光合作用与呼吸作用的各个知识点知识点概念涉及到的实验,及要点知识点重点等

Question

光合作用与呼吸作用的各个知识点
知识点
概念
涉及到的实验,及要点知识点
重点等

Answer 1

（１）原理
　　植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取.就是所谓的自养生物.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.
　　这个过程的关键参与者是内部的叶绿体.叶绿体在阳光的作用下,把经有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：
　　CO2+H2O→C6H12O6+O2+H2O
　　（２）注意事项
　　上式中等号两边的水不能抵消,虽然在化学上式子显得很特别.原因是左边的水,是植物吸收所得,而且用于制造氧气和提供电子和氢离子.而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳.为了更清楚地表达这一原料产物起始过程,人们更习惯在等号左右两边都写上水分子,或者在右边的水分子右上角打上星号.
　　（３）光反应和暗反应（高中生物课本中称之为暗反应,也有些地方称之为碳反应）
　　光合作用可分为光反应和暗反应两个步骤
　　（４）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
　　植物光合作用的两个吸收峰
　　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,（光合作用系统一比光合作用系统二要原始,但电子传递先在光合系统二开始）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,（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a)
　　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.
　　意义：1：光解水（又称水的光解）,产生氧气.2：将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量.3：利用水光解的产物氢离子,合成NADPH+H离子,为暗反应提供还原剂【H】（还原氢）.
　　（５）暗反应(碳反应）
　　实质是一系列的酶促反应
　　条件：无光也可,暗反应酶（但因为只有发生了光反应才能持续发生,所以不再称为暗反应）
　　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.三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的.
　　C3反应类型：植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内,通过自由扩散进入叶绿体.叶绿体中含有C5.起到将CO2固定成为C3的作用.C3再与【H】及ATP提供的能量反应,生成糖类（CH2O）并还原出C5.被还原出的C5继续参与暗反应.
　　（6 ）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）
　　注意
　　光反应只有在光照条件下进行而在满足暗反应条件的情况下暗反应,都可以反映.也就是说暗反应不一定黑暗下进行
生物的生命活动都需要消耗能量,这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解.生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放出能量的总过程,叫做呼吸作用(又叫生物氧化).
　　生物的呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型.
　　有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量能量的过程.有氧呼吸是高等动物和植物进行呼吸作用的主要形式,因此,通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸.细胞进行有氧呼吸的主要场所是线粒体.一般说来,葡萄糖是细胞进行有氧呼吸时最常利用的物质.
　　有氧呼吸的全过程,可以分为三个阶段：第一个阶段,一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸,在分解的过程中产生少量的氢(用[H]表示),同时释放出少量的能量.这个阶段是在细胞质基质中进行的；第二个阶段,丙酮酸经过一系列的反应,分解成二氧化碳和氢,同时释放出少量的能量.这个阶段是在线粒体中进行的；第三个阶段,前两个阶段产生的氢,经过一系列的反应,与氧结合而形成水,同时释放出大量的能量.这个阶段也是在线粒体中进行的.以上三个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的.在生物体内,1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后,共释放出2870kJ的能量,其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量都以热能的形式散失了.
　　生物进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸.那么,生物在无氧条件下能不能进行呼吸作用呢?科学家通过研究发现,生物体内的细胞在无氧条件下能够进行另一类型的呼吸作用——无氧呼吸.
　　无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程.这个过程对于高等植物、高等动物和人来说,称为无氧呼吸.如果用于微生物(如乳酸菌、酵母菌),则习惯上称为发酵.细胞进行无氧呼吸的场所是细胞质基质. 苹果储藏久了,为什么会有酒味?高等植物在水淹的情况下,可以进行短时间的无氧呼吸,将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳,并且释放出少量的能量,以适应缺氧的环境条件.高等动物和人体在剧烈运动时,尽管呼吸运动和血液循环都大大加强了,但是仍然不能满足骨骼肌对氧的需要,这时骨骼肌内就会出现无氧呼吸.高等动物和人体的无氧呼吸产生乳酸.此外,还有一些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时也可以产生乳酸,如马铃薯块茎、甜菜块根等.无氧呼吸的全过程,可以分为两个阶段：第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同；第二个阶段是丙酮酸在不同酶的催化下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸.以上两个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的.在无氧呼吸中,葡萄糖氧化分解时所释放出的能量,比有氧呼吸释放出的要少得多.例如,1mol的葡萄糖在分解成乳酸以后,共放出196.65kJ的能量,其中有61.08kJ的能量储存在ATP中,其余的能量都以热能的形式散失了.
　　无氧呼吸与有氧呼吸：
　　在远古时期,地球的大气中没有氧气,那时的微生物适应在无氧的条件下生活,所以这些微生物(专性厌氧微生物)体内缺乏氧化酶类,至今仍只能在无氧的条件下生活.随着地球上绿色植物的出现,大气中出现了氧气,于是也出现了体内具有有氧呼吸酶系统的好氧微生物.可见,有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的.尽管现今生物体的呼吸形式主要是有氧呼吸,但仍保留有无氧呼吸的能力.由上述分析可以看出,无氧呼吸和有氧呼吸有明显的不同.
　　无氧呼吸和有氧呼吸的过程虽然有明显的不同,但是并不是完全不同.从葡萄糖到丙酮酸,这个阶段完全相同,只是从丙酮酸开始,它们才分别沿着不同的途径形成不同的产物：在有氧条件下,丙酮酸彻底氧化分解成二氧化碳和水,全过程释放较多的能量；在无氧条件下,丙酮酸则分解成为酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸,全过程释放较少的能量.
　　硝化细菌是兼性呼吸
　　呼吸作用的意义：
　　对生物体来说,呼吸作用具有非常重要的生理意义,这主要表现在以下两个方面：第一,呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量.呼吸作用释放出来的能量,一部分转变为热能而散失,另一部分储存在ATP中.当ATP在酶的作用下分解时,就把储存的能量释放出来,用于生物体的各项生命活动,如细胞的分裂,植株的生长,矿质元素的吸收,肌肉的收缩,神经冲动的传导等.第二,呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料.在呼吸过程中所产生的一些中间产物,可以成为合成体内一些重要化合物的原料.例如,葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料.
　　发酵工程： 发酵工程是指采用工程技术手段,利用生物,主要是微生物的某些功能,为人类生产有用的生物产品,或者直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术.人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精,利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶,利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子.随着科学技术的进步,发酵技术也有了很大的发展,并且已经进入能够人为控制和改造微生物,使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段.现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分,具有广阔的应用前景.例如,利用DNA重组技术有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品,如人的胰岛素、干扰素和生长素等.
　　呼吸作用过程：有机物+氧（通过线粒体） →二氧化碳+水+能量