淺議光合作用與細胞呼吸計算問題教學(xué)

1、光合作用與細胞呼吸問題專題復(fù)習(xí)一、細胞呼吸（有氧呼吸）速率 細胞有氧呼吸的總反應(yīng)式為： 植物體有氧呼吸強度可以用呼吸速率進行度量。它是指植物體在黑暗條件下單位數(shù)量的活體組織，在單位時間內(nèi)消耗的氧氣量（或葡萄糖的量）或產(chǎn)生二氧化碳的量。從植物內(nèi)部因素來講，有氧呼吸速率與植物的種類、生長時期、器官部位有關(guān)，從植物的外部因素來講，與水的多少、O2的供應(yīng)以及溫度等因素有關(guān)。在生產(chǎn)中,植物的細胞呼吸速率可以通過直接測定植物在黑暗中單位時間內(nèi)氧氣的消耗量或則CO2的釋放量來表示。細胞呼吸是供能的化學(xué)反應(yīng),有光無光都可進行,與光無關(guān).二、 光合作用與細胞呼吸的區(qū)別和聯(lián)系 光合作用與細胞呼吸是植物細胞進行的兩

2、大重要生理活動。植物的生長發(fā)育一定程度上可以看作是有機物不斷積累的結(jié)果。植物通過光合作用生產(chǎn)有機物，通過細胞呼吸消耗有機物，光合作用強度與呼吸作用的強度大小是決定植物有機物積累的重要因素。有機物凈積累量=光合作用生產(chǎn)量-細胞呼吸消耗量光合作用與細胞呼吸的區(qū)別和聯(lián)系 光合作用 呼吸作用代謝類型 合成代謝 分解代謝反應(yīng)場所（細胞器）主要在葉肉細胞中（葉綠體） 所有活細胞（線粒體）物質(zhì)變化 無機物轉(zhuǎn)變成有機物 有機物氧化分解對有機物的影響 生產(chǎn)（制造）有機物 消耗有機物能量變化 光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存在有機物中 化學(xué)能釋放出來以熱能散失或轉(zhuǎn)移到ATP中聯(lián)系 光合作用的產(chǎn)物為呼吸作用提供了基礎(chǔ)（有機物和

3、氧氣）；呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳可被光合作用利用，釋放的能量來自光合作用生產(chǎn)的化學(xué)能三、真光合作用速率現(xiàn)行教材中給出的是光合作用的總反應(yīng)式，而在計算問題中，關(guān)于光合作用的反應(yīng)式常要書寫產(chǎn)物為葡萄糖的反應(yīng)式。光合作用本質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng)。植物體真光合速率是指植物在單位時間內(nèi)，單位面積的葉片合成（制造）有機物的速率（或氧氣產(chǎn)生速率、二氧化碳消耗速率）,真光合是葉綠體代謝的貢獻,“真光合速率”又叫“總光合速率”，或“實際光合速率”是指的植物體“真正發(fā)生”的光合速率；四、凈光合速率 綠色植物每時每刻都進行細胞呼吸，當(dāng)在光下測定植物光合強度時，由于植物的細胞呼吸同時進行，因而實際測得的數(shù)值應(yīng)為真光合作用速率與

4、細胞呼吸速率的差值，即“凈光合速率”。所以，“凈光合速率”是植物體真光合作用速率在抵消了“細胞呼吸速率”之后剩下的我們所能夠?qū)嶋H測量到的光合速率，又叫“實測/表觀光合速率”。1、 真光合與凈光合的關(guān)系 總光合量=凈光合量+呼吸量； 光合作用真正產(chǎn)氧量（葉綠體產(chǎn)氧量）=向環(huán)境釋放氧氣量（實測凈釋放）+呼吸作用耗氧量；光合作用真正CO2消耗量（葉綠體消耗CO2量）=從環(huán)境吸收CO2量（實測凈吸收）+呼吸作用CO2釋放量；光合作用真正葡萄生產(chǎn)（制造）量=光合作用葡萄糖凈積累（實測）+呼吸作用葡萄糖消耗量。2、確定植物的總光合作用、凈光合作用及呼吸作用可采用以下指標(biāo)表示（1）表示凈光合量：植物/葉片/

