淺議光合作用與細(xì)胞呼吸計(jì)算問(wèn)題教學(xué)

1、光合作用與細(xì)胞呼吸問(wèn)題專題復(fù)習(xí)一、細(xì)胞呼吸（有氧呼吸）速率 細(xì)胞有氧呼吸的總反應(yīng)式為： 植物體有氧呼吸強(qiáng)度可以用呼吸速率進(jìn)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(shí)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(lái)講，有氧呼吸速率與植物的種類、生長(zhǎng)時(shí)期、器官部位有關(guān)，從植物的外部因素來(lái)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(xì)胞呼吸速率可以通過(guò)直接測(cè)定植物在黑暗中單位時(shí)間內(nèi)氧氣的消耗量或則CO2的釋放量來(lái)表示。細(xì)胞呼吸是供能的化學(xué)反應(yīng),有光無(wú)光都可進(jìn)行,與光無(wú)關(guān).二、 光合作用與細(xì)胞呼吸的區(qū)別和聯(lián)系 光合作用與細(xì)胞呼吸是植物細(xì)胞進(jìn)行的兩

2、大重要生理活動(dòng)。植物的生長(zhǎng)發(fā)育一定程度上可以看作是有機(jī)物不斷積累的結(jié)果。植物通過(guò)光合作用生產(chǎn)有機(jī)物，通過(guò)細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物，光合作用強(qiáng)度與呼吸作用的強(qiáng)度大小是決定植物有機(jī)物積累的重要因素。有機(jī)物凈積累量=光合作用生產(chǎn)量-細(xì)胞呼吸消耗量光合作用與細(xì)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(chǎng)所（細(xì)胞器）主要在葉肉細(xì)胞中（葉綠體） 所有活細(xì)胞（線粒體）物質(zhì)變化 無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物 有機(jī)物氧化分解對(duì)有機(jī)物的影響 生產(chǎn)（制造）有機(jī)物 消耗有機(jī)物能量變化 光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中 化學(xué)能釋放出來(lái)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(jī)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(lái)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(jì)算問(wèn)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(shí)間內(nèi)，單位面積的葉片合成（制造）有機(jī)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(xiàn),“真光合速率”又叫“總光合速率”，或“實(shí)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(shí)每刻都進(jìn)行細(xì)胞呼吸，當(dāng)在光下測(cè)定植物光合強(qiáng)度時(shí)，由于植物的細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，因而實(shí)際測(cè)得的數(shù)值應(yīng)為真光合作用速率與

4、細(xì)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(xì)胞呼吸速率”之后剩下的我們所能夠?qū)嶋H測(cè)量到的光合速率，又叫“實(shí)測(cè)/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(shí)測(cè)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(shí)測(cè)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(shí)測(cè)）+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(xì)胞“吸收”CO2量或?qū)嶒?yàn)容器內(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(xì)胞“釋放”O(jiān)2量或?qū)嶒?yàn)容器內(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(xì)胞“積累”葡萄糖量或植物重量（有機(jī)物）增加量。（2）表示真光合量（總/實(shí)際光合量）：葉綠體“吸收”CO2量；細(xì)胞/植物“固定”或“同化”CO2量葉綠體“產(chǎn)生/釋放”O(jiān)2量；細(xì)胞/植物“產(chǎn)生”O(jiān)2量植物/細(xì)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(xì)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(shuō)法中哪個(gè)是總光合，哪個(gè)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(xì)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(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)得某細(xì)胞光照10小時(shí)釋放氧氣640 mg，黑暗10小時(shí)釋放二氧化碳440 mg，那么每小時(shí)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(guò)光合作用生產(chǎn)葡萄糖500g，細(xì)胞呼吸消耗葡萄糖100g；夜間細(xì)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(wú)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(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)得一定數(shù)量植物細(xì)胞光照10小時(shí)釋放氧氣640 mg，黑暗10小時(shí)釋放二氧化碳440 mg，那么每小時(shí)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(cè)量經(jīng)典裝置1、液滴移動(dòng)法前一裝置測(cè)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(cè)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(jì)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(shí)驗(yàn)示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶?jī)?nèi)的二氧化碳濃度，該裝置置于20環(huán)境中。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，針筒的讀數(shù)是0.2mL，毛細(xì)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(wèn)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(shí)驗(yàn)，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(lái)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(wú)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(shí)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(xì)胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過(guò)程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來(lái)下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少（或者葉片全部上浮所需時(shí)間的長(zhǎng)短），即能比較光合作用的強(qiáng)弱。  例7  下面甲圖為研

