白天有机酸脱羧释放CO2用于光合作用
光合2
(一) C３途径的反应过程
1.过程 整个循环如图所示， 由RuBP，（核酮糖-1，5二磷酸，是CO2的接收体） 开始至RuBP再生结束，共 有14步反应，均在叶绿体 的基质中进行。 全过程分为羧化、还 原、再生3个阶段。
一分子C02固定需要消耗2分子 NADPH和3分子ATP
(1) 羧化阶段
进入叶绿体的CO2与受体RuBP结合，并水解产生PGA的 反应过程。 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)具有双 重功能，既能使RuBP与CO2 起羧化反应，推动C3 碳循环， 又能使RuBP与O2起加氧反应而引起C2氧化循环即光呼吸。 羧化阶段分两步进行，即羧化和水解：
还原或转氨
C4 植物光合碳代谢的基本反应
PEPC.（PEP羧化酶）; PPDK.丙酮酸磷酸二激酶
1.羧化阶段
由PEPC催化叶肉细胞中的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 与HCO3-羧化，形成OAA。 空气中的CO2 进入叶肉细胞后先由碳酸酐酶 (CA) 转化为HCO－3， HCO－3被PEP固定在OAA的C4羧基上。 CO2 +H2O CA HCO－3 + H+
2.光调节作用
光除了通过光反应对CO2 同化提供同化力外，还调节 光合酶的活性。光下酶活性 提高，暗中活性降低或丧失。 C3循环中的Rubisco、 GAPDH,FBPase,SBPase,Ru5PK 都是光调节酶(图中打圈处)。
(1)核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)； (3)NADP-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH) (6)果糖-1,6-二磷酸(酯)酶(FBPase) (9)景天庚酮糖1,7-二磷酸(酯)酶(SBPase) (14)核酮糖-5-磷酸激酶(Ru5PK)
磷酸化 3-磷酸甘油酸激酶
高考生物高频考点：1.光合作用与细胞呼吸的综合应用
(1)白天叶肉细胞产生 ATP 的场所有__________________。光合 作 用 所 需 的 CO2 来 源 于 苹 果 酸 脱 羧 和 ________________ 释放 的 CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方 式 ， 这 种 方 式 既 能 防 止 ________________________ ， 又 能 保 证 ______________正常进行。
5．自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析 (1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线(a 点温度最低)。
①开始进行光合作用的点：b。 ②光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。 ③开始积累有机物的点：c。 ④有机物积累量最大的点：e。
(2)密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线。
①光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。 ②该植物一昼夜表现为生长，其原因是 I 点 CO2 浓度低于 A 点 CO2 浓度，说明一昼夜密闭容器中 CO2 浓度减小，即植物光合作用> 呼吸作用，植物生长。
2．(2021·北京卷)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时 间后，测定 HT 植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下 的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
B 解析：光合速率＝光照后与暗处理前重量变化＋2×暗处理 后重量变化，经过计算可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃、30 ℃的光合 速率依次是：3＋1＋1＝5(mg/h)、3＋2＋2＝7(mg/h)、3＋3＋3＝ 9(mg/h)、1＋1＋1＝3(mg/h)，故给出的实验条件下 29 ℃时光合速 率最快，植物光合作用的最适温度是 29 ℃，A、D 错误；结合表中 数据可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃、30 ℃的呼吸速率依次是：1 mg/h、 2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，故 29 ℃时植物呼吸速率最快，植物呼 吸作用消耗有机物最多，B 正确；净光合速率＝光照后与暗处理前重 量变化＋暗处理后重量变化，经过计算可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃ 的净光合速率依次是：4 mg/h、5 mg/h 和 6 mg/h，C 错误。
植物生理学课后复习思考题.
