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如何学高中生物细胞呼吸和光合作用

407 0 0 2018-08-16 10:00:48

.概念

.过程

.特例

.关系

.审题判断相关

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首先提到细胞呼吸,就不得不提到ATP(三磷酸腺苷),因为呼吸作用一个很重要的意义就是产生了大量的ATP,为细胞活动提供能量。的一个在高中阶段的生物学习中,ATP所代表的是能量的通货,什么意思呢,形象的比喻一点,ATP就是钱,在各种的生命活动中,都需要能量,而大家直接使用的物质,就是ATP

ATP通常写作A-P~P~P,最远离A端的~称为高能磷酸键,其断裂释放能量,即ATP→ADP+Pi释放能量。

Tips:此处的T代表三的意思,而D代表双的意思,生物上很多都是这样。

Tips尽管生物体内的各种生命活动的进行需要大量能量,但人体内ATP总的含量并不高,其原因是,ATP的转化很快,人体中ATP的总量很少,可人体每天的能量需要水解一百多摩尔的ATP即相当于数十千克千克,所以ATP的转化是非常非常快的。

举个例子:判断说法细胞内含有大量的ATP,用于细胞的各项生命活动。

这句话显然是错误的,这句话也会偶尔出现在选择题中哟~反正我们这里是这样的。

一、概念

正式说到呼吸作用,呼吸作用应分为有氧呼吸无氧呼吸

当然还有光合作用

按照我之前的答案的思路来说,原料,场所,产物,特例都是要记住的部分,但枯燥的记忆效果并不大,我们可以从推出呼吸作用的反应式的过程中来完成记忆,我们在第二部分过程中详细说说。

有氧呼吸: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、水或其他产物,并且释放出能量的总过程,叫做呼吸作用。

无氧呼吸:一般是指在无氧条件下,通过酶的催化作用,植物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等动植物来说称为无氧呼吸。也叫厌氧呼吸。

光合作用:是指含有叶绿体的绿色植物和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和暗反应,利用光合色素,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放出氧气的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。

在概念这一部分,我们要知道的是就是,呼吸分两种,一种有氧呼吸,一种无氧呼吸。

tips:在正常环境的生物体内,无氧呼吸往往不是单独进行的,不要总认为无氧代谢时没有有氧代谢。例如说通常人们把短时间内的高强度运动称之为无氧运动,同学A在进行短跑比赛的过程中,高速奔跑,则这时同学A体内消耗的ATP来源于无氧呼吸。这句话是错误的,因为当有氧呼吸提供的ATP不足以满足机体需要时,会产生无氧代谢,有氧呼吸与无氧呼吸同时进行。所以A体内的ATP来源于有氧呼吸和无氧呼吸两者。

Tips:光合作用并不是只有植物才能进行,某些细菌也是可以进行的,尽管没有叶绿体,但这些细菌应都含有光合色素(叶绿素)

二、过程

在呼吸和光合作用的过程中,每一阶段都有相关的酶参加反应,但酶起到催化作用,本身并不作为反应物,所以写方程式的时候,在箭头上都要写个酶字,下面我都没有写!

所以写方程式的时候,在箭头上都要写个酶字,下面我都没有写!

所以写方程式的时候,在箭头上都要写个酶字,下面我都没有写!

所以写方程式的时候,在箭头上都要写个酶字,下面我都没有写!

重要的事情说三遍!

呼吸作用

1.有氧呼吸

首先我们要明确一点,有氧呼吸有关的细胞器,是线粒体

原料有葡萄糖,水,氧气。

其次我们知道有氧呼吸是将葡萄糖氧化分解为水和二氧化碳释放能量的过程,我们就首先要知道葡萄糖的写法C6H12O6

如此,我们就可以进行有氧呼吸的第一个阶段了,这个阶段在细胞质基质中进行。

C6H12O6→2C3H4O3+4[H]+2ATP

产物C3H4O3叫做丙酮酸,有化学基础的话就可以很容易的写出来,丙代表有三个碳,酮酸说明有酮基和羧基。[H]叫做高能态还原性H,在这个阶段我们只需要记忆两个点,细胞质基质,4。丙酮酸可以通过葡萄糖去掉4H再除去2得到。

