有关细胞呼吸的相关曲线的分析及应用
光合作用和细胞呼吸中典型曲线的分析
光合作用和细胞呼吸中典型曲线的分析【方法归纳】从以下两个角度综合分析光合作用和细胞呼吸的曲线(1)光合作用与细胞呼吸典型曲线上各点的分析:有关光合作用和细胞呼吸关系的变化曲线图中,最典型的就是夏季的一天中CO2的吸收和释放变化曲线图,如下图1所示。
曲线的各点含义及形成原因分析如下:a点:凌晨3时～4时,温度降低,细胞呼吸强度减弱,CO2释放减少;b点:上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用;bc段:光合作用强度小于细胞呼吸强度;c点:上午7时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度;ce段:光合作用强度大于细胞呼吸强度;d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象;e点:下午6时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度;ef段:光合作用强度小于细胞呼吸强度;fg段:太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。
(2)有机物产生与消耗情况的分析(见下图2):①积累有机物时间段:ce段。
c点和e点时,光合作用强度与细胞呼吸强度相等,c～e由于光照强度的增强,光合作用强度大于细胞呼吸强度,故不断积累有机物。
②制造有机物时间段:bf段。
b点大约为早上6点,太阳升起,有光照,开始进行光合作用;f点大约为下午6点,太阳落山,无光,停止光合作用。
③消耗有机物时间段:Og段。
一天24小时,细胞的生命活动时刻在进行,即不停地消耗能量,故细胞呼吸始终进行。
④一天中有机物积累最多的时间点:e点。
白天,光合作用强度大于细胞呼吸强度,积累有机物;e点后,随着光照的减弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,故e点时积累的有机物最多。
⑤一昼夜有机物的净积累量表示:SP-SM-SN。
SP表示白天的净积累量,SM和SN表示夜晚的净消耗量,故SP-(SM+SN)为一昼夜的净积累量。
【易错提醒】(1)注意区分图1与典例图中纵坐标的含义,前者表示细胞吸收或释放二氧化碳的量,后者表示容器内二氧化碳浓度,两者变量不同。
(2)曲线的坡度表示反应速率的大小,坡度越大,表明光合作用或呼吸作用速率越大。
人教版 必修一 微专题四 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计 课件 (48张)
时间相等，龙血树能正常生长 C.补充适量的无机盐可能导致图乙中D点左移 D.图乙中影响D、E两点光合速率的主要环境因素相同
叶绿体消耗二氧化碳的速率表示总光合速率，总光合速率＝呼吸速 率＋净光合速率，据图甲 分析，温度为30 ℃和40 ℃ 时，叶绿体消耗二氧化碳 的速率相等，A正确； 40 ℃条件下，净光合速率等于呼吸速率，若黑夜和白天时间相等， 则植物积累有机物的量为(5＋5)×12－5×24＝0，故龙血树不能正常 生长，B错误；
实质
分解有机物、释放能量，供细 合成有机物，储存能量
胞利用
场所 条件
联系
叶绿体 只在光下进行
活细胞(主要在线粒体) 有光、无光都能进行
(1)物质方面 ①C：CO2—反暗—应→(CH2O)—有—氧—呼—吸——第—一—阶—段→丙酮酸—有—氧—呼—吸——第—二—阶—段→ CO2。 ②O：H2O—光—反—应→O2—有—氧—呼—吸——第—三—阶—段→H2O。 ③H ： H2O —光—反—应→ NADPH —暗—反—应→ (CH2O) —有—氧—呼—吸—第——一—、—二—阶—段→ [H]—有—氧—呼—吸——第—三—阶—段→H2O。
(2)能量方面：光能—光—反—应→ATP 和 NADPH 中的能量—反—暗应→(CH2O)中的 热能
能量—细呼—胞吸→A各T项P中生的命能活量动
2.微观辨析真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速 率大于呼吸速率为例)
项目
表示方法(单位：g·cm－2·h－1)
呼吸 速率
净光合 速率
三、测定光合速率和呼吸速率的方法 1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率 (1)测定装置
(2)测定方法及解读 ①测定呼吸速率(装置甲) a.装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸 收CO2。 b.玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。 c.置于适宜温度环境中。 d.红色液滴向左移动(用红色液滴单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。
影响细胞呼吸的因素及应用