5、細胞“吸收”CO2量或?qū)嶒炄萜鲀?nèi)CO2的減少量，這里的吸收指的是從系統(tǒng)外的環(huán)境吸收；植物/葉片/細胞“釋放”O(jiān)2量或?qū)嶒炄萜鲀?nèi)O2的增加量，這里的釋放指的是向系統(tǒng)外的環(huán)境釋放；植物/葉片/細胞“積累”葡萄糖量或植物重量（有機物）增加量。（2）表示真光合量（總/實際光合量）：葉綠體“吸收”CO2量；細胞/植物“固定”或“同化”CO2量葉綠體“產(chǎn)生/釋放”O(jiān)2量；細胞/植物“產(chǎn)生”O(jiān)2量植物/細胞/葉綠體“產(chǎn)生”、“制造”葡萄糖量。（3） 表示呼吸量黑暗中植物體/或葉片/葉肉細胞/線粒體釋放的CO2、吸收的O2或消耗的葡萄糖量表示呼吸消耗量例題1：下列5種說法中哪個是總光合，哪個是凈光合？1. 植

6、物葉片吸收CO2的量（釋放O2的量）2. 植物葉肉細胞吸收CO2的量（釋放O2的量）3. 容器中CO2的減少量（釋放O2的量）4. 植物光合作用利用的CO2的量（釋放O2的量）5. 植物葉綠體吸收CO2的量（釋放O2的量）例題2：某實驗條件下，測得某細胞光照10小時釋放氧氣640 mg，黑暗10小時釋放二氧化碳440 mg，那么每小時光合作用合成葡萄糖的量應(yīng)為 mg，積累葡萄糖 mg。例題3：某植物在密閉玻璃罩中培養(yǎng)一天，條件適宜。白天通過光合作用生產(chǎn)葡萄糖500g，細胞呼吸消耗葡萄糖100g；夜間細胞呼吸消耗葡萄糖600g,該植物這天葡萄糖積累量為 ，這天結(jié)束后，玻璃罩中的氧氣量將 ，二氧化

7、碳量將 。例題4：已知某植物在無光條件下二氧化碳釋放量為44 mg/h,而在某光照條件下從環(huán)境中二氧化碳吸收速率為44mg/h, 則該植物在此光照條件下固定二氧化碳的速率為 ，氧氣釋放速率為 。例題5：例題：某實驗條件下，測得一定數(shù)量植物細胞光照10小時釋放氧氣640 mg，黑暗10小時釋放二氧化碳440 mg，那么每小時光合作用合成葡萄糖的量應(yīng)為 mg，積累葡萄糖 mg。5、 真/凈光合量（速率）的測量經(jīng)典裝置1、液滴移動法前一裝置測呼吸速率，黑暗下液滴左移的距離（體積）即為O2的消耗量也即呼吸速率；后一裝置測凈光合速率，光照下液滴右移的距離為凈光合速率。用公式計算總光合速率。例6 下圖是探

8、究綠色植物光合作用速率的實驗示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度，該裝置置于20環(huán)境中。實驗開始時，針筒的讀數(shù)是0.2mL，毛細管內(nèi)的水滴在位置X。20min后，針筒的容量需要調(diào)至0.6mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在位置X處。據(jù)此回答下列問題：（1）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量清水，重復(fù)上述實驗，20min后，要使水滴維持在位置X處，針筒的容量         （需向左/需向右/不需要）調(diào)節(jié)。（2）若以釋放出的氧氣量來代表光合作用速率，該植物的光合作用速率是   &#

9、160; mL/h。（3）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量濃氫氧化鈉溶液，在20、無光條件下，30min后，針筒的容量需要調(diào)至0.1mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在X處。則在有光條件下該植物的實際光合速率是      mL/h。2、圓片上浮法 利用真空滲入法排除葉肉細胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少（或者葉片全部上浮所需時間的長短），即能比較光合作用的強弱。  例7  下面甲圖為研

10、究光合作用的實驗裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至含有不同濃度的NaHCO3溶液中，給予一定的光照，測量每個培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時間(見圖乙)，以研究光合作用速率與NaHCO3溶液濃度的關(guān)系。有關(guān)分析正確的是(  )A在ab段，隨著NaHCO3溶液濃度的增加，光合作用速率逐漸減小B在bc段，單獨增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度，都可以縮短葉圓片上浮的時間C在c點以后，因NaHCO3溶液濃度過高，使葉肉細胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降D因配制的NaHCO3溶液中不含氧氣，所以整個實驗過程中葉圓片不能進行呼吸

11、作用3、半葉稱重法將對稱葉片左側(cè)遮光右側(cè)曝光,并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠种g的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射一段時間后,從兩側(cè)截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為a（遮光）和b（曝光），則b-a所代表的是總光合量。 例8測定植物光合作用強度常采用“半葉法”：將若干處于正常生活狀態(tài)的植物對稱葉片的一半剪下，用濕紗布包裹放于黑暗處（記為A），另一半則留在植株上（記為B），在光下進行光合作用，光照一段時間后，在A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，分別烘干稱重，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后計算植物光合作用強度（單位mg/dm2h），請結(jié)合以上內(nèi)容回答相關(guān)問題（1）對葉片基部處理時，用刀片小心環(huán)剝實驗葉片葉