离子通道:细胞膜中一类具有选择性功能的横跨膜两侧的孔道蛋白。
原初主动运转:把H+-ATP酶“泵”出H+的过程, 产生△μH+或质子动力的过程。
次级主动运转:以△μH+或质子动力作为驱动力的离子运转生理碱性盐：根系吸收阴离子多于阳离子而使介质变成碱性的盐类天线色素：大多数的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素以及藻胆素不能参与光化学反应原初反应：从光合色素分子受光激发，到引起第一个光化学反应为止的过程。
红降现象：当光的波长大于680nm时，但光合量子产额急剧下降的现象爱默生增益效应：在长波红光之外再加上较短波长的光促进光和效率的现象光合链：指定位在光合膜上的，由多个电子传递体组成的电子传递的总轨道光合磷酸化：指光下在叶绿体(或载色体)中发生的由ADP与Pi合成ATP的反应卡尔文循环：卡尔文等人探明了光合作用中从CO２到葡萄糖的一系列反应步骤，推导出一个光合碳同化的循环途径，这条途径被称为卡尔文循环C３途径：C３途径亦即卡尔文循环，由于这条光合碳同化途径中CO２固定后形成的最初产物PGA为三碳化合物，所以叫做C3途径C３植物：只具有C３途径的植物C4途径：C4途径亦称哈奇和斯莱克途径，由于这条光合碳同化途径中CO２固定后首先形成四个C的草酰乙酸由此的一个C同化途径C4植物：具有C4途径的植物景天科酸代谢途径：夜间固定CO2产生有机酸，白天有机酸脱羧释放CO2，用于光合作用，与有机酸合成日变化有关的光合碳代谢途径CAM植物：具有景天科酸代谢途径的植物。
光呼吸：指植物的绿色组织以光合作用的中间产物为底物而发生的吸收氧气、释放二氧化碳的过程，由于此过程只在光照下发生，故称为光呼吸光补偿点：当到达某一光强时，叶片的光合速率等于呼吸速率，即CO2吸收量等于CO2释放量，表观光合速率为零，这时的光强称为光补偿点。
光饱和点：当达到某一光强时，光合速率就不再增加，而呈现光饱和现象。
开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点。
高考知识能力提升专题2 光合作用景天酸代谢(CAM)途径
高考知识能力提升专题2 光合作用景天酸代谢（CAM）途径1.光合作用CAM途径基本定义景天属植物是一大类肉质植物，景天酸代谢(crassulacean acid metabolism，CAM)首先就是在这类植物中发现。
景天属植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸（C4）中，白天苹果酸分解释放CO2参与光合作用。
2.光合作用CAM途径过程图解3.光合作用CAM途径过程解读（1）羧化夜晚气孔开放，吸进CO2，在PEP羧激酶作用下，与PEP结合，形成草酰乙酸（OAA）；（2）还原草酰乙酸（OAA）被还原氢（NADH）还原后转变为苹果酸（C4），积累于液泡中；（3）脱羧白天气孔关闭，液泡中的苹果酸便运到胞质溶胶，在NADP-苹果酸酶作用下，氧化脱羧生成丙酮酸，放出CO2。
CO2参与卡尔文循环，形成淀粉等。
丙酮酸转化生成淀粉等；（4）再生夜晚淀粉分解产生的丙糖磷酸通过糖酵解过程，形成PEP，再进一步循环。
4. C3、C4、CAM途径比较【典例2】（2021·辽宁抚顺·高三）以景天科植物为代表的多种植物，其体内具有特殊的CO2固定方式，即CAM途径又称为景天酸代谢途径。
其过程为：夜晚气孔开放，在PEP羧化酶等酶催化作用下，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸内，储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸从液泡中运出并释放CO2，为叶绿体提供光合作用的原料。
具体过程如下图所示，请据图回答下列问题：（1）此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物，原因是________________。
（2）白天进行光合作用所需CO2的来源是_____________，CO2在卡尔文循环中首先被固定为______。
（3）白天叶肉细胞产生ATP的部位是____________。
（4）具有景天酸代谢过程的植物通过改变其代谢途径以适应特殊环境，这种特殊环境最可能是__________。
此途径可以使植物在白天__________________，从而保证其生命活动能够正常进行。
前沿热点1 光呼吸与光抑制 C4植物(C4途径)、景天科植物(CAM途径)以及蓝细菌的CO2浓缩机制
光呼吸与光抑制C4植物(C4途径)、景天科植物(CAM途径)以及蓝细菌的CO2浓缩机制))1．光呼吸光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。
在暗反应中，Rubisco 酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。
光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。
过程如图所示：2．光抑制当光照过强，植物吸收的光能超过植物所需时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。
强光条件下，一方面因NADP＋不足使电子传递给O2形成O－12；另一方面会导致还原态电子积累，形成三线态叶绿素(3chl)，3chl与O2反应生成单线1O2。
O－12和1O2都非常活泼，如不及时清除，会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心(参与光反应的色素－蛋白质复合体)的D1蛋白，从而损伤光合结构。