1．温度对细胞呼吸的影响(1)温度通过影响酶的活性影响细胞呼吸速率。
(2)根据曲线模型分析：①最适温度时，细胞呼吸最强。
②超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受到抑制。
③低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受到抑制。
(3)应用：①低温下贮存蔬菜水果。
②温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。
2．氧气浓度对细胞呼吸的影响(1)机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(2)根据曲线模型分析：①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。
③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
3．含水量、CO2浓度对细胞呼吸的影响(1)根据曲线模型分析：甲乙①甲图：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。
②乙图：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。
(2)应用：①作物栽培中，合理灌溉。
种子储存前进行晾晒处理，萌发前进行浸泡处理。
②在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
角度一以曲线模型为信息载体，考查影响细胞呼吸的因素1．(2011·安徽高考)某种蔬菜离体叶片在黑暗中不同温度条件下呼吸速率和乙烯产生量的变化如图所示，t1、t2表示10～30 ℃之间的两个不同温度。
下列分析正确的是()A．与t1相比，t2时呼吸速率高峰出现时间推迟且峰值低，不利于叶片贮藏B．与t2相比，t1时乙烯产生量高峰出现时间提前且峰值高，有利于叶片贮藏C．t1、t2条件下呼吸速率的变化趋势相似，t1>t2，t1时不利于叶片贮藏D．t1、t2条件下乙烯产生量的变化趋势相似，t1<t2，t1时不利于叶片贮藏解析：选C依图示可知，与t2相比，t1温度条件下，叶片的呼吸速率和乙烯产生量的高峰出现时间提前且峰值高，不利于叶片贮藏。
氧气浓度影响细胞呼吸的曲线
随着氧气浓度的增加 ，细胞呼吸速率呈现 先增加后减少的趋势 。
横坐标表示氧气浓度 ，纵坐标表示细胞呼 吸速率。Βιβλιοθήκη 不同氧气浓度下的细胞呼吸情况
1 2
低氧浓度
细胞通过无氧呼吸供能，产生乳酸和少量能量。
中等氧浓度
细胞通过有氧呼吸供能，产生大量能量。
3
高氧浓度
细胞呼吸速率降低，因为高氧浓度对细胞有毒害 作用。
氧气浓度影响细胞呼 吸的曲线
汇报人：可编辑 2024-01-11
contents
目录
• 引言 • 氧气浓度与细胞呼吸的曲线关系 • 氧气浓度对细胞呼吸的影响机制 • 氧气浓度对细胞呼吸的影响实例 • 结论
01
引言
氧气浓度与细胞呼吸的关系
细胞呼吸是生物体获取能量的过程， 需要消耗氧气并产生二氧化碳。
不同浓度的氧气对细胞呼吸速率有不 同的影响。
氧气浓度对细胞呼吸的影响
低氧浓度
高氧浓度
细胞呼吸速率减慢，产生较少的能量 。
细胞呼吸速率过快，可能导致细胞损 伤。
中等氧浓度
细胞呼吸速率加快，产生较多的能量 。
02
氧气浓度与细胞呼吸的 曲线关系
曲线图的展示
曲线图展示不同氧气 浓度下细胞呼吸速率 的变化趋势。
细胞呼吸曲线图解读
1 细胞呼吸曲线图解读
1．O 2浓度-有氧呼吸强度的关系
解读：在一定范围内随氧浓度的增加,有氧呼吸的强度增强。
当氧浓度增加到一定程度后,有氧呼吸的强度不再增强(由于受到有氧呼吸酶等因素的限制)。
2．O 2浓度-细胞呼吸释放的CO 2量的关系
解读：在一定O 2浓度范围内,有氧呼吸的强度随O 2浓度的增加而增强,同样以CO 2的释放表示有氧呼吸的强度。
而无氧呼吸的强度随O 2浓度的增加而减弱。
（注：a 表示无氧呼吸释放的CO 2量；b 表示有氧呼吸释放的CO 2量；c 表示呼吸释放的CO 2总量）
3．O 2浓度-CO 2释放量与O 2吸收量的关系
解读：在O 2浓度为10%以下时,CO 2总释放量大于O 2的吸收量,说明该器官既进行无氧呼吸,也进行有氧呼吸。
P 点后2条曲线重合,表明此后CO 2的总释放量与O 2的吸收量相等,此时该细胞只进行有氧呼吸。
P
点是无氧呼吸的
消失点。
4．O 2浓度-呼吸商变化的关系
解读：呼吸商RQ=放出的CO 2量/吸收的O 2量，可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。
在一定氧浓度范围内，随氧气浓度的增加，呼吸商在降低，说明有氧呼吸强度在增大，b 点有氧呼吸强度大于a 点。
当呼吸商为1，说明只进行有氧呼吸，如c 点之后。
在一定氧浓度范围内，随氧气浓度的增加，有氧呼吸的强度在增大。