12、柄的韌皮部，但不能傷及木質(zhì)部，目的是使選定葉片中的有機物既不能_，也不能_，而且又不能影響_的供應(yīng)。（2）光照4小時后，將同一葉片的A、B兩部分按對應(yīng)部位疊在一起，在無粗葉脈處放上金屬模板，用刀片沿金屬模板的邊緣切下兩個方形葉塊，分別烘干至恒重，記錄為WA、WB，若WWB-WA，取多個葉片求W的平均值，則W表示_，假設(shè)每次截取的葉片面積為d，每次光照時間為t，則植物光合作用強度可以表示為_。4、黑白瓶法黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，所以呼吸作用量=黑瓶中溶解氧的變化。白瓶既能光合作用又能呼吸作用，所以凈光合作用量=白瓶中溶解氧的變化。真正光合量（總光合量）=白瓶中溶解氧的變化+黑瓶中溶

13、解氧的變化例9 采用黑白瓶（不透光可透光瓶）法測定池塘群落各深度日代謝的平均氧濃度變化，結(jié)果如下表，請據(jù)表分析，該池塘一晝夜生產(chǎn)氧氣和消耗氧氣量分別是（     ）    深度瓶中的變化（gm-2）白瓶黑瓶水底    5、7   B8、7     C8、11   D5、11六、不同光照條件下植物體的氣體代謝特點以及相關(guān)速率幾個概念：呼吸速率 光補償點、 光飽和點此曲線可以變式（如下圖），不同二氧化碳濃度條件

14、下植物體的氣體代謝特點以及相關(guān)速率有類似曲線（如右下圖）例題10：請說明夏季一天以下各時間或時刻細胞呼吸強度與光合作用強度的關(guān)系OA、AB、B、BC、CD、D、DE、EF、F、BF、FG、GK七、訓(xùn)練題曲線類1 以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示，下列分析正確的是（）A光照相同時間，35時光合作用制造的有機物的量與30時相等B光照相同時間，在20條件下植物積累的有機物的量最多C溫度高于25時，光合作用制造的有機物的量開始減少D兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等2 植物的光合作用受CO2濃度、光照強度和溫度的影

15、響。右圖為在一定CO2濃度和適宜溫度條件下，測定某植物在不同光照強度下的光合作用速率。下列有關(guān)說法正確的是（    ）A在a點所示條件下，該植物細胞只進行呼吸作用，產(chǎn)生ATP的場所是線粒體Bb點時該植物的實際光合作用速率為0C若將該植物置于c點條件下光照9小時，其余時間置于黑暗中，則每平方米葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為15mgD適當(dāng)提高CO2濃度，則圖中a點下移，b點左移，c點上移3 一同學(xué)研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸時，設(shè)計了如下操作：取三個相同的透明玻璃瓶標(biāo)號a、b、c，并將a用不透光黑布包扎起來；將a、b、c三個瓶子均在湖中X深度取滿水，并測定

16、c瓶中水的溶氧量；將a、b兩瓶密封后再沉入X深度水體中，24小時后取出；測定a、b兩瓶中水的溶氧量，三個瓶子的測量結(jié)果如圖所示。關(guān)于24小時內(nèi)X深度水體中生物光合作用和有氧呼吸情況的分析正確的是（   ）A光合作用產(chǎn)生的氧氣量為（k-w）mol/瓶B光合作用產(chǎn)生的氧氣量為（k-v）mol/瓶C有氧呼吸消耗的氧氣量為（k-v）mol/瓶D有氧呼吸消耗的氧氣量為v mol/瓶4 右圖曲線表示在適宜溫度、水分和一定的光照強度下，甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關(guān)系，下列說法正確的是(   )  ACO2濃度大于a時，甲才能進行光合作

17、用B適當(dāng)增加光照強度，a點將左移CCO2濃度為b時，甲、乙總光合作用強度相等D甲、乙光合作用強度隨CO2濃度的增大而不斷增強5 如圖是植物氧氣釋放和吸收速度有關(guān)的資料，植物受12小時黑暗，隨后進行12小時光照，溫度不變，結(jié)果如圖所示。下面是在24小時的實驗時間內(nèi)通過植物呼吸消耗的氧的總體積，哪個是最正確的估計()A600 cm3 B1 000 cm3 C1 200 cm3 D1 800 cm36、將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調(diào)節(jié)小室CO2濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度(以CO2吸收速率表示)，測定結(jié)果如圖。下列相關(guān)敘述，正確的是()A如果光照強度適當(dāng)降低，a點左移，b點

