圖2-6-2

3．呼吸作用與光合作用的聯(lián)系?

(1)呼吸作用是新陳代謝過(guò)程中一項(xiàng)最基本的生命活動(dòng)，它為生命活動(dòng)的各項(xiàng)具體過(guò)程提供能量(ATP)。所以呼吸作用在一切生物的生命活動(dòng)過(guò)程是―刻都不能停止的，呼吸作用的停止意味著生命的結(jié)束。光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，一切生物的生命活動(dòng)都直接或間接地依賴于光合作用制造的有機(jī)物和固定的太陽(yáng)能。?

(2)呼吸作用和光合作用表面看起來(lái)是2個(gè)相反的過(guò)程，但這2個(gè)不同的生理過(guò)程在整個(gè)新陳代謝過(guò)程中的作用是不同的。在植物體內(nèi)，這2個(gè)過(guò)程是互相聯(lián)系，互相制約的。?

(3)光合作用的產(chǎn)物是呼吸作用的原料，呼吸作用的產(chǎn)物也是光合作用的原料；光合作用的光反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的ATP主要用于暗反應(yīng)，很少用于植物體的其他生命活動(dòng)過(guò)程，呼吸作用過(guò)程釋放的能量主要是用于植物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)過(guò)程，包括光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸。如圖2-6-2所示：

圖2-6-1

(2)由于無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物是不徹底的，釋放的能量很少，轉(zhuǎn)移到ATP中的能量就更少；還有大量的能量貯藏在不徹底的氧化產(chǎn)物中，如酒精、乳酸等。?

(3)有氧呼吸在有氧氣存在的條件下能把糖類(lèi)等有機(jī)物徹底氧化分解成CO₂和H₂O，把有機(jī)物中的能量全部釋放出來(lái)，約有44%的能量轉(zhuǎn)移到ATP中。所以有氧呼吸為生命活動(dòng)提供的能量比無(wú)氧呼吸多得多，在進(jìn)化過(guò)程中絕大部分生物選擇了有氧呼吸方式，但為了適應(yīng)不利的環(huán)境條件還保留了無(wú)氧呼吸方式。?

2．有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的比較?

(1)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的公共途徑是呼吸作用第一階段(糖酵解)，是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行。在沒(méi)有氧氣的條件下，糖酵解過(guò)程的產(chǎn)物丙酮酸被［H］還原成酒精和CO₂或乳酸等，在不同的生物體由于酶的不同，其還原的產(chǎn)物也不同。在有氧氣的條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體繼續(xù)被氧化分解。如圖2-6-1所示：?

1．光合色素的物理性質(zhì)與功能?

(1)葉綠素分為葉綠素a和葉綠素b兩種，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有機(jī)溶劑。?

(2)葉綠素吸收光的能力極強(qiáng)，如果把葉綠素的丙酮提取液放在光源與分光鏡之間，可以看到光譜中有些波長(zhǎng)的光被吸收了。因此，在光譜上就出現(xiàn)了黑線或暗帶，這種光譜叫吸收光譜。葉綠素吸收光譜的最強(qiáng)區(qū)域有兩個(gè)：一個(gè)是在波長(zhǎng)為640nm～660nm的紅光部分，另一個(gè)在波長(zhǎng)為430nm～450nm的藍(lán)紫光部分。對(duì)其他光吸收較少，其中對(duì)綠光吸收最少，由于葉綠素吸收綠光最少，所以葉綠素的溶液呈綠色。

(3)在做葉綠素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，還會(huì)看到一種現(xiàn)象：試管中的葉綠素的丙酮提取液在透射光下是翠綠色的，而在反射光下是棕紅色的，這是葉綠素的熒光現(xiàn)象。

(4)葉綠體中的類(lèi)胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素兩種，顏色分別是橙黃色和黃色，功能是吸收藍(lán)紫光。除此之外還具有保護(hù)葉綠素，防止強(qiáng)烈光照傷害葉綠素的功能。 (5)植物葉呈現(xiàn)的顏色是葉中各種色素的綜合表現(xiàn)。其中主要是綠色的葉綠素和黃色的類(lèi)胡蘿卜素之間的比例。一般來(lái)說(shuō)，正常葉的葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素的分子比例約為4∶1，葉綠素a與葉綠素b的比約為3∶1，葉黃素與胡蘿卜素之比約2∶1，由于葉綠素比黃色的類(lèi)胡蘿卜素多，所以正常的葉子總是呈綠色。?