造成光抑制的主要原因是植物抗逆性太弱。
光照强度过大对植物形成的抗逆机制不能很好地适应，这时就会造成植物耐受能力的缺失，进而使其出现光抑制现象。
另外，如低温、高温和干旱等同时存在时，光抑制加剧。
在进行种植时，要注意植物需要光照适度，不能使植物长时间地受到过强的光照，否则容易造成光抑制，引起植物生长变形和生长缓慢等现象，影响植物的观赏效果。
另外，在营养投放时也要谨慎，以免给植物造成营养抑制。
3．C4植物(C4途径)的CO2浓缩机制(1)玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。
(2)C4植物叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。
(3)在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。
这时，C4植物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．景天科植物(CAM途径)的CO2浓缩机制(1)仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。
高考生物专题复习《细胞呼吸》真题练习含答案
高考生物专题复习《细胞呼吸》真题练习含答案1.（2021·6月浙江月选考）需氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是（） A.在细胞溶胶中，参与糖酵解过程B.与丙酮酸反应，生成CO2 C.进入柠檬酸循环，形成少量ATPD.电子传递链中，接受氢和电子生成H2O 【答案】D【解析】需要呼吸基础知识，氧在电子传递链（第三阶段）中，接受氢和电子生成H2O 2．（2021·1月浙江选考）苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。
下列叙述正确的是（）A．呼吸作用增强，果实内乳酸含量上升B．呼吸作用减弱，糖酵解产生的CO2减少C．用乙烯合成抑制剂处理，可延缓呼吸跃变现象的出现D．果实贮藏在低温条件下，可使呼吸跃变提前发生【答案】C【分析】乙烯能促进果实成熟和衰老；糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，该过程1 个葡萄糖分子被分解成2 个含3 个碳原子的化合物分子，并释放出少量能量，形成少量ATP。
【详解】A、苹果果实细胞无氧呼吸不产生乳酸，产生的是酒精和二氧化碳，A错误；\B、糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，在糖酵解的过程中，1 个葡萄糖分子被分解成2 个含3 个碳原子的化合物分子，分解过程中释放出少量能量，形成少量ATP，故糖酵解过程中没有CO2产生，B错误；C、乙烯能促进果实成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制剂处理，可延缓细胞衰老，从而延缓呼吸跃变现象的出现，C正确；D、果实贮藏在低温条件下，酶的活性比较低，细胞更不容易衰老，能延缓呼吸跃变现象的出现，D错误。
故选C。
3．（2021·广东高考真题）秸杆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料，生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并探究细胞呼吸（如图）。
下列叙述正确的是（）A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量【答案】D【分析】图示为探究酵母菌进行无氧呼吸的装置示意图。
植物生理名词解释
自由水—-在植物体内距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。
束缚水—-被原生质胶体吸附不易流动的水水孔蛋白：在植物细胞质膜和液泡膜上的膜内蛋白，分子量在25~30KD，其多肽链穿越膜并形成孔道，特异的允许水分子通过，具有高效转运水分子的功能。
渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。
对于水溶液而言，是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。
水势：相同温度下一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差称为水势。
把纯水的水势定义为零，溶液的水势值则是负值。
水的偏摩尔体积:在恒温恒压下，向一足够大的某一溶液中加入1mol物质，引起体系体积的变化量；也可以说是在恒温恒压下，1mol某组分在体系中所体现出来的体积。
渗透势：溶液中固溶质颗粒的存在而引起的水势降低的值。
压力势：植物细胞中由于静水质的存在而引起的水势增加的值。
衬质势：由于衬质(表面能吸附水分的物质，如纤维素、蛋白质、淀粉等)的存在而使体系水势降低的数值。
根压：植物根系生理活动由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力，促使液流从根部上升。
蒸腾作用：水分通过植物体表面（主要是叶片）以气体状态从体内散失到体外蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。
蒸腾比率：光合作用同化每摩尔CO2所需蒸腾散失的水的摩尔数。
内聚力学说：以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。
水分临界期：植物在生命周期中，对缺水最敏感、最易受害的时期。