18、左移B如果光照強度適當(dāng)降低，a點左移，b點右移C如果光照強度適當(dāng)增強，a點右移，b點右移D如果光照強度適當(dāng)增加，a點左移，b點右移7 一生長著大量綠藻的池塘，一天內(nèi)池水中CO2濃度變化正確的是()8 如圖所示農(nóng)田一晝夜溫度變化、光照強度變化和植物吸收CO2變化數(shù)據(jù)繪制成的曲線，則下列說法不正確的是()A 在曲線與時間軸交點c和e時，光合作用吸收的CO2與細胞呼吸釋放的CO2量相等B a點的形成是由夜間的低溫造成的C 從時間軸上的c點開始合成有機物，到e點有機物的合成停止D 增大曲線與時間軸所圍成的正面積的措施包括提高光照強度、CO2濃度和充足的水分供應(yīng)9 如圖所示某植物光合速率和呼吸速率隨溫度

19、而變化的走勢。相關(guān)敘述錯誤的是()A曲線A表示植株同化CO2的總量B凈光合產(chǎn)量最大時的呼吸也最強溫度對光合和呼吸速率的影響C保持一定的晝夜溫差有利于提高產(chǎn)量D光合作用和細胞呼吸的酶具有不同的最適溫度10 下圖中的甲、乙兩圖為一晝夜中某作物植株對CO2的吸收和釋放狀況的示意圖。甲圖是在春季的某一晴天，乙圖是在盛夏的某一晴天，請據(jù)圖回答問題：(1)甲圖曲線中C點和E點(外界環(huán)境中CO2濃度變化為零)處，植株處于何種生理活動狀態(tài)_。(2)根據(jù)甲圖推測該植物光合作用強度最高的是_點，植株積累有機物最多的是_點。(3)乙圖中FG段CO2吸收量逐漸減少是因為_，以致光反應(yīng)產(chǎn)生的_和_逐漸減少，從而影響了暗

20、反應(yīng)強度。(4)乙圖曲線中間E處光合作用強度暫時降低，可能是因為_。11.如圖為植物光合作用強度隨光照強度變化的坐標(biāo)圖，下列敘述中正確的是（多選）Aa點葉肉細胞產(chǎn)生ATP的細胞器只有線粒體 Bb點植物光合作用強度與細胞呼吸強度相等 C已知某植物光合作用和細胞呼吸最適溫度分別為25和30，如圖表示該植物處于25環(huán)境中，則將溫度提高到30 時，a點上移，b點左移，d點下移 D當(dāng)植物缺鎂時，b點將向右移 表格類12 某植物光合作用與呼吸作用測得的實驗數(shù)據(jù)如下。若該植物處于白天均溫30，晚上均溫15，有效日照15h環(huán)境下，請預(yù)測植物1天中積累的葡萄糖為（ ）A765mgB1485mg C315mgD5

21、40mg組別一二三四溫度/27282930暗處理后重量變化/mg-1-2-3-1光照后與暗處理前重量變化/mg+3+3+3+113 將狀況相同的某種綠葉分成四等組，在不同溫度下分別暗處理1h，再光照1h（光強相同），測其重量變化，得到如下表的數(shù)據(jù)?？梢缘贸龅慕Y(jié)論是（   ）A 該植物光合作用的最適溫度約是27B該植物呼吸作用的最適溫度是29C 2729下的凈光合速率相等D 30下的真正光合速率為2mg/h14 在兩個相同密閉、透明玻璃室內(nèi)各放置一盆相似的甲、乙兩種植物幼苗，在充足的水分、光照和適宜的溫度等條件下，用紅外線測量儀定時測量玻璃室內(nèi)的CO2含量，結(jié)果如下表（假設(shè)實

22、驗期間光照、水分和溫度等條件恒定不變）。下列有關(guān)分析，錯誤的是（    ） 記錄時間（min）051020253035354045甲種植物（mgL）1501138350484848484848乙種植物（mgL）15011075301888888A 在025min期間，甲和乙兩種植物光合作用強度都逐漸減少B在025min期間，CO2含量逐漸降低是有氧呼吸減弱的結(jié)果C在025min期間，影響光合作用強度的主要因素是CO2含量D上表數(shù)據(jù)說明，乙植物比甲植物固定CO2的能力強綜合探究類15 為探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響，多個興趣小組設(shè)計實驗進行研究。 實驗材料和用具：100mL量筒、20W至500W的臺燈、冷開水、NaHC03、黑藻等等 實驗步驟： 準(zhǔn)備6套如圖所示裝置，編號為1- 6。在瓶中各加入約500mL001gmLNaHC03溶液后用冷開水充滿。 取6等分黑藻分別放入1- 6號裝置。 將6套裝置放入暗室中，然后用20W、50W、75W、100W、200W和500W的臺燈等距離地分別照射1- 6號裝置，觀察氣泡的產(chǎn)生情況。 30min