第3单元 第4课时 细胞呼吸的影响因素及其应用
重温高考 真题演练
1.(2021·湖南，12)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是 A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻
种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
√B.农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏
寿命显著延长 C.油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气 D.柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起
第4课时
细胞呼吸的影响因素及其应用
课标要求
1.通过曲线分析认识O2浓度、温度、水分等对细胞呼吸的影响。 2.通过种子储藏、酒精发酵等了解细胞呼吸在生产实践中的应用。
梳理归纳 夯实必备知识
1.内部因素 (1)遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。 实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。 (2)生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。 实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。 (3)器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。 实例：生殖器官 大于 营养器官。
D.松土能加速土壤中残枝败叶、动植物遗体的分解，生成更多的二氧 化碳
松土可以增加土壤中的空气，促进根细胞的有氧呼吸，释放更多能 量，有利于矿质元素的吸收，促进光合作用，A正确； 松土能增加土壤中的空气，从而促进硝化细菌将氨态氮转化为硝态 氮，有利于硝化细菌的化能合成作用，增加土壤的肥力，B正确； 松土促进微生物的分解作用，使土壤中有机物含量减少，无机物含 量增加，C错误。
2.科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果 如图所示。下列叙述正确的是 A.20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有
细胞质基质、线粒体和叶绿体
√B.50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有
细胞呼吸影响因素及相关曲线
汇报人：XX
目 录
• 细胞呼吸概述 • 影响细胞呼吸因素 • 相关曲线解读与分析 • 实验设计与操作注意事项 • 细胞呼吸异常与疾病关系探讨 • 总结与展望
01
细胞呼吸概述
细胞呼吸定义与过程
定义
细胞呼吸是指细胞内有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过 程。
基因治疗
针对遗传性疾病导致的细胞呼 吸异常，可以采用基因治疗策 略，修复或替换缺陷基因。
细胞移植
对于严重细胞呼吸功能障碍的 患者，可以考虑采用细胞移植
等先进技ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进行治疗。
06
总结与展望
本次研究成果总结回顾
揭示了细胞呼吸过程中关键影响因素的作用机制
通过深入研究，我们发现了多种影响细胞呼吸的关键因素，如氧气浓度、温度、pH值等 ，并阐明了它们对细胞呼吸的具体作用机制。
意义
细胞呼吸是生物体获取能量的主要途径，对于维持生物体的生命活动具有重要意义。
重要性
细胞呼吸不仅为生物体提供能量，还参与生物体内许多重要的代谢过程，如物质合成、细胞分裂等。此外，细胞 呼吸还与生物体的免疫、应激等生理反应密切相关。因此，研究细胞呼吸的影响因素及相关曲线对于深入了解生 物体的生命活动具有重要意义。
未来研究方向展望
深入研究细胞呼吸的分子机制
尽管我们已经知道一些影响细胞呼吸的因素，但对其具体分子机制的了解仍然有限。未来研究将更加注重揭示细胞呼 吸过程中的分子细节，以更深入地理解其调控机制。
拓展细胞呼吸研究的应用领域
目前，细胞呼吸研究主要集中在基础生物学领域。未来，我们将积极探索其在医学、生物工程、环境科学等领域的应 用价值，如开发新的疾病治疗方法、优化生物制造过程、治理环境污染等。
呼吸作用和光合作用曲线图的分析
光合作用和呼吸作用的相关曲线图归纳总结一、影响关合速率的环境因素：1.光照强度对光合作用速率的影响（1）图中纵坐标代表总（实际或真正）光合作用速率还是净光合作用速率？光合总产量和光合净产量常用的判定方法：总（实际或真正）光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
