光合作用与细胞呼吸综合题的解题方法

场所 在叶绿体类囊体的薄膜上进行 ①水的光解：2H2O→4[H]＋O2 物质 ②ATP的形成： 转化 ADP＋Pi+能量 酶 ATP 能量 光能→ATP和[H]中活跃的化学 转化 能
实质 光能转变为化学能，并放出O2
光 合 作 用 过 程 图 解 反 应 式
H2O+CO2
光能 叶绿体 (CH2O)+O2
N1= N2-N
m2= m1-m
减 少
0
0
0
较 强 光 照 时
植物 同时 进行 光合 作用 和细 胞呼 吸， 且光 合作 用速 率大 于细 胞呼 吸速 率
植物光合作用 所利用的C02 （用N表示） 除来自植物自 身细胞呼吸 （N2）之外， 不足部分来自 外界（N1)； 植物光合作用 产生的氧气 （m）除用于 自身细胞呼吸 （m1）之外， 其余氧气释放 到周围环境中 （m2）。
课上所学的，根据化学方程式计算的规律和办法进行解
答。
规律五：如果在题干中没有给出所要计算的具体数 值，只有体积比，则可将此比值当成实际体积(或物质的
量)进行计算，最后求解。
【例1】下图中曲线b表示水稻根有氧呼吸和无氧呼吸所释放 的CO2总量的变化，曲线a表示有氧呼吸释放的CO2量的变化， 则表示无氧呼吸释放的CO2量的变化是下列选项中的
D
D.如果光照强度适当增加，a点左移，b点右移
④由于在光下，植物既进行光合作用，又进行细胞呼吸， 而夜晚只进行细胞呼吸，在此基础上进一步理解一天24
小时中，何时放CO2，何时吸CO2呢？可用下图表示：
D C A B E
CO2 吸 收 量 CO2 释 放 量
F
G 时间 H I
O
CO2 吸 收 量
D C A B E
CO2 释 2 放 量 1
b a 1
O2浓度
B
2
0
【例2】 现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入
不同浓度的氧气时，其产生的酒精和二氧化碳的量如图
所示（两种呼吸作用速率相等），在氧浓度为a时 A.酵母菌只进行发酵 B.67％的酵母菌进行发酵 C.33％的酵母菌进行发酵
B
D.酵母菌停止发酵
三、光合作用与细胞呼吸综合
物的光合作用合成量，由X3增加为Xl，最常采取的简
施用农家肥（合理的能提高 CO2浓度或升温 便而有效的措施是 __________。
的方法均可）
(2)图中Y1、Y2、Y3的差异是由于__________影响了光 合作用的
光反应
所致。
光波长短（或光质）
光反应和暗 (3)图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中 ________反
【理论阐释】 1.知识背景 光合作用与细胞呼吸的比较 这两种生理作用在植物体内是相互对立而又密切 联系的两个方面。植物的光合作用为细胞呼吸提供有 机物和氧气，细胞呼吸又可以为光合作用提供二氧化 碳和水。
2.知识延伸 （1）植物在同时进行光合作用和细胞呼吸的综合分析： 总（真）光合作用是指植物在光照下制造的有机物的 总量（吸收的CO2总量）。 净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收 的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行细胞呼吸 所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。 ①当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸 收的CO2与该温度条件下植物进行细胞呼吸所释放的CO2量 达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作 用强度主要是受光反应产物的限制。
夏季中午光照过强，温度过高，蒸腾作用增大，导致叶片表 皮气孔关闭，从而减少CO2供应。
（2）不同光照条件下植物的代谢特点及相对强度的表示
方法
细胞呼吸强度表示方法 状 态 气体代 谢特点 CO2释放 量（或 实验容 器内C02 的增加 量） O2吸收 量（或 实验容 器内O2 的减少 量） 植物 重量 （有 机物 量）
（2）无氧呼吸过程
2.解题方法 （1）酵母菌(或绿色植物的非绿色器官)细胞呼吸类型
的判断
①若只产生C02，不消耗O2，则只进行无氧呼吸。（如 图A点）
②若产生CO2的摩尔数比吸收02的摩尔数多，即
C02:O2>1:1，则两种呼吸并存。（如图AC段）
③若产生CO2的摩尔数与吸收02的摩尔数相等，即
②当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度
