光合作用和呼吸作用(讲义)及其知识点

光合作用和呼吸作用

复习大纲：

（一）比较光合作用和呼吸作用的结构基础；

（二）加深理解光合作用和呼吸作用的过程；

（三）光合作用和呼吸作用的相关计算。

（一）光合作用和呼吸作用的结构基础

1.叶绿体的亚显微结构

（在基质和类囊体的薄膜上分布着许多与光合作用有关的酶）

5—外膜6---内膜7---类囊体8----叶绿体基质

9---叶绿体基粒

(要求学生学会画简略的结构图)

①叶绿体外膜：

外膜的渗透性很大，如核苷、无机磷、蔗糖等许多细胞质中的营养分子可自由进入膜间隙。

②叶绿体内膜：

内外膜间隙约为10~20nm，内膜对通过物质的选择性很强，CO2、O2、Pi、H2O、磷酸甘油酸等可通过内膜，ATP、ADP己糖磷酸，葡萄糖及果糖等够过内膜较慢，蔗糖不可以通过内膜，需要特殊的转运体才可以通过内膜。（联系膜的选择透过性）

③类囊体：

类囊体是单层膜围成的扁平小囊，沿叶绿体的长轴平行排列，膜上有光合色素，又称光合膜。其主要成分是蛋白质和脂类（6:4）。全部类囊体实质上是一个相互贯通的封闭系统。

④基粒：

定义：在叶绿体基质中由许多圆盘状类囊体堆叠而成的摞状结构

特征：叶绿体基粒有许多囊状结构薄膜组成，表面有很多色素，是色素的载体。叶绿体基粒由10-100个类囊体重叠而成，因而又称囊状基粒，基粒和基粒之间有膜片层相连。叶绿体基质中越有40~60个叶绿体基粒。

化学成分：蛋白质，磷脂分子，酶。

④基质：

内膜和类囊体之间的空间，主要成分有：酶，叶绿体DNA,蛋白质合成体系（DNA,RNA,核糖体）

2.线粒体的亚显微结构

在内膜和基质中分布着许多与有氧呼吸有关的酶）

1---外膜2---内膜3---嵴4---线粒体基质

①线粒体外膜

②线粒体内膜

内外膜之间是腔——膜间隙：向内皱褶形成线粒体嵴，大大增大了内膜的的表面积，为生化反应提供更广阔的场所。 内膜上有与呼吸作用有关的酶。 ③线粒体基质

线粒体内膜包裹的是线粒体基质，含有很多蛋白质和脂类，催化三羧酸循环的酶，并且含有DNA,以及蛋白质合成体系，上有与呼吸作用有关的酶。

3.叶绿体和线粒体比较

叶绿体

线粒体

相同点

双层膜；都有基粒和酶；含有DNA ，具有半自主性，RNA ；都能产生ATP ；都是结构和功能的统一体

不同点

分布 仅存在于绿色植物细胞中

绝大部分分布在真核细胞中

形状 棒状、粒状

椭球形或球形 化学组成 DNA 、RNA 、磷脂、蛋白质、色素 DNA 、RNA 、磷脂、蛋白质 结构

叶绿体由叶绿体外被、类囊体和基质3部分组成，叶绿体含有三种不同的膜：外膜、内膜、类囊体薄膜和三种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔

线粒体由内外两层膜封闭，包括外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区隔

增大膜面积的方式 通过类囊体重叠来增大膜面积 通过内膜向内折叠形成嵴 酶和色素的

分布

酶分布在基质和类囊体薄膜上，色素分布在类囊体的薄膜上

酶分布在基质、基粒、内膜上，没有色素

补充：

（1）关于叶绿体和线粒体的起源，现在的主流假说有内共生起源学说，内共生学说认为叶绿体和线粒体分别起源于原始真核细胞内共生的好氧细菌和蓝藻。好氧性细菌被原始真核生物吞噬后，在共生中逐渐演化为线粒体，同样，蓝藻演化为叶绿体。于是叶绿体和线粒体有两层膜。

（二）光合作用和呼吸作用的具体过程 1.光合作用

（1）光合作用过程图

总反应式：CO 2+H 2O

（2）光合作用的光反应和暗反应

光反应

暗反应 场所 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质中 条件 光照、光合色素、酶 多种酶

物质变化

水分解为[H]和O 2 , ADP 和Pi 生成ATP

② CO 2的固定：CO 2和植物体内的C 5结合

形成C 3

②C

3的还原：在有关酶的催化作用下，C 3接受ATP 水解释放的能量并被[H]还原，形成葡萄糖和C 5

能量变化

光能转变为ATP 中活跃的化学能

ATP 中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能

涉及的化学式

H 2O[H]+O 2 ,

ADP+Pi+能量ATP

CO 2+C 5C 3 C 3+ [H] (CH 2O) ATP+能量ADP+Pi

元素来源去向 H 218O→18O 2

14

CO 2→14C 3→(14CH 2O)

联系

光反应为暗反应提供ATP 、[H]、NADPH ； 暗反应为光反应提供ADP 、Pi 和NADPH +

（3）影响光合作用强度的因素 ①温度

光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。不同的植物有不同的最适温度范围。 A 点为光合作用所需酶的最适温度。

②光照强度

1．Ａ点：只进行呼吸作用（呼吸强度）；B 点：光合作用等于呼吸作用（光补偿点）；C 点：光照增强光合速率不再增强（光饱和点）。 2．线段AB （不包括A 、B 两点）：呼吸作用＞光合作用；线段BC （不包括Ｂ点）：光合作用＞呼吸作用。

③ CO 2浓度

a 点：呼吸作用产生的CO 2

b 点：CO 2的补偿点

c 点：CO 2的饱和点

a ～

b ：CO 2太低，植物消耗光合产物

b～c：随CO2的浓度增加，光合作用强度增强

c～d：CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变

d～e：CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用

④多因子

P点时，限制光合速率的因素为横坐标所表示的

因子，随着的不断加强，光合速率不断提高；

当到Q点时，横坐标所表示的因子，不再影响光

合速率，要想提高光合速率，可适当提高图示的

其他因子。

例题

【例1】左图表示植物有关生理作用与环境因素的关系，请回答：

1.B点叶肉细胞中产生ATP的细胞器有线粒体、叶绿体。

2. AC段限制光合作用的主要因素是光照强度。

3.ED段Ⅲ和Ⅰ对比，限制光合作用的主要因素是温度。

Ⅲ和Ⅱ对比，限制光合作用的主要因素是CO2浓度。

【例2】下列有关光合作用的叙述，正确的一组是（D）

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.①③B．①②⑤

C.③④D．②④⑤

【例3】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）

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

【例4】下图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之比（ C ）

A．1∶2 B．2∶1