两个过程,即:
CO2+H2O ②
① ??←
?→
?有机物 +O2 请仔细分析后,回答下列问题:
(1)①过程中 CO 2被还原为有机物,所需要的还原剂在细胞器 _________的 _________上 形成的。
(2)在充足的光照条件下, ②过程产生的 CO 2主要由细胞器 ________释放, 释放的 CO 2将迅 速扩散到 _________里,参与 _________生理过程。
4.图 5-30所示在光照条件下,植物叶肉细胞中发生的生理过程,请分析回答:
图 5-30
(1)写出图中有关字母所代表的物质:
a_________, b_________, c_________。
(2)图中所示的生理过程,在细胞中的具体进行部位是 _________。
(3)若有 12mol 光反应所产生的 [H],经暗反应生成的 b 完全氧化分解,则有 _________kJ的能量被储存在 ATP 中。
(4)用含 14O 2作原料进行光合作用,一段时间后,检验该植物呼吸作用的产物中含有 14C 的
是 ___________________________。
5.参看图 5-31所示各种呼吸过程示意图,回答下列问题:
可供选项:A.a → b → c B.a → b → d C. a → b → e
(1)高等植物进行的是上面 A 饲 C 中囵种呼吸方式?? ?????????( )
(2)酵母菌在无氧条件下进行的是上面四种呼吸方式??????????? ( )
(3)军酸菌是上面四种呼吸方式???????????????????( )
(4)写出可供选项中 A 的反应方程式:__________________________________
(5)写出可以这项中 B 的反应方程式:__________________________________
(6)写出可供选项中 C 的反应方程式:__________________________________
6. (2000年广东高考试题 ) 把载有新鲜水绵和细菌的临时装片, 置于显微镜载物台上观察。
光线从反光镜反射上来后,可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动,水绵附近细菌的密 度增加。如果在反光镜上方放置一个三棱镜,使 7种不同颜色的光束照射水绵的不同部位, 这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆 (如图 5-32所示) 。请回答:
(1)根据上述实验可以判断这类细菌的异化作用类型是 ________。作出这一判断的依据 是 ________。
(2)放置三棱镜后,细菌聚集成两堆的原因是 ________________________________。 7. (1997年上海高考试题 ) 图 5-33表示大气中氧的浓度对植物组织内 CO 2产生的影响, 请 仔细分析后回答下列问题:
图 5-32
(1)A点表示植物组织释放的 CO 2较多,这些 CO 2是 ________的产物。
(2)由 A 到 B , CO 2的释放量急剧减少,其主要原因是 ________。
(3)由 B 到 C , CO 2的释放量又不断地增加,其主要原因是 ________。
(4)为了有利于贮藏水果,贮藏室的空气中氧浓度应调节到图的哪一点所对应的浓度? ________。采取这一措施的理由是 ________。
图 5-33
参考答案
能力训练一
一、选择题
1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.C 7.A 8.D 9.B 10.B 11.B 12..A 13.C 14.B 15.D 16.C 17.A 18.D 19.D 20.D 21.C 22.B 23.B 24.C 25.A 26.B 27.A 28.CD 29.B 30.C
二、非选择题
1. (1)暗反应 (2)光反应 [H]和 A TP (3) 6 (4)见右图 2. (1) A 相同温度 时, A 的光合速率较高 (2)光强度 温度 (3)光强度 3. (1) B 水生植物光合作用吸 收了水中的 CO 2, 使 pH 值上升 (2) D 水生动物呼吸产生 CO 2, 使 pH 值下降 (3) 对照 4.
(1)光反应 光能 暗反应中合成葡萄糖 (2)暗反应 化学能 (3)呼吸作用 葡萄糖 氧化分解 植物的各项生命活动 第二 第三 (4) 28700 12500 5. (1)有氧 (2) 无氧 (3) 有氧呼吸进行得很慢而无氧呼吸尚被氧气所抑制 (4) B—C 6. (1) 30℃ 17℃ 17℃ 17℃ (2)白天温度高有利于幼苗进行光合作用,合成有机物。幼苗在夜间 只进行呼吸作用,温度高时呼吸作用强烈,有机物消耗多,对生长不利。昼夜温差大,有利 于有机物积累,幼苗生长快。 7. (1)实验步骤②中暗室内用红色安全灯是错误的,应改为绿 色安全灯(此项不改,仅在对照中提到也给分) (2)实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误 的,改为淀粉 (3)未设对照。对照的作法是:a 、装置同题干中的步骤①,但玻璃罩内用 同一种生长状况相同的另一株植物代替干中的植物; 用一杯清水代替N a OH溶液 b 、 将上述 植物及装置放在暗室中饥饿,消耗掉叶片内贮藏有机物,暗室内将有绿色安全灯 c 、重复题 干中步骤③、④ d 、重复改正后的题干中的步骤⑤
能力训练二
一、选择题
1.D 2.C 3.A 4.D 5.D 6.B 7.B 8.D 9.B 10.B 11.D 12.D 13.B 14.B 15.D
16.B 17.C 18.D 19.B 20.A 21.D 22.A 23.C 24.D 25.A 26.D 27.B 28.C 29.B
30.D
二、非选择题
1. (1)生产者 有机物 (2)③ ⑦ ②⑤ (3)分解者 将动植物的尸体、排泄 物和残落物等中的复杂的有机物分解为简单的无机物 (4)CO 2 含碳有机物 2. (1) 叶绿素 吸收光能用于光合作用的光反应 (2)O 2 H 2O (3)氢或[H] 基质 还 原三碳化合物 (4)ATP 色素吸收的光能 (5)ADP A-P~P (6) C 3(三 炭化合物) C 5或五五碳化合物 (7)光反应 基粒片层结构薄膜 暗反应 基质 (8) 供氢 供能 C 3的还原 CO 2的固定 (9) 有机物 3. (1) 叶绿体 基粒片层结构薄膜 (2) 线粒体 叶绿体 光合作用 4. (1) H 2O C 4H 12O 6 CH 3COCOOH (2)叶绿体、细胞质基 质 线 粒 体 (3) 1225 (4) CO 2 5. (1) A (2) C (3) B (4)
C 6H 12O 6+6H2O+6O2?→?
酶 6CO 2+12H2O+能量 (5) C 6H 12O 2?→?酶
2C 3H 5O 3(乳酸) +能量 (6) C 6H 12O 6?→?
酶 2C 2H 6OH (酒精) +2CO2+能量 6. (1)需氧型 水绵光合作用释放氧气 (2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,水绵被红光和蓝蒙光照射的部位光合作用强,释放的氧 多 7. (1)无氧呼吸 (2)氧气增加,无氧呼吸受到抑制 (3) O 2含量增加,有氧呼吸加 强,释放 CO 2量增多 (4) B 有氧呼吸明显降低,册时又抑制无氧呼吸,蔬菜、水果有机
物消耗量最慢。
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