离子通道：是细胞膜中由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。
载体运输. 膜运输蛋白的特定部位与某种物质结合，然后变构，将物质运到膜的另一侧后释放，又恢复原来构象。
单向运输载体：能催化分子或离子单方向地顺着电化学势梯度跨质膜运输。
同向运输器：指运输器与质膜外的H结合的同时，又与另一分子或离子结合，同一方向运输。
反向运输器：指运输器与质膜外侧的H结合的同时，又与质膜内侧的分子或离子结合，两者朝相反的方向运输。
光合作用光反应暗反应能量转换-科学
CO2放出(C3植物)；从能量角度看，每释放1分子CO2需消耗6.8个ATP
，3个NADPH和2个高能电子，显然，光呼吸是一种浪费。那么，在长 期的进化历程中光呼吸为什么未被消除掉?
第二节 碳同化
(三) C4循环
至今已知道，被子植物中有20多个科约近2000种植物按C4途径固绿体和光和色素 第二节 碳同化 第三节 光能利用率与作物生产
第三节 光能利用率与作物生产 （一）光能利用率
通常把植物光合作用所积累的有机物中所含的化学能占光能投入量的 百分比作为光能利用率。
第三节 光能利用率与作物生产 （一）光能利用率
实际的光能利用率低鱼理论值的原因： 一是漏光损失，作物生长初期植株小，叶面积不足，日光的大部 分直射于地面而损失。 二是环境条件不适，作物在生长期间，经常会遇到不适于作物生 长与进行光合的逆境
(一)叶绿体的发育、形态及分布
2.形态 高等植物的叶绿体大多呈扁平椭圆形，每个细胞中叶绿体的 大小与数目依植物种类、组织类型以及发育阶段而异。 3.分布 叶肉细胞中的叶绿体较多分布在与空气接触的质膜旁，在与 非绿色细胞(如表皮细胞和维管束细胞)相邻处，通常见不到叶绿体。
4.运动 叶绿体在细胞中不仅可随原生质环流运动，而且可随光照的 方向和强度而运动。
第一节 叶绿体和光和色素
(二)叶绿体的基本结构
叶绿体是由叶绿体被膜、基质和类囊体三部分组成
第一节 叶绿体和光和色素
(三)光合色素的种类
第一节 叶绿体和光和色素
（四）光合色素的吸收光谱
主要光合色素的吸收光谱 1，细菌叶绿素a；2，叶绿素a；3，叶绿素b；4，藻胆红素；5，β-类胡萝卜素
第一节 叶绿体和光和色素
（五）叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系
植物生理第3章光合答案
参考答案：一. 填空题1. CO2，H2 O2. 20~100（或200 ），40~60，10~50 （或100 ）3. 卟啉，水，叶醇，脂5. -CH3，CHO6. 长光，短光7. 光，温度，水分，矿质营养8. 原初反应，电子传递与光合磷酸化，碳素同化作用9. 光，暗，光能向活跃化学能，活跃化学能向稳定化学能10. 表观光合速率，呼吸速率11. 100 ，外，P 700 ，175 ，内，P 68012. 原初反应，电子传递与光合磷酸化，碳素同化作用13. 光能的吸收，传递，光能转变成电能，类囊体膜14. 原初反应15. 非环式光合磷酸化，环式光合磷酸化，假环式光合磷酸化，非环式光合磷酸化16. C3，C4，PEP，PEP 羧化酶，草酰乙酸，叶肉，RuBP，RuBP羧化酶，3 –磷酸甘油酸，叶肉17. H2O18. 卡尔文，同位素示踪，纸谱色层分析19. 反应中心色素分子，原初电子供体，原初电子受体20. P 700，P 68021. 700nm ，680nm22. 2，3，12，1823. ATP，NADPH24. H2O，NADP+25.原初反应，电子传递与光合磷酸化，ATP，NADPH，O2，类囊体膜26. RuBP 羧化酶，NADP –磷酸甘油醛脱氢酶，FBP 磷酸酯酶，SBP 磷酸酯酶，Ru5P 激酶27. CAM，C3，夜间气孔张开，夜间有机酸含量高28. 50 μmol/mol 左右，0~5 μm ol/mol，PEP 羧化酶对CO2的亲和能力强29. CO2，液泡，CO230. 叶肉，维管束鞘31. PEP，CO2，OAA，RuBP，CO2，PGA32. 乙醇酸，葡萄糖，叶绿体，过氧化体，线粒体，线粒体33. 乙醇酸，RuBP 加氧34. RuBP 羧化酶-加氧酶（Rubisco），羧化，加氧35. 叶绿体，叶绿体，过氧化体，叶绿体，线粒体36. 卡尔文，米切尔，爱默生，明希37. C3，C4，CAM代谢途径，C3，糖38. 小麦，大豆，棉花，玉米，甘蔗，高粱39. CO2 /O2比值高，CO2 /O2比值低40. 光照，温度，水分，CO2，矿质营养41. 光反应不能利用全部光能，暗反应跟不上42. H2O 被氧化到O2水平，CO2被还原到糖的水平，同时伴有光能的吸收、转换与贮存43. 反应中心，聚光（天线）44. 叶绿体，细胞质45. 维管素鞘，叶肉46. 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 、叶绿素b47. 褐色、去镁叶绿素、翠绿色、铜代叶绿素48. 保护叶绿素不被破坏49. 流速、体积50. 气体流速、叶室温度、叶面积51. 光合速率、呼吸速率、光呼吸速率、光补偿点、光饱和点、或CO2 补偿点、CO2饱和点、表观量子产额）52. 苯、胡萝卜素、叶黄素、乙醇、皂化的叶绿素a 、皂化的叶绿素b53. 密闭式、气封式、夹心式54. 红，绿四、选择题1（4）2（3）3（2）4（4）5（2）6（2）7.（1）8.（4）9.（1）10.（3）11.（3）12.（3）13.（2）14.（3）15.（3）16.（1）17.（3）18.（1）19.（1）20.（1）21.（2）22.（3）23.（3）五、是非题1. ×2. √3. ×4. √5. ×6. ×7. ×8. ×9. × 10. √ 11. √ 12. √ 13. √ 14. × 15. × 16. × 17. × 18. × 19. × 20. √ 21. × 22. × 23. × 24. × 25. × 26. × 27. √ 28. √六问答：1. 答：光合色素分子的激发态电子，未被电子受体所接受，其电子从第一单线态回到基态时所发射的光称荧光。
