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(共38张PPT)
“细胞代谢”专题复习（三）
重点板块：光合作用与呼吸作用整合提升
光合作用合成的有机物去哪里了？
外膜
内膜
线粒体基质
嵴
思考、为什么说线粒体是有氧呼吸的主要场所？
光反应
暗反应
第二阶段
第三阶段
ATP
ADP＋Pi
NADPH
NADP+
O2
丙酮酸
CO2
第一阶段
NADH
NAD+
差速离心
+葡萄糖
通入空气
+葡萄糖
通入空气
葡萄糖分解，消耗O2
+葡萄糖
通入空气
葡萄糖分解，不消耗O2
葡萄糖不分解
检测到中间产物丙酮酸含量的升高过程
线粒体
葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸，线粒体无法直接利用葡萄糖。
改变渗透压，使线粒体外膜涨破，后密度梯度离心
线粒体外膜
不含外膜的线粒体
+丙酮酸
+丙酮酸
+丙酮酸
不反应
不反应
有反应
内外膜间隙
+丙酮酸
丙酮酸消耗， O2消耗
线粒体
丙酮酸进入线粒体基质才被利用。
有氧呼吸第一阶段
葡萄糖（C6H12O6）
2×丙酮酸（C3H4O3）
ATP（少量）
NADH （ [H]）
NAD+
ADP+Pi
多种酶
1. 第一阶段发生在细胞质基质
C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
深化拓展-深化有氧呼吸过程
有氧呼吸第二阶段
第二阶段发生在线粒体基质
2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
少量能量
C6H12O6
2C3H4O3
[H]
2C3H4O3
6CO2
H2O
[H]
[H]
O2
H2O
少量能量
酶
酶
酶
大量能量
丙酮酸
丙酮酸
线粒体基质
线粒体外膜
线粒体内膜
细胞质基质
细胞质基质
少量能量
C6H12O6
2C3H4O3
[H]
2C3H4O3
6CO2
H2O
[H]
[H]
O2
H2O
少量能量
酶
酶
酶
大量能量
丙酮酸
丙酮酸
线粒体基质
线粒体外膜
线粒体内膜
细胞质基质
细胞质基质
C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
酶
2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
酶
[H]在细胞呼吸中主要是指NADH（还原型辅酶Ⅰ）（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）。
C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
酶
2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
酶
第一阶段发生在细胞质基质
第二阶段发生在线粒体基质
第三阶段发生在线粒体内膜
二、有氧呼吸的物质变化和能量变化
H+ + NAD+(氧化型辅酶I)+2e → NADH
4H+ + O2 + 4e → 2H2O
NADH → H+ + NAD+ + 2e
如何转变成ATP？
能量转移路径：电子势能→H+浓度势能→ATP中活跃的化学能
有氧呼吸第三阶段
第三阶段发生在线粒体内膜
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
深化拓展-深化有氧呼吸过程
蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
线粒体外膜
线粒体内膜
葡萄糖中的化学能
高能电子（e）
NADH(储存e)
线粒体内膜两侧的H+浓度差
ATP + 热能
一二阶段
三阶段
深化拓展-深化有氧呼吸过程
葡萄糖中的化学能
高能电子（e）
NADH(储存e)
线粒体内膜两侧的H+浓度差
ATP + 热能
天立生物教研
CO2
H218O
光照射下的
小球藻悬液
C18O2
H2O
18O2
O2
【深化拓展】植物的光合作用与细胞呼吸
深化拓展-C3植物与C4植物
思考、CAM植物生活在干旱地区，经检测，其气孔在白天几乎完全关闭，但却可以进行旺盛的光合作用，你能推测CAM植物是如何解决CO2供应的吗？
夜晚打开气孔吸收CO2，以苹果酸的形式储存在液泡中；白天，分解苹果酸释放CO2供光合作用使用（细胞呼吸也可以提供一部分）
C3植物
C4植物
CAM植物
如：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。
如甘蔗、玉米、高粱等。
如:菠萝、龙舌兰、仙人掌和兰花等。
光合作用模型：植物固定二氧化碳的方式
深化拓展
总结：C3植物、C4植物和CAM植物的比较
特征 C3植物 C4植物 CAM植物
与CO2结合的物质 RuBP(C5) PEP PEP
CO2固定的最初产物 C3 C4 草酰乙酸
CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天