这一阶段我们可以通过文字来表达:葡萄糖在细胞质基质中在酶的催化下生成两分子丙酮酸和4个高能态还原性[H]及少量能量。

紧接着是第二阶段,在这一阶段,有的参与,其场所在线粒体基质中,结合我们上一阶段拿到两个丙酮酸,就可以开始第二阶段的反应过程了。

2C3H4O3+6H2O→6CO2+20[H]+2ATP

这里的产物就不介绍了,要记住的点有,线粒体基质20

这一阶段通过也可以通过文字表达:丙酮酸与六分子水在线粒体基质中在酶的作用下生成6CO220个高能态还原性[H]及少量能量。

TipsCO2实际上是在第二阶段产生的,很多人认为有氧呼吸产生C02,背着背着就默认为最后才产生CO2,选择题会出现这种判断的语句。

最后,我们的原料就只有氧气了,我们说呼吸作用是产生水和二氧化碳的,二氧化碳在第二阶段已经生成,我们还需要得到产物水,我们的反应还剩下24[H],所以第三阶段应该是:

24[H]+6O2→12H2O+34ATP

记忆的点在于:线粒体内膜

这一反应在线粒体的内膜上进行,原因是相关的酶在线粒体内膜上[H]和氧气,一个还原一个氧化,自然很容易想到产物就是水了。

文字表达:24个高能态还原性[H]6个氧气在线粒体内膜上在酶的作用下生成12个水和大量能量。

至此,我们得到了三个反应式

第一阶段 C6H12O6→2C3H4O3+4[H]+2ATP

第二阶段 2C3H4O3+6H2O→6CO2+20[H]+2ATP

第三阶段 24[H]+6O2→12H2O+34ATP

那么我们要得到总的有氧呼吸的反应式,怎么做呢,就直接把上述三个式子加起来,左边加左边,右边加右边,我们可以得到:

C6H12O6+2C3H4O3+6H2O+24[H]+6O2→4[H]+2ATP+6CO2+20[H]+2ATP+12H2O+34ATP

把两边相同的部分减去得到:

C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+38ATP

这就是细胞呼吸的总方程式了,一定要在箭头上写字!

左边有6个水右边有12个水,并没有约去的原因是因为来源不一样,左边6个是原料6个来源于外部提供的水,而右边12个水是第三阶段产生的,很多教辅上没有约去这样写就是因为这个原因。

Tips:因为细菌没有细胞器,所以很多人认为细菌不能进行有氧呼吸,这是错误的,细菌仍可以进行有氧呼吸,只是场所不再线粒体内而已,有氧呼吸的相关的酶在细菌内是存在的。

虽然式子看着很头大,但是按照这样多推演几次,就会很熟悉了。

总结:场所依次是基基内,产物依次是丙碳水。

 

2.无氧呼吸(厌氧呼吸)

无氧呼吸我们主要分为两个阶段,第一阶段和第二阶段(←.←这不是废话么)

无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段没有任何区别!

没有任何区别!

没有任何区别!

所以没什么可说的直接跳至第二阶段

无氧呼吸的第二阶段

无氧呼吸的第二个阶段场所在细胞质基质,主要的记忆点是产物的不同,既然第一阶段没有区别,第二阶段还是要拿丙酮酸的产物做文章,无氧呼吸的产物是乳酸酒精与二氧化碳

动物无氧呼吸的产物是乳酸,剧烈运动后肌肉的酸痛感就是乳酸的堆积。

植物的无氧呼吸产物是酒精,但有特例产生乳酸是马铃薯的块茎甜菜的块根还有玉米胚。酒精的堆积对植物也是有害处的。

总反应式:

酒精类:C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+少量能量

乳酸类:C6H12O6→2C3H6O3+少量能量

其实,无氧呼吸的产物都是不完全氧化的产物,酒精和乳酸中仍有很多能量的储存。

Tips:只看到产物中有CO2,不能直接认定为有氧呼吸,产物为酒精的无氧呼吸也产生二氧化碳,重点在于有没有水的产生。另外不要一看到植物的无氧呼吸都认为产物是酒精,马铃薯的块茎甜菜的块根还有玉米胚无氧呼吸的产物就是乳酸。

总结:场所都是细胞质基质,产物要记得清楚。

 

光合作用

首先我们要明确一点,光合作用有关的细胞器,是叶绿体。

原料有二氧化碳,水。

 

光合作用分为两个阶段,光反应和暗反应。

光反应:光反应又称之为水的光解过程,就跟字面的意思一样,水在光的作用下分解掉了,这个过程在类囊体薄膜上进行,原因是因为光合色素分布在此。

2H2O→4[H]+O2 这个没有酶!!!