光合碳同化
（放射性同位素示踪和双向纸层析技术）
• 由于这个循环中CO2的受体是核酮糖二磷酸， 故又称为还原戊糖磷酸途径（RPPP）。
卡尔文循环大致可分为三个阶段： ※羧化阶段 ※还原阶段 ※再生阶段
C3途径的反应过程
（一）羧化阶段：
C4途径的反应过程
• C4途径中的反应虽因植物种类不同而有差 异，但基本上可分为： ※羧化 ※还原或转氨 ※脱羧 ※底物再生
• 根据植物所形成的C4二羧酸的种类以及脱 羧反应参与的酶类，又可把C4途径分为三 种亚类型：①依赖NADP的苹果酸酶(NADP malic enzyme)的苹果酸型(NADP-ME型)； ②依赖NAD的苹果酸酶(NAD malic enzyme) 的天冬氨酸型(NAD-ME型)；③具有PEP羧 激酶(PEP carboxykinase)的天冬氨酸型 (PCK型)。
三 CAM途径
（一）CAM在植物界的分布与特征 景天科等植物有一个很特殊的CO2
同化方式：夜间固定CO2产生有机酸， 白天有机酸脱羧释放CO2，用于光合作 用，这样的与有机酸合成日变化有关的 光合碳代谢途径称为CAM途径。
主要分布在景天科、仙人掌科、兰 科、凤梨科、大戟科、番杏科、百合科、 石蒜科等植物中
C4
途 径 的 三 种 类 型
还原或转氨阶段：形成4C酸
脱羧阶段：
C4酸脱羧形成CO2， CO2通过卡尔文循环还 原为糖类
底物再生阶段：
C4酸脱羧形成的C3酸再运回叶肉细胞形成Ｐ ＥＰ
Ｐｙｔ
ＰＥＰ
焦磷酸
Ｃ４途径的总结：
（１）Ｃ４途径ＣＯ２的受体：ＰＥＰ （２）催化反应的酶：ＰＥＰＣ （３）羧化作用的最初产物：ＯＡＡ （４）Ｃ４途径涉及两种类型的细胞 （５）Ｃ４途径不能形成碳水化合物 （６）Ｃ４植物固定ＣＯ２是有两个羧 化反应 （７）Ｃ４植物固定１个CO2消耗 5ATP、2NADPH2
必刷9 光合作用和细胞呼吸的测定和分析及实验探究-2023年高考生物总复习高频考点+必刷题(解析版)
(2)在种子萌发过程中的12～30 h之间，细胞呼吸的产物是____________和CO2。若种子萌发过程中缺氧，将导致种子萌发速度变慢甚至死亡，原因是__________________________
3．(2019·全国Ⅱ，31)回答下列与生态系统相关的问题：
(1)在森林生态系统中，生产者的能量来自于__________，生产者的能量可以直接流向______________________(答出2点即可)。
(2)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题：
必刷09 光合作用和呼吸作用
的测定和分析及实验探究
高考试题
1.（2021年全国统一高考全国乙卷·7）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
【答案】(1)细胞质基质和线粒体 君子兰在温度为T1、光照适宜的条件下，2小时内释放O2的量(或君子兰在温度为T1、光照适宜的条件下的净光合速率) (2)E>H>F
(3)大于 C/(C－B)或－C/(B－C)
第三章 光合作用--暗反应-C4
C4能量
C 4 植物同化 CO 2 消耗的能量比 C ３ 植物多，也可以说这个
“ CO 2 泵”是要由 ATP 来开动的，故在光强及温度较低的情 况下，其光合效率还低于 C ３植物。可见 C 4途径是植物光合 碳同化对热带环境的一种适应方式。
PEP底物再生要消耗2个ATP，这使得C4植物同 化1个CO2需消耗5个ATP与2个NADPH。
丙酮酸 MAL或ASP
PEP
丙酮酸
维管束鞘细胞
C4途径的三种亚类型
根据植物所形成的初期C4二羧酸的种类以及脱羧反应参与的酶 类，可把C4途径分为三种亚类型：
(1) 依赖NADP的苹果酸酶(NADP malic enzyme)的苹果酸型 (NADP-ME型)； 甘蔗、玉米、谷子、高粱；地锦、半子莲、地肤
(3)再生阶段
5GAP+3ATP+2H2O→→→3RuBP+3ADP+2Pi+3H+ 这里包括形成磷酸化的 3,4,5,6 和7 碳糖的一系列反应。 最后由核酮糖 -5- 磷酸激酶 (Ru5PK) 催化，消耗 1 分子 ATP，再形成RuBP。
C3途径的总反应式
3CO2+5H2O+9ATP+6NADPH→GAP+9ADP+8Pi+6NADP++3H+
• C3途径 (C3 pathway)－卡尔文循环 • C4途径 (C4 pathway) • CAM (Crassulacean acid metablism) 途径
C3途径学习导图—讲故事
故事概况 故事背景 C3途径 发生地点 特点 发生时间
故事主角
C3途径的发现
1946年 美国 M. Calvin and B. Benson
浅析不同波长的光对植物光合作用的影响
浅析不同波长的光对植物光合作用的影响作者：王羽鹏来源：《活力》2015年第09期植物中叶绿体主要激素是叶绿素和类胡萝卜素，分别主要吸收红光区和蓝紫光区进行光合作用。
具体光合作用过程及其原理：对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们将利用阳光的能量来进行光合作用，以获得生长发育必需的养分。
叶绿体在阳光的作用下，把经由气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为葡萄糖，同时释放氧气。