光反应的场所 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜
卡尔文循环的场所 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的叶绿体基质
有无光合午休 有 无 无
光合作用模型
深化拓展
1.光呼吸的发现
1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发”
（1）A表示光下净光合速率。
（2）B和C表示光下时植物呼吸速率。
（3）B表示无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率。
（4）C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸现象。
深化拓展光呼吸
光呼吸：
（1）卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco)具有两面性(或双功能)
（2）Rubisco即RuBP羧化加氧酶
①高CO2浓度、低O2时，进行羧化
②低CO2浓度、高O2时，进行加氧
C5+CO2
2C3
Rubisco
C5+O2
C2+C3
Rubisco
2C2+O2
C3+CO2
ATP、[H]
酶
C3进入卡尔文循环
C3进入卡尔文循环
2.光呼吸的起因
光呼吸
深化拓展
光照强度增强
↓
产生的O2增多
↓
光呼吸增强
3.卡尔文循环与光呼吸
光呼吸
深化拓展
光呼吸
C2
C3
CO2
O2
催化
RuBP羧化/加氧酶
催化
说明：
由于光呼吸的存在，所以净光合作用=总光合作用 – 暗呼吸 – 光呼吸。
C5
C3
CO2
暗反应
光呼吸
（1）如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。
（2）光呼吸过程中消耗了ATP和还原氢，即造成了能量的损耗。
4.光呼吸的危害
光呼吸
深化拓展
防止强光对叶绿体的破坏
强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和还原氢，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和还原力，从而减轻对叶绿体的伤害。
当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。
5.光呼吸的意义
光呼吸
深化拓展
比较项目 光呼吸 细胞呼吸
底物 C2化合物 糖类等有机物
发生部位 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 细胞质基质、线粒体
反应条件 光照下，O2/CO2比值相对高时 光或暗都可以
能量 消耗能量 产生能量
共同点 消耗O2、释放CO2 6.光呼吸与细胞呼吸的比较
光呼吸
深化拓展
光呼吸的意义：CO2供应不足时，消耗过多的[H]和ATP，以避免对细胞造成伤害
本专题知识结构
影响光合作用的因素：光照强度、温度、PH等
影响呼吸作用的因素：温度、氧气浓度等
细胞代谢相关实验：
1、比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
2、探究影响酶活性的因素（温度、PH）
3、探讨不同温度条件下加酶洗衣粉洗涤效果
4、叶绿体中色素的提取与分离
5、环境因素对光合作用强度的影响
6、探究植物细胞的吸水和失水
7、探究酵母菌的呼吸方式
乳酸式无氧呼吸：
（C3H6O3）
酒精式无氧呼吸：
（C2H5OH+CO2）
1、光合作用与细胞呼吸作用发生在何种细胞内？在哪里发生？发生在何种生物体内？
2、光合作用与呼吸作用与细胞结构、物质运输、生物膜系统的关系？
跨专题知识结构
深化拓展
1.分析真核细胞光合作用与细胞呼吸作用的联系？
光合作用
细胞呼吸
CO2
O2
CO2
O2
丙酮酸
H2O
葡萄糖
深化拓展
2.分析蓝藻光合作用与细胞呼吸作用的联系？
光合作用
细胞呼吸
CO2
O2
CO2
O2
色素
有机物
有机物
H2O
物质跨膜运输
深化拓展
3、ATP与细胞代谢？
深化拓展
酶
酶的发现
4.酶与细胞代谢？
基因表达
深化拓展-跨专题知识结构
3.从物质代谢角度对光反应和暗反应过程及生态系统中的碳循环进行辨析？
光合作用
细胞呼吸
CO2
有机物
深化拓展
4.从能量变化角度对光合作用、呼吸作用及生态系统中能量流动过程进行辨析？
光合作用
细胞呼吸
热能
能量
ATP中活跃的化学能
热能
有机物
课堂小结
课堂小结
细胞代谢（
“一体两翼”）
科学史实验及探究实验
（“两翼之一”——生成学科理论的过程）
光合作用、细胞呼吸生理过程及影响因素
（“一体”——学科理论体系 ）
应用：农业、工业生产、微生物发酵等方面
（“两翼之一”——学科理论的应用）
谢谢大家!

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