不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合 作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统 中酶的活性和CO2浓度的限制。（如下图所示）
③当外界条件变化时，C02（光）补偿点移动规律如下： a、若呼吸速率增加，C02（光）补偿点应右移。 b、若呼吸速率减小，C02（光）补偿点应左移。 c、若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时， C02（光）补偿点应右移；条件的改变使光合速率增加时，
吸的消耗量
净光合作用的葡萄糖产量=光合作用实际葡萄糖生产 量－细胞呼吸葡萄糖的消耗量
（2）当光合作用＜细胞呼吸 光合作用吸收的CO2量＝细胞呼吸释放的CO2量－环境
中增加的CO2量
光合作用释放O2的量＝细胞呼吸消耗的O2量－环境中 减少的O2量 如果将上述公式推广到葡萄糖，则得到下列公式： 真光合作用葡萄糖合成量＝净光合作用葡萄糖合成
N1= N-N2
m2= m-m1
增 加
3．解题方法
光合作用与细胞呼吸的综合计算。
总光合量、净光合量与呼吸量的关系。可用下述公式表 示： 总光合量=净光合量+呼吸量
（1）当光合作用≥细胞呼吸
光合作用CO2的总吸收量=环境中CO2的减少量＋细胞
呼吸CO2释放量 光合作用O2释放总量=环境中O2增加量+细胞呼吸O2消 耗量 光合作用的实际产氧量=实测氧气的释放量＋细胞呼
F G 时间 H I
CO2 释 放 量
O
AB和HI分别表示0～6时和18～24时之间只进行细胞呼吸 作用放出CO2，BH段光合作用与细胞呼吸同时进行，BC、GH 表示光照强度较弱时，光合作用小于细胞呼吸，也放出CO2， C与G点表示光合作用等于细胞呼吸，所以既不吸收CO2也不
放出CO2，CG光合作用大于细胞呼吸，则吸收CO2。E时表示
C02（光）补偿点应左移。
【例1】将川芍植株的一叶片置于
恒温的密闭小室，调节小室CO2浓
度，在适宜光照强度下测定叶片 光合作用的强度（以CO2吸收速率表示），测定结果如图。 下列相关叙述，正确的是 A.如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移 B.如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C.如果光照强度适当增加，a点右移，b点右移
减少或 没有
增加 减少
光照不变 CO2供应不变
（CH2O）运输 受阻
1.考查C3与C5含量的动态变化
【例1】如图所示某阳生植物细胞在夏季某一晴天内的
光合作用过程中，C3、C5的数量变化。若第二天中午天
气由光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3、C5含量的变化
B A. c→d段（X) 、b→c段（Y)
分别相当于曲线中的
应用
2.考查多因子对光合作用的综合影响 【例2】回答有关光合作用的问题。下图表示当影响 光合作用的因素X、Y和Z变化时，光合作用合成量和 光强度的关系。
(1)图中Xl、X2、X3的差异是由于某种原因如_________
暗反应 影响了光合作用的__________ 所导致。要提高大棚作
二氧化碳和温度
C02:02＝1:1，则只进行有氧呼吸。（如图C点以后）
④B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等，此时
CO2的总释放量最低，D点表示氧浓度超过10％以上时
无氧呼吸消失。说明有氧存在时，无氧呼吸受到抑制。
（2）有关细胞呼吸计算的规律总结
规律一：细胞有氧呼吸时CO2：O2=1：1，无氧呼吸时
C02：02=2：0。
一、光合作用
【理论阐释】
1.知识背景
项目 条件 光 合 作 用 具 体 过 程 光反应 需色素、光、酶、水 暗反应 不需色素和光，需要多种酶、 ATP、[H]、CO2 在叶绿体的基质中进行 ①CO2的固定：CO2＋C5 酶 2C3 酶 ②CO2的还原：C3 ATP+ (CH2O) [H] ＋C5＋H2O ATP、[H]中活跃的化学能→ （CH2O）中稳定的化学能 同化CO2形成（CH2O）
B. d→e段（X) 、d→e段（Y) C. d→e段（Y) 、c→d段（X) D. b→c段（Y) 、b→c段（X)
（2）多因子对光合作用综合影响的解题规律
图像
含义