光合作用可分为光反应和暗反应：（一）光反应条件：光，色素，光反应酶场所：囊状结构薄膜上影响因素：光强度，水分供给叶绿素a，b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子，作为能量，将从水分子光解光程中得到电子不断传递，最后传递给辅酶NADP。
而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。
而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP带走。
一分子NADP可携带两个氢离子。
这个NADPH+H离子则在暗反应里面充当还原剂的作用。
（二）暗反应（碳反应）条件：无光也可，暗反应酶场所：叶绿体基质影响因素：温度，二氧化碳浓度过程：不同的植物，暗反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。
这是植物对环境的适应的结果。
暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型。
（三）光暗反映的有关化学方程式H20→2H+ 1/2O2（水的光解）NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（递氢）ADP+Pi→ATP （递能）CO2+C5化合物→C3化合物（二氧化碳的固定）C3化合物→（CH2O）+ C5化合物（有机物的生成或称为C3的还原）ATP→ADP+PI（耗能）能量转化过程：光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（糖类即淀粉的合成）（一）光合色素和电子传递链组分1.光合色素。
光合碳同化途径
光合碳同化途径
光合碳同化途径主要包含三种类型，即C3途径、C4途径和CAM 途径。
C3途径（也称为卡尔文循环）是最基本的碳固定途径，其过程包括羧化、还原和更新三个阶段。
在羧化阶段，CO2的受体是RuBP，它通过RuBP羧化酶将CO2转化为PGA（磷酸甘油酸）。
在还原阶段，消耗同化力将碳固定为糖类。
在更新阶段，形成新的RuBP。
C4途径包括羧化、转变、脱羧和再生四个阶段。
在羧化阶段，CO2的受体是PEP（磷酸烯醇式丙酮酸），它通过PEP羧化酶将CO2转化为OAA（氧乙酰丙酸）。
在转变阶段，OAA被转变为其他的有机酸，例如苹果酸或天冬氨酸。
在脱羧阶段，这些有机酸释放CO2并通过卡尔文循环被还原为糖类。
在再生阶段，PEP的再生完成。
CAM途径是一种在干旱和半干旱地区常见的光合作用类型，其特点是夜间吸收CO2并固定为有机酸，然后在白天脱羧释放CO2并通过卡尔文循环被还原为糖类。
以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议查阅植物学相关书籍或文献。
植物的光合作用——碳同化
③再生阶段
指由甘油醛-3-磷酸消耗1分子ATP，重新形成RuBP
2.C3途径的总反应式
3CO2+5H2O+9ATP+6NADPH→GAP+9ADP +8Pi+6NADP++3H+
（二）C4 途 径
澳大利亚的哈奇和斯莱克(C.R.Slack) 于70年 代初提出了C4-双羧酸途径，简称C4途径或 Hatch-Slack途径。 C4植物约300多种，禾本科最多，莎草种， 菊科，苋科，藜科等也有，农作物中，只玉 米、高粱、甘蔗、黍和粟属于C4植物。
• 其中C3途径是最基本的CO2同化途径，存在于所 有的植物。 C4途径和景天酸代谢途径是附加途 径，它们的作用是固定CO2，并把所固定的CO2 转运给C3途径。
四碳二羧酸途径 景天酸代谢途径
CO2
CO2
光合碳 还原循环
CO2
糖
四碳二羧酸途径存在于C4植物 景天酸代谢途径存在于CAM植物。
（一）C3途径
剑麻
龙舌兰
落地生根
绯牡丹
芦荟
昙花
CAM植物-瓦松属
瓦松属1
多肉质植物
鸡冠掌
静夜
红司
锦晃星
景天科等植物有一个很特殊的CO2同化方式：夜间固定CO2 产生有机酸，白天有机酸脱羧释放CO2，用于光合作用， 称为CAM 途径。 （同一空间、不同时间）
景天科酸代谢途径
（1） PEP羧化酶（2）苹果酸脱氢酶（3） NADP+— 苹果酸酶
光呼吸需在光下进行，而一般的呼吸作用，光下 与暗中都能进行，所以相对光呼吸而言，一般的 呼吸作用被称作“暗呼吸” 。 另外光呼吸速率也要比“暗呼吸”速率高3～5倍。 光呼吸主要存在于C3植物中，光呼吸中消耗ATP 和还原型辅酶（NADH ）。
《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案
《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案一、名词解释1.光合作用(photosynthesis)：通常是指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
从广义上讲，光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
2. 光合午休现象：指植物的光合速率在中午前后下降的现象。
引起光合"午休"的主要因素是大气干旱和土壤干旱。
另外，中午及午后的强光、高温、低CO2浓度等条件也会使光合速率在中午或午后降低。
3.希尔反应(Hill reaction)：希尔(Robert.Hill)发现在分离的叶绿体(实际是被膜破裂的叶绿体)悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使水分解而释放氧气，这个反应称为希尔反应(Hill reaction) 。