(6)秋天，因低溫、紫外線強(qiáng)烈等外界因素和葉片衰老等內(nèi)部因素，葉綠素的合成速度低于分解的速度，葉綠素含量相對(duì)減少，而類(lèi)胡蘿卜素分子比較穩(wěn)定，不易破壞。所以葉片逐漸呈現(xiàn)類(lèi)胡蘿卜素的顏色――黃色。至于紅葉，是因?yàn)榍锾旖禍兀�體內(nèi)積累較多的糖分以適應(yīng)寒冷。體內(nèi)可溶性糖多了，就形成了較多的花色素，同時(shí)秋天葉子內(nèi)的pH值改變，葉內(nèi)呈現(xiàn)酸性，使花色素表現(xiàn)出紅色。?

4．幾種無(wú)機(jī)鹽在動(dòng)物體內(nèi)的作用?

(1)N是蛋白質(zhì)的組織成分，參與細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)。酶是蛋白質(zhì)，某些激素也是蛋白質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)生命活動(dòng)具有調(diào)節(jié)作用，所以N也參與了生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。

(2)P是核酸的組織成分，也是磷脂的組成成分，參與了細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)。ATP中含磷酸，所以磷酸也參與了動(dòng)物體內(nèi)的能量代謝過(guò)程。?

(3)Na在動(dòng)物體內(nèi)是一種必需元素，主要以離子狀態(tài)存在。但在植物體內(nèi)不是必需元素。Na⁺可以促進(jìn)小腸絨毛上皮細(xì)胞對(duì)葡萄糖和氨基酸的吸收。在神經(jīng)沖動(dòng)的發(fā)生和傳導(dǎo)過(guò)程中起重要作用。?

(4)Ca在動(dòng)物體內(nèi)即是一種結(jié)構(gòu)成分(如骨骼和牙齒中主要是鈣鹽)，對(duì)生命活動(dòng)也具有調(diào)節(jié)作用，如哺乳動(dòng)物血液中的Ca²⁺濃度過(guò)低，動(dòng)物就會(huì)出現(xiàn)抽搐；血液中的Ca²⁺具有促進(jìn)血液凝固的作用，如果用檸檬酸鈉或草酸鈉除掉血液中的Ca²⁺，血液就不會(huì)發(fā)生凝固。人體長(zhǎng)期缺鈣，幼兒會(huì)得佝僂病，成年人會(huì)得骨質(zhì)疏松癥。預(yù)防和治療的辦法是服用活性鈣和維生素D。?

(5)Fe在哺乳動(dòng)物體內(nèi)是血紅蛋白的一種成分，沒(méi)有Fe就不能合成血紅蛋白。血紅蛋白中的Fe是二價(jià)鐵，三價(jià)鐵是不能利用的。鐵都是以二價(jià)鐵離子的形式被吸收的。鐵也是某些酶的活化中心。

三)植物的光合作用和呼吸作用

圖2-5-4

①曲線AB段表示在一定離子濃度范圍內(nèi)，根吸收離子的速率隨離子濃度的增大而加快，兩者成正比。原因是當(dāng)外界溶液濃度較低時(shí)，離子載體與離子結(jié)合還未達(dá)到飽和。?

②曲線BC段表示當(dāng)離子濃度增大到一定數(shù)值時(shí)，根的吸收速率不再增加。這是由根細(xì)胞膜上載體的數(shù)量決定的，當(dāng)離子載體達(dá)到飽和后，繼續(xù)提高溶液濃度，離子吸收量不會(huì)隨之增加。?