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因 子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示 的因子，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可 采取适当提高图示中的其他因子 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光 合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提 高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以 提高光合作用速率等。
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⑵乙植株比甲植株固定CO2的能力________________。
⑶0～15min期间植株释放O2速率的变化趋势是________ ______________________________。 ⑷30～45min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定的原因 是____________________________。
光合作用与细胞呼吸 综合题的解题方法
光合作用和细胞呼吸是有内在联系的，二者具有
相反的反应过程，分别给对方提供原料，两个反应相
互支持并相互影响。对绿色植物来说，很多时候同时
进行着光合作用和细胞呼吸，这就为高考在这方面的 命题提供了广阔的空间。我们只有深刻理解光合作用 和细胞呼吸的原理及其相互关系，才能灵活解决相关 问题，熟练掌握计算技巧。下面从“光合作用”、 “细胞呼吸”及“光合作用与细胞呼吸的综合”三个 角度进行分析。
规律二：消耗等量的葡萄糖时，酒精发酵与有氧呼 吸产生的CO2物质的量之比为1：3。 规律三：产生同样数量的ATP时，无氧呼吸与有氧呼 吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为19：1。
规律四：在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计 算及酶速率比较时，应使用 C6H12O6+6H2O+602→6CO2+12H20+能量和 C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量这两个反应式，并结合化学
代谢
图示
黑 暗 情 况 下
只进行 细胞呼 吸，不 进行光 合作用
植物从 外界吸 收O 2 放 出CO2
增加
增加
减少
弱 光 情 况 下
细胞 呼吸 速率 大于 光合 作用 速率 细胞 呼吸 速率 等于 光合 作用 速率 时
植物从 外界吸 收O 2 放 出CO2， 但吸收 CO2放出 02量较 少 植物与 外界不 进行气 体交换， 即没有 O2和CO2 的吸收 与释放
量＋细胞呼吸葡萄糖分解量
【例2】 (2008·宁夏高考) 将长势相同、数量相等的甲、
乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻 璃罩内，在光照、温度等相同且适宜的条件下培养，定 时测定玻璃罩内的CO2含量，结果如图。据图回答：
⑴0～25min期间，影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的 主要因素是________________含量。
2.类型及解题规律
（1）叶绿体处于不同条件下，C3、C5、[H]、ATP以及 （CH2O）合成量的动态变化及解题规律。
条件 CO2供应不变 项目 停止光照 突然光照 光照不变 停止CO2供应 CO2供应增加 C3 增加 减少 减少 增加 增加 C5 下降 增加 增加 减少 减少 [H]和 ATP 减少或 没有 增加 增加 减少 增加 （CH2O） 合成量 减少或 没有 增加
应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗
Z3、Z 期、营养生长和花蕾开花期的曲线依次是 ______ 2、Zl 。
二、细胞呼吸
【理论阐释】 1.知识背景 （1）有氧呼吸的过程 ①第一阶段 C6H12O6 酶 2丙酮酸+4[H]+少量能量 （2ATP）（细胞质基质） ②第二阶段 2丙酮酸+6H2O 酶 6CO2+20[H]+少量能量 （2ATP）（线粒体内膜） ③第三阶段 6O2+24[H] 酶 12H2O+大量能量（34ATP） （线粒体基质） 总反应式： C6H12O6+6O2+6H2O 酶 6CO2+12H2O+能量
【解析】本题考查光合作用和呼吸作用的相互关系。植 物光合作用大于呼吸作用时，植物吸收CO2释放氧气，使 得玻璃罩内CO2逐渐减少。题干中已强调在光照、温度相 同且适宜，所以可以考虑影响甲乙两种植物光合强度的
因素为CO2，随着CO2浓度减小，光合速率逐渐减小。