其中的电子受体被称为希尔氧化剂(Hill oxidant)。
4. 荧光(fluorescence)和磷光(phosphorescence)现象：激发态的叶绿素分子回到基态时，可以光子形式释放能量。
处在第一单线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为荧光，而处在三线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为磷光。
5. 天线色素(antenna pigment)：又称聚(集)光色素(light harvesting pigment)，指在光合作用中起吸收和传递光能作用的色素分子，它们本身没有光化学活性。
6. 光合色素：指参与光合作用中光能的吸收、传递和原初反应的各种色素。
包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素。
可分为聚光色素与作用中心色素两类。
7. 光合作用中心：指在叶绿素或载色体中，进行光合作用原初反应的最基本色素蛋白结构，至少包括一个光能转换色素分子、一个原初电子受体和一个原初电子供体。
8. 光合单位(photosynthetic unit)：最初是指释放1个O２分子所需要的叶绿素数目，测定值为2500chl/O ２。
若以吸收1个光量子计算，光合单位为300个叶绿素分子；若以传递1个电子计算，光合单位为600个叶绿素分子。
景天科植物A有一个很特殊的CO2同化方式
景天科植物A有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中(如图一所示)；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用(如图二所示)。
十字花科植物B的CO2同化过程如图三所示，请回答下列问题：
(1)在叶绿体中，吸收光能的色素分布在_______的薄膜上；可以用_______提取叶绿体中的色素；研磨时，加入CaCO3的目的是________。
(2)植物A夜晚能吸收CO2，却不能合成(CH2O)的原因是__________；白天植物A进行光合作用所需的CO2的来源有_________。
(3)在上午10：00点时，突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内，植物A和植物B细胞中C3含量的变化分别是______________。
(4)植物A气孔开闭的特点与其生活环境是相适应的，推测植物A生活环境最可能是_____________。
(5)将植物B放入密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘成下图的曲线。
其中A～B段CO2相对含量升高是因为________，影响B～D段CO2相对含量下降的主要环境因素是___________，在一天当中，植物B有机物积累量最多是在曲线的_______点。
(1)类囊体无水乙醇防止研磨时色素分子被破坏
(2)没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供所需的ATP、[H]苹果酸经脱羧作用释放的和呼吸作用产生的
(3)植物A基本不变，植物B下降
(4)炎热干旱
(5)植物的细胞呼吸速率大于光合作用速率光照强度F。
CAM途径的特征及在植物界的分布特征
光补偿点和光饱和点不是固定的,随其它环境条件而
变化。如: C3植物当CO2浓度增高时，光饱和点 ,
光补偿点 ；温度升高时，光补偿点
。
光合作用也与光质有关。太阳辐射中，只有可见光 能被光合作用利用。可见光中，在红光（600700nm）和蓝光（400－500nm）的光为植物光合有 效光，与叶绿体色素吸收光谱一致。蓝光除作为光
C3植物多分布在温带地区，而C4植物多分布在热带亚热 带地区，CAM植物则主要分布在干旱沙漠地区。
不同代谢途径不是绝对分开，某些植物属于C3-C4中间植 物。
解剖结构：都有含叶绿体的BSC层，但壁不如C4植物厚。 CO2补偿点、光呼吸:介于二者之间。
羧化酶分布：PEPC和Rubisco在两种细胞中都有。
叶片光合速率对细胞间隙CO2浓度响应 示意图。C: CO2补偿点; n:空气浓度下 细胞间隙CO2浓度；S:CO2饱和点；Pm:
最大光合速率；CE:羧化效率； OA:总
CAM途呼径的吸特布征速特及征率在植。物界的分
C3植物与C4植物的CO2-光合曲线比较
C4植物: CO2补偿点低（5μl-l0μl.L-1）,羧化效率高, CO2饱和点低，在大气CO2浓度350μl·L-1下，能达到饱和.
日间在酯酶作用下去磷酸化，对苹果酸敏感，活性被苹
果酸抑制。这样就避免了苹果酸脱羧和PEP羧化的无效
循环。
CAM途径的特征及在植物界的分 布特征
C3 C4 CAM 植 物 光 合 特 性 的 比 较
特性 代表植物
叶片解剖结构
叶绿素a/b 碳同化途径
CO2受体
催化CO2羧化反应 的酶活性
光合初产物 光呼吸 光合最适温（℃） 光饱和点 CO2补偿点 （ l·L－1） 光合速率
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酶的催化作用机理
• 酶可以降低活化一个反应所需要的能量
➢ 化学键 能障 活化能
• 酶与底物结合降低反应的活化能
➢ 酶 + 底物 酶-底物复合物 酶 + 产物
E + S E-S
E+ P
• 酶的特异性（专一性）
➢ 特殊的三维空间结构和构象 ➢ 酶的活性位点或酶的活性中心 ➢ 钥匙和锁 诱导契合 ➢ 酶的活性位点“柔性学说”
ATP+E-LH ELH2-AMP + Pi
ELH2-AMP+O2 E-P+CO2+h
二、酶
酶是具有催化作用的蛋白质