同时伴随着ADP+Pi→ATP

注意:在水的光解中并没有酶的参与!但是在ATP的生成中需要酶的参与。选择题易混淆点,敲重点

暗反应:暗反应是有机物累积的过程,这过程在叶绿体基质进行。

C5化合物固定CO2→2C3化合物CH2O+C5化合物再固定CO2→2C3化合等等等等

这个过程是需要能量的,由只能由光反应提供

暗反应的文字表述可以是:CO2的固定和C3的还原。

光反应与暗反应的关系:光反应为暗反应提供能量,暗反应为光反应提供ADPPi

Tips:光反应中水的光解不需要酶,但ATP的合成是需要酶的,一定要注意区分。

Tips:暗反应所需要的ATP来源于光反应(注意这个只字),暗反应不产生ATP

Tips:不是所有植物细胞都进行光合作用,根尖细胞在土里都见不到光啊!!!

 

三、特例

在学习的过程中,知识都是具有一般性,普遍性的认识,记得我参加高考那年化学老师总爱说一句话,规律是化学的主线,但特性往往是考点。在生物学中也是一样,生物的知识其实都不难理解,主要的难点都在于特点,例外和一些容易混淆的概念。

在呼吸和光合作用中,上面我都已经提到了,下面整体拿出来再看一下。

1.植物的无氧呼吸产物是酒精,但有特例产生乳酸是马铃薯的块茎甜菜的块根还有玉米胚。

目前就想起来这一条,以后想起来慢慢补充。

四、关系

光合作用是将水和二氧化碳转变成有机物的过程,我们已经知道呼吸作用是将有机物氧化分解为水和二氧化碳的过程,两者看似反应物和产物是相反的,是不是可逆反应呢,事实上不是,重点还在于酶是不同的,两者是差别很大的。

其实仔细想想就知道,生物圈内的呼吸作用是一个多么庞大的量,所需要的O2实在太多太多了,一定是需要某个反应来提供O2的,光合作用就是这个反应。

也正是因为反应物和产物的特殊关系,导致这类题目很让人头大,主要是呼吸类型的判断,某时刻下光合与呼吸的速率关系。

五、审题判断相关

一定注意审题!!! 关键字很重要!!!

一定注意审题!!! 关键字很重要!!!

一定注意审题!!! 关键字很重要!!!

作为生物考试中的一个难点之一,光合作用和呼吸作用有很多相似的地方,穿插在一起考,最让人头大,想起多少说多少吧,慢慢补充。

· 呼吸速率,光合速率与净光合速率

实际植物在进行光合作用的时候,累积有机物的过程效率要比呼吸作用消耗有机物的速率要大,不然怎么累积有机物,怎么长大啊!!累积量减去消耗量的就是净累积量!

在题目中经常会有这三个东西出现,呼吸速率,光合速率,净光合速率,它们的关系是:

净光合速率=光合速率-呼吸速率

· 光饱和点

影响生物反映进程的因素往往是多个的,它们是共同影响的,就光合作用而言,光照强度,二氧化碳浓度都是影响因素,当光照强度上升时,光合作用强度增大,不难理解,但二氧化碳浓度不变时,光照强度增大到一定程度,光合作用也不会再增大了,毕竟只有那么多CO2,这个光照强度的点,就叫做光饱和点。

· 补偿点

呼吸作用与光合作用一个是消耗有机物,一个是累积有机物,方向上是相反的,可两者都有时大有时小,当呼吸作用速率等于光合作用速率的点,我们称为补偿点。

· 试剂

在呼吸与光合的题目中,经常会在图例里看到一些试剂,这种试剂都起到缓冲的作用,要么是提供,要么是吸收。题目中都是理想状态,不要考虑现实中不能完全吸收完,做题时都当全部理想。

NaHCO3,提供二氧化碳,在密闭的瓶中植物进行光合作用不导致CO2浓度下降,就是起到恒定CO2浓度的作用。

NaOH,吸收CO2,溶于水产生碳酸与NaOH中和掉。

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