光合作用与呼吸作用综合分析

专题二细胞代谢

专题聚焦四光合作用与呼吸作用综合分析

一.光合作用和细胞呼吸的多角度多层次比较

1.光合作用和呼吸作用中物质和能量的变化关系

2. 从反应式上追踪元素

①光合作用总反应式：

分析:O2中O原子来自: 全部来自水；CO2中C经C3进入（CH2O），不经C5。

②有氧呼吸反应式：

分析:产生的H2O中的O原子来自: 全部来自O2，与反应物H2O中O原子无关。

③分析物质循环和能量流动

物质循环和能量流动:

3.光合作用和细胞呼吸中［H］的来源和去路分析

叶绿体内的

特别提醒：

①光合作用中产生的［H ］是还原型辅酶Ⅱ（NADPH ）十分简化的表示方式（教材P103相关信息），而细胞呼吸中产生的［H ］是还原型辅酶I （NADH ）十分简化的表示方式（教材P94相关信息），二者不是一种物质，尽管书写形式相同。

②还原氢的书写形式一定不能写成H 、H+、H2，只能写成［H ］或NADH 或NADPH 。 4.光合作用和细胞呼吸中ATP 的来源及去路分析

（1）光合作用中

ATP 来源：（光反应——类囊体膜上） ATP 分解：（暗反应——叶绿体基质中） （2）细胞呼吸中

ATP 合成：（①②③都产生ATP ，场所为细胞质基质和线粒体） ATP 分解：各项生命活动需要

特别提醒：

不同能源物质之间的关系

5.光合作用和呼吸作用典型曲线分析

(1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。

(2)绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进，测得的数据为净光合速率。

(3)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释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。

②真(实际)光合速率通常用O2产生量、CO2固定量或有机物制造量来表示。

③呼吸速率通常用黑暗中CO2释放量、O2吸收量或有机物消耗量来表示。

特别提醒：

典型例题解题技巧

题型一 坐标曲线题的解题技巧

例1：某生物兴趣小组欲研究密闭的温室一昼夜内O 2浓度变化的情况，当地日照时间为6时至18时，在适宜的生长条件下,预期一昼夜内温室中O 2 变化的曲线最可能是 ( )

解析：解决坐标曲线题的方法，可概括为“一识标”、 “二明点”、“三析线”三个基本步骤。 一识标：坐标曲线，实际上是“横坐标”对“纵坐标”的影响结果，“标”不同，曲线的含义就不同，形状也不相同。所以，认真识别坐标图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标之间

的联系，是解题的前提。

二明点：曲线是满足一定条件的点的集合，在这些点中，有些点特殊，如：曲线的起点、

转折点、终点，曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等，

往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义明确这些

特殊点的含义是解题的基础。例如，上图曲线中，特殊点就

有A、B、C、D四个，而这些点的含义往往就是试题考查的

内容。

三析线：正确分析曲线形状，如：何时开始上升、何时趋向平缓、何时出现转折、其原因分别是什么等等，这是解题的关键。如右图，我们就要在“一识标”、“二明点”的基础上，进一步分析得出：A点为光合作用面积的饱和点；OA段表明叶面积指数从0→6时，光合作用实际量随叶面积的不断增大而增大；当叶面积指数大于6时，光合作用实际量不再随叶面积的增大而增大，因为有很多叶子被遮挡在光补偿点以下；OB段表明干物质量随光合作用的增加而增加；由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加其呼吸量也不断增加（直线OC）,所以干物质积累量不断降低，如BC段。

夜间，温室内的植物进行有氧呼吸消耗O2，温室内O2的浓度降低，当光照强度增强，光合作用强度大于呼吸作用强度时，释放O2，温室内O2的浓度升高。18点时光合作用强度等于呼吸作用强度，之后，光合作用强度小于呼吸作用强度或光合作用停止，植物吸收O2，O2的浓度降低。

答案：D

题型二光合作用与细胞呼吸的相关测定

例2：某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：将8株各有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中CO2含量的变化。实验结果统计如下表，请分析回答下列问题。

(1)表中序号1、3、5、7可构成另一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是________，无关变量是____________(至少答两个)。

(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是________________________________________________________________________。

(3)根据表中实验数据，在图中的坐标上标出光照强度为1 000 lx，温度分别为10 ℃、20 ℃、30 ℃和40 ℃时的光合作用速率(标出相应的点即可)，并请注明横坐标所表示的变

量和具体数值。

(4)在光照强度为1 000 lx ，温度为30 ℃时，12 h 每株天竺葵可积累葡萄糖约________g 。(计算结果保留一位小数。相对原子质量C —12，H —1，O —16)

(1)表中序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，探究的是温度对光合作用速率的影响，根据单一变量原则，自变量是温度，因变量是密闭容器中二氧化碳含量的变化，无关变量有光照强度、二氧化碳浓度、天竺葵盆栽植株的大小和长势、叶片的数目等。(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，该实验的自变量也是温度，但没有光照，所以该实验组合研究的主题是温度对植物呼吸作用速率的影响。(3)根据表中实验数据，光照强度为1 000 lx ，温度为10 ℃时的实际光合作用速率为净光合作用速率＋此温度下的呼吸作用速率，即(5.0－4.5)＋(5.1－5.0)＝0.6(g/12 h)，以此类推20 ℃、30 ℃和40 ℃时的实际光合作用速率分别为1.9 g/12 h 、4.0 g/12 h 和3.8 g/12 h 。(4)根据光合作用的反应式：6CO 2＋12H 2O ――→光能叶绿体C 6H 12O 6＋6O 2＋6H 2O ，在光照强度为1 000 lx ，温度为30 ℃时，12 h 每株天竺葵可积累葡萄糖180×3.16×44

≈2.1(g)。

答案 (1)温度 光照强度、二氧化碳浓度 (2)温度对植物呼吸作用速率的影响 (3)见下图(四个点正确，横坐标含义正确，不得连线，四个点对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8) (4)2.1 知识补充：判定方法

(1)若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO 2吸收值为0，则为真正（实际）光合速率，若是负值则为表观光合速率。

(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为表观光合速率。 (3)有机物积累量一般为表观光合速率，制造量一般为真正（实际）光合速率。 题型三 光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下气体变化规律

例3：如下图所示，图甲表示某大棚蔬菜叶肉细胞的部分结构和相关代谢情况，其中a~f 代表O 2或CO 2。图乙表示该植物在适宜的条件下，O 2净产量（光合作用的O 2产生量-呼吸作用的O 2消耗量）与光照强度之间的关系曲线。据图回答下列问题：