①表观(净)光合速率通常用O2的表观释放量、CO2的表观吸收量或有机物积累量来表示。
②总 (实际或真正)光合速率通常用O2产生量、CO2固定量或有机物制造（合成）量来表示。
③呼吸速率只能在黑暗条件下测定。
通常用黑暗中CO2释放量、O2吸收量或有机物消耗量来表示。
本图纵坐标代表的是净光合速率。
（2）相关的点和线段代表的生物学含义如何？A点：A点时光照强度为0，光合作用速率为0，植物只进行呼吸作用，不进行光合作用。
由此点获得的信息是：呼吸速率为OA的绝对值，因此净光合速率为负值。
B点：实际光合作用速率等于呼吸速率（光合作用与呼吸作用两者处于动态衡），净光合作用速率为0。
表现为既不释放CO2也不吸收CO2，此点为光合作用补偿点。
C点：当光照强度增加到一定值时，光合作用速率达到最大值。
此点对应的M点为光合作用速率达到最大值（CM）时所对应的最低光照强度，此光照强度为光合作用饱和点。
AB段：此时光照较弱，此时呼吸作用产生的CO2除了用于光合作用外还有剩余，表现为向外界释放CO2。
总光合作用速率小于呼吸速率，因此净光合速率为负值。
BC段：此时光照较强，，呼吸产生的CO2不够光合作用所用，表现为从外界吸收CO2。
总光合作用速率大于呼吸速率，因此净光合速率为正值。
AC段：在一定的光照强度围，随着光照强度的增加，光合作用速率逐渐增加。
CD段：当光照强度超过一定值时，光合作用速率不再随光照强度的增加而增加。
（3）AC段、CD段限制光合作用强度的主要因素有哪些？在纵坐标没有达到最大值之前，主要受横坐标的限制，当达到最大值之后，限制因素为横坐标之外的其它因素AC段：限制光合作用速率的因素是光照强度。
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有关细胞呼吸的相关曲线的分析及应用
【课标要求】细胞呼吸。
【考向瞭望】以实验设计和分析题形式考查光合速率和呼吸速率的测定及影响因素。
【知识梳理】一、有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析
（一）有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
（二）过程分析：
1、无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
2、有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且H2O中的氧全部来自于O2。
3、有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生A TP。
二、相关曲线的分析及应用
（一）酵母菌细胞呼吸类型的判断：
1、若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸（图中A点）。
2、若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时存在（图中AC段）。
3、若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸（图中C点以后）。
4、B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（用CO2释放量表示），此时CO2的总释放量最低。
D点表示O2浓度超过一定值（10%）以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。
（二）影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用：
1、呼吸速率与温度的关系（如图）：（1）最适温度时，细胞呼吸最强，超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度时，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
（2）生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。
2、呼吸速率与O2浓度的关系（如图）：
（1）O2浓度低时，无氧呼吸占优势，随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强（受呼吸酶数量等因素的影响）。
（2）生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间，中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。
3、呼吸速率与含水量的关系（如图）：
（1）在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
（2）在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。