③曲線CD段表示當(dāng)離子濃度過(guò)高時(shí)，將會(huì)使根細(xì)胞失水，從而影響根細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)，使離子吸收速率下降。?

(5)pH的影響：一方面pH能影響根細(xì)胞中酶的活性，而影響根的吸收作用，從而對(duì)礦質(zhì)元素的吸收有影響。另一方面，土壤溶液pH的改變，可以引起土壤溶液中養(yǎng)分的溶解或沉淀；影響礦質(zhì)元素在土壤中的存在狀況，從而影響對(duì)其吸收。例如在堿性加強(qiáng)時(shí)，鐵、磷酸根、鈣、鎂、銅、鋅等離子逐漸形成不溶解狀態(tài)，能被植物吸收的量便減少。?

圖2-5-3

①AB段表示在一定的范圍內(nèi)，根吸收礦質(zhì)元素離子的速率隨氧分壓的升高而加快。原因是在一定范圍內(nèi)，氧氣供應(yīng)越好，呼吸作用越強(qiáng)，根吸收礦質(zhì)元素就越多。

②BC段表示當(dāng)氧分壓增大到一定值時(shí)，根吸收離子的速率不再隨氧分壓升高而加快，這是由于根細(xì)胞膜上載體的數(shù)量限制。

(4)土壤中溶液濃度的影響，如圖2-5-4所示：?

3．影響礦質(zhì)元素吸收的因素?

(1)遺傳因素：植物吸收礦質(zhì)離子的種類(lèi)和數(shù)量，主要取決于植物的遺傳性。不同生物DNA不同，控制合成的根細(xì)胞膜上運(yùn)載離子的載體種類(lèi)和數(shù)量不同，因而，根細(xì)胞吸收礦質(zhì)離子的種類(lèi)和數(shù)量不同。根表現(xiàn)出對(duì)礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性。?

(2)溫度影響：在一定范圍內(nèi)，根部吸收礦質(zhì)元素速率隨土壤溫度的增高而加快。這是由于溫度影響了根部的呼吸速率，從而影響主動(dòng)運(yùn)輸。但溫度過(guò)高，作物吸收礦質(zhì)元素的速率下降；因?yàn)楦邷厥姑傅幕钚允苡绊�，從而影響呼吸作用所致。溫度過(guò)低時(shí)，吸收減少；因?yàn)榈蜏貢r(shí)，代謝弱，主動(dòng)運(yùn)輸慢。?

(3)土壤的通氣狀態(tài)：土壤通氣狀況能直接影響根吸收礦質(zhì)元素。如2-5-3所示：

2．礦質(zhì)元素離子的吸收過(guò)程與水分吸收過(guò)程之間的關(guān)系?

(1)礦質(zhì)元素離子的吸收與水分吸收是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程，因?yàn)檫@兩個(gè)過(guò)程的原理是不同的。水分的吸收主要是滲透作用，不需要載體，也不消耗ATP；礦質(zhì)離子的吸收則必須通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體，也需要消耗ATP。證明根對(duì)水分的吸收和對(duì)礦質(zhì)元素離子的吸收是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立過(guò)程的事實(shí)：①植物的吸水量與離子吸收量并不呈同步正比關(guān)系。②植物對(duì)離子的吸收有選擇性。③植物對(duì)離子的吸收速率遠(yuǎn)比吸水慢。④呼吸抑制劑抑制離子吸收，卻不抑制水分的吸收。⑤離子的吸收有載體飽和效應(yīng)。?

(2)礦質(zhì)元素離子的吸收和水分的吸收是互相聯(lián)系互相影響的。這兩個(gè)過(guò)程都發(fā)生在根尖的成熟區(qū)(根毛區(qū))；礦質(zhì)離子必須溶解在水中才能被吸收；礦質(zhì)離子的吸收增加了細(xì)胞液的濃度，從而也促進(jìn)了水分的吸收；水分的吸收能及時(shí)地將已吸收的礦質(zhì)離子運(yùn)走，也在一定程度上促進(jìn)了礦質(zhì)離子的吸收。?