第第頁5.4.4光合作用和細(xì)胞呼吸綜合導(dǎo)學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟練掌握光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系。2.通過闡述光合作用與細(xì)胞呼吸的相互關(guān)系，形成歸納與概括、模型與建模的科學(xué)思維方法。二、學(xué)習(xí)過程【光合作用與細(xì)胞呼吸綜合應(yīng)用】1．光合作用與有氧呼吸的關(guān)系(1)圖解光合作用與細(xì)胞呼吸過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系(2)光合作用和細(xì)胞呼吸的比較比較項目光合作用細(xì)胞呼吸代謝類型合成作用(或同化作用)分解作用(或異化作用)發(fā)生范圍含葉綠體的植物細(xì)胞；、光合細(xì)菌等所有活細(xì)胞發(fā)生場所葉綠體(真核生物)；細(xì)胞質(zhì)(原核生物)有氧呼吸：_______________(真核生物)；細(xì)胞質(zhì)(原核生物)無氧呼吸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)發(fā)生條件只在光下進(jìn)行有光、無光都能進(jìn)行物質(zhì)變化無機(jī)物eq\o(→,\s\up7(合成))有機(jī)物有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(分解))無機(jī)物能量變化光能→化學(xué)能化學(xué)能→熱能、ATP中活躍的化學(xué)能實質(zhì)無機(jī)物eq\o(→,\s\up7(合成))有機(jī)物；儲存能量有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(分解))無機(jī)物(或簡單有機(jī)物)；釋放能量能量轉(zhuǎn)化的聯(lián)系元素轉(zhuǎn)移的聯(lián)系C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)→→CO2O：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))O2→______________H：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))H＋→NADPHeq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)→[H]→H2O過程聯(lián)系【練習(xí)】下列是幾個使用同位素標(biāo)記法的實驗，對其結(jié)果的敘述錯誤的是（）A．給水稻提供14CO2，則14C的轉(zhuǎn)移途徑大致是：14CO2→14C3→（14CH2O）B．給水稻提供14CO2，則其根細(xì)胞在缺氧狀態(tài)下可能產(chǎn)生14C2H5OHC．利用含15N標(biāo)記的丙氨酸的培養(yǎng)液培養(yǎng)細(xì)胞，附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體將出現(xiàn)放射性D．小白鼠吸入18O2后，在其尿液中可能檢測到H218O，呼出的氣體也可能含有C18O2自然環(huán)境中(夏季)一晝夜植物CO2吸收量與CO2釋放量變化曲線（1）曲線各點的含義及形成原因分析①a點：凌晨3時～4時，溫度降低，___________________，CO2釋放減少。②b點：上午6時左右，太陽出來，開始進(jìn)行光合作用。③bc段：光合作用強(qiáng)度________細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。④c點：上午7時左右，光合作用強(qiáng)度____細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑤ce段：光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑥d點：溫度過高，部分__________________，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。⑦e點：下午6時左右，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑧ef段：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑨fg段：太陽落山，光合作用停止，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。(2)綠色植物一晝夜內(nèi)有機(jī)物的“制造”“消耗”與“積累”

3．密閉容器內(nèi)一晝夜CO2濃度變化曲線曲線模型AB段無光照，植物___________BC段溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱CD段C點后，微弱光照，開始進(jìn)行光合作用，但光合作用強(qiáng)度<細(xì)胞呼吸強(qiáng)度D點光合作用強(qiáng)度細(xì)胞呼吸強(qiáng)度DH段光合作用強(qiáng)度>細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。其中FG段表示“”現(xiàn)象H點光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，有機(jī)物積累______HI段光照繼續(xù)減弱，光合作用強(qiáng)度<細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，直至光合作用完全停止I點I點低于A點，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度，即總光合量總呼吸量，植物生長。方法技巧：巧據(jù)小室內(nèi)CO2(或O2)的“初測值”與“末測值”確認(rèn)植物是否生長(注意：植株≠葉肉細(xì)胞)密閉小室中氣體變化是整棵植株(綠色、非綠色部位)光合與細(xì)胞呼吸綜合影響的結(jié)果?！菊n上選學(xué)】【C3植物、C4植物和CAMP植物】1.玉米的葉肉細(xì)胞含有正常的葉綠體,維管束鞘細(xì)胞含沒有基粒的葉綠體①。在其進(jìn)行光合作用時,CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到有機(jī)物C4中,該過程稱為C4途徑。C4在維管束鞘細(xì)胞中再釋放出CO2,參與卡爾文循環(huán)②。具體過程如圖所示,其中PEP羧化酶對CO2的親和力遠(yuǎn)大于Rubisco③。像玉米這樣具有C4途徑的植物稱為C4植物,不具有C4途徑的植物稱為C3植物。(1)C4植物中可固定CO2的物質(zhì)是,光反應(yīng)主要發(fā)生在(填“葉肉細(xì)胞”“維管束鞘細(xì)胞”或“葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞”)的葉綠體中。

(2)干旱條件下,很多植物的光合作用速率降低,主要原因是。一般來說,C4植物與C3植物相比,植物的CO2補(bǔ)償點較低,原因是。

科學(xué)家以14CO2為原料,通過放射性同位素標(biāo)記法探明了玉米光合作用過程中CO2中碳的轉(zhuǎn)移途徑。請推測該科學(xué)探究的實驗思路:_____________________________。答案：(1)PEP和C5葉肉細(xì)胞(2)葉片氣孔開放程度降低,CO2的吸收量減少C4C4植物的CO2先被PEP羧化酶催化固定成C4,C4釋放出CO2用于卡爾文循環(huán),因此C4植物在較低濃度的CO2條件下,也可以吸收并利用CO2進(jìn)行光合作用,而C3植物在低濃度的CO2條件下不能生長(3)利用14CO2為原料培養(yǎng)玉米,培養(yǎng)一段時間后,檢測含14C的物質(zhì),若含14C的物質(zhì)不止一種,則需要縮短反應(yīng)時間,直至反應(yīng)中只出現(xiàn)一種含14C的物質(zhì),即為CO2中碳轉(zhuǎn)移形成的第一種化合物,然后再依次延長反應(yīng)時間,檢測出形成的第二種化合物、第三種化合物等,從而探明玉米光合作用過程中CO2中碳的轉(zhuǎn)移途徑。2.以景天科植物為代表的多種植物，其體內(nèi)具有特殊的CO2固定方式，即CAM途徑又稱為景天酸代謝途徑。其過程為：夜晚氣孔開放，在PEP羧化酶等酶催化作用下，通過一系列反應(yīng)將CO2固定于蘋果酸內(nèi)，儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸從液泡中運(yùn)出并釋放CO2，為葉綠體提供光合作用的原料。具體過程如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題：此類植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有機(jī)物，原因是____________________________________。白天進(jìn)行光合作用所需CO2的來源是______________，CO2在卡爾文循環(huán)中首先被固定為______。白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的部位是________________。具有景天酸代謝過程的植物通過改變其代謝途徑以適應(yīng)特殊環(huán)境，這種特殊環(huán)境最可能是____________。此途徑可以使植物在白天___________________________