➢ 热力学原理只能帮助我们预测一个反应能否发 生，却不能告诉我们反应的速度有多快
➢ 酶是细胞产生的可调节化学反应速度的催化剂 ➢ 绝大多数的酶都是蛋白质 ➢ 酶在常温、常压、中性pH的温和条件下具有很
➢ 快跑，细胞将葡萄糖分解成乳酸和二氧化碳
ATP的产生和应用
➢ 贮藏在葡萄糖等食物分子中 的化学能经细胞呼吸释放， 以高能磷酸键的形式贮藏在 ATP分子中
➢ 葡萄糖中大约40%50%的能量 被转化贮藏在ATP中，而汽车 发动机只有15%25%转化为动 能，细胞呼吸的产能效率高
ATP的产生和应用
➢ 在生物体中，ATP不断地消耗和再生，维持着生命 的高度有序状态
➢ 细胞自行调节其代谢的一 种机制
➢ 维持细胞稳态的重要机制
三、细胞呼吸
1 概念：
呼吸作用是指生物从周围空气中吸入氧气，又
向其中呼出二氧化碳的过程。是一种气体交换。
细胞呼吸指细胞在有氧条件下从食物分子（主
要是葡萄糖）中获得能量的过程。
2 细胞呼吸产生能量
➢ 细胞呼吸是生物体获得能量的主要 代谢途径
➢ 动物细胞呼吸的“燃料”
ATP和ADP分子的相互转换
体重70kg的男子不同活动时所需要的能量（kj/h)
活动
静坐
站立，放 松
快打字
步行 （4.2km/h)
做木工
能量 419 440 586 837 1004
活动
锯木头
游泳
跑步 （5.3km/h)
快步 （5.3km/h)
上楼梯
能量 2010 2093 2387 2722 4605
➢ 宇宙的能量是一个常数， 能量可以不断被转化和转 移，但不可能被创造，也 不可能被消灭
热力学第二定律
➢ 热力学将不能做功的随机 和无序状态的能定义为熵， 以S表示
➢ 宇宙或系统的各种过程总 是向着熵增大的方向进行
热力学第二定律
➢ 热力学将系统中总的热量称为焓，以H表示 ➢ 在恒定温度和压力条件下总能量中可以做功的那
一部分能量为自由能，以G表示 ➢ 当熵增加时，系统的自由能便会下降，因此有：
DG = DH-TDS (T为绝对温度) ➢ 生命依靠能量的不断输入一直在与热力学第二定
律作抗争
3 吸能反应和放能反应
➢ 物理和化学过程达到平衡时， 即达到系统的自由 能最小而熵最大
➢ 在一个反应中，如果产物比反应物含有更少的自由能， 这个反应便趋向于自发地进行
➢ 还原态的NADH、NADPH和FADH2等还可将所接受 的电子和氢传递给其他传递体如细胞色素、辅酶 Q等
3 细胞呼吸的化学过程
概述
➢ 细胞呼吸是由一系列化 学反应组成的一个连续 完整的代谢过程
➢ 每一步化学反应都需要 特定的酶参与才能完成
➢ 细胞呼吸的3个阶段
糖酵解
➢ 发生在细胞质中的9步反应 ➢ 参与化合物：①葡萄糖，②ADP和
第四章
细胞代谢
1 生物体的能量
生命活动需要能量
➢ 生命的存在要靠能量,生物 本身不能创造新的能量。几 乎所有地球生命所需要的能 量都来自太阳
➢ 自养生物与异养生物 ➢ 生态系统中能量的流动是由
多样化的生命过程完成的
代谢是化学物质和能量的转化过程
2 热力学定律
热力学第一定律
➢ 热力学第一定律即能量守 恒定律
某些食物所含的热量（kj/100g)
食物 大米 面粉 玉米面
花生仁 （生）
黄豆 猪肉
热量 1448 1465 1423 1247
1502 1654
食物 牛肉 鸡蛋 鲤鱼 苹果
菠菜 植物油
热量 226 577 456 218
100 3761
氧化还原反应
➢ 获得电子——还原反应；失去电子——氧化反应 ➢ 氧化还原反应——细胞中氢及其电子从一个化合
影响酶活性的因素
温度的影响
pH 的影响
辅助因子的作用
➢ 无机金属离子——辅助因子 ➢ 有机化合物——辅酶——递H+或递电子
NADP+和FAD 的递H+和递 电子作用
酶的抑制剂
➢ 可逆与不可逆抑制剂 ➢ 竞争性与非竞争性抑制剂
反馈抑制
➢ 酶促反应在细胞中往往不 是独立发生的
➢ 在代谢过程中局部反应对 催化该反应的酶所起的抑 制作用，称为反馈抑制
物向另一个化合物转移 ➢ 氧化还原反应是呼吸作用和光合作用等代谢中最
基本的反应
氧化还原反应
➢ 被转移的氢原子所携带的能量储藏在新化学键中
XH2 (还原型底物)＋NAD+→X(氧化型底物)＋NADH＋H+ XH2 (还原型底物)＋NADP+→X(氧化型底物)＋NADPH＋H+ XH2 (还原型底物)＋FAD+→X(氧化型底物)＋FADH2
➢ 细胞呼吸是一种氧化反应
有机化合物+ห้องสมุดไป่ตู้2→CO2+能量
➢ “燃料”包括糖类、脂肪、蛋白质 等
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量（ATP+热量）
➢ 细胞呼吸主要在线粒体中进行，温 和条件和酶的参与调控
• 人体细胞的呼吸过程
➢ 慢跑，细胞消耗氧气来分解葡萄糖并获得能量， 同时产生二氧化碳和水
DG = -30.5 kJ/mol
NH2
ATP
• ATP作为细胞能量的通货是如何工作的？
放能反应和ATP 的合成相偶联， 吸能反应和ATP 的分解相偶联
• 细胞利用能量（ATP）完成各种工作
• 仲夏的夜晚萤火虫如何利用ATP来发光？
发 光 细 胞 有 荧 光 素 酶 （ E-LH ） ， 酶促反应使ATP与E-LH先偶联， 偶联的高能中间产物ELH2-AMP 在氧气存在时可释放出能量， 并以荧光的形式发射出来：
➢ 自发反应可释放自由能，称为放能反应 ➢ 需从外界输入自由能才能进行的反应称为吸能反应 ➢ 光合作用是吸能反应 ➢ 呼吸作用是放能反应
4 细胞的能量通货——ATP
• 在活细胞中，能量贮存在
腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)中
• ATP水解时，一个高能磷酸
键断裂同时释放出能量
ATP+H2O ——> ADP+Pi