10、究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)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(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)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(dú)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(shí)間C在c點(diǎn)以后，因NaHCO3溶液濃度過(guò)高，使葉肉細(xì)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(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉圓片不能進(jìn)行呼吸

11、作用3、半葉稱重法將對(duì)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(shí)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(cè)定植物光合作用強(qiáng)度常采用“半葉法”：將若干處于正常生活狀態(tài)的植物對(duì)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(jìn)行光合作用，光照一段時(shí)間后，在A、B的對(duì)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(jì)算植物光合作用強(qiáng)度（單位mg/dm2h），請(qǐng)結(jié)合以上內(nèi)容回答相關(guān)問(wèn)題（1）對(duì)葉片基部處理時(shí)，用刀片小心環(huán)剝實(shí)驗(yàn)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(jī)物既不能_，也不能_，而且又不能影響_的供應(yīng)。（2）光照4小時(shí)后，將同一葉片的A、B兩部分按對(duì)應(yīng)部位疊在一起，在無(wú)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(gè)方形葉塊，分別烘干至恒重，記錄為WA、WB，若WWB-WA，取多個(gè)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(shí)間為t，則植物光合作用強(qiáng)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(cè)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(qǐng)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(diǎn)以及相關(guān)速率幾個(gè)概念：呼吸速率 光補(bǔ)償點(diǎn)、 光飽和點(diǎn)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(diǎn)以及相關(guān)速率有類似曲線（如右下圖）例題10：請(qǐng)說(shuō)明夏季一天以下各時(shí)間或時(shí)刻細(xì)胞呼吸強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)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(cè)定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對(duì)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(shí)間，35時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30時(shí)相等B光照相同時(shí)間，在20條件下植物積累的有機(jī)物的量最多C溫度高于25時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少D兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機(jī)物的量相等2 植物的光合作用受CO2濃度、光照強(qiáng)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(cè)定某植物在不同光照強(qiáng)度下的光合作用速率。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（    ）A在a點(diǎn)所示條件下，該植物細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是線粒體Bb點(diǎn)時(shí)該植物的實(shí)際光合作用速率為0C若將該植物置于c點(diǎn)條件下光照9小時(shí)，其余時(shí)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(diǎn)下移，b點(diǎn)左移，c點(diǎn)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(shí)，設(shè)計(jì)了如下操作：取三個(gè)相同的透明玻璃瓶標(biāo)號(hào)a、b、c，并將a用不透光黑布包扎起來(lái)；將a、b、c三個(gè)瓶子均在湖中X深度取滿水，并測(cè)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(shí)后取出；測(cè)定a、b兩瓶中水的溶氧量，三個(gè)瓶子的測(cè)量結(jié)果如圖所示。關(guān)于24小時(shí)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(qiáng)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(shuō)法正確的是(   )  ACO2濃度大于a時(shí)，甲才能進(jìn)行光合作

17、用B適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，a點(diǎn)將左移CCO2濃度為b時(shí)，甲、乙總光合作用強(qiáng)度相等D甲、乙光合作用強(qiáng)度隨CO2濃度的增大而不斷增強(qiáng)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(shí)黑暗，隨后進(jìn)行12小時(shí)光照，溫度不變，結(jié)果如圖所示。下面是在24小時(shí)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)通過(guò)植物呼吸消耗的氧的總體積，哪個(gè)是最正確的估計(jì)()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(qiáng)度下測(cè)定葉片光合作用的強(qiáng)度(以CO2吸收速率表示)，測(cè)定結(jié)果如圖。下列相關(guān)敘述，正確的是()A如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)

18、左移B如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移C如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)，a點(diǎn)右移，b點(diǎn)右移D如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增加，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移7 一生長(zhǎng)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(qiáng)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(shuō)法不正確的是()A 在曲線與時(shí)間軸交點(diǎn)c和e時(shí)，光合作用吸收的CO2與細(xì)胞呼吸釋放的CO2量相等B a點(diǎn)的形成是由夜間的低溫造成的C 從時(shí)間軸上的c點(diǎn)開始合成有機(jī)物，到e點(diǎn)有機(jī)物的合成停止D 增大曲線與時(shí)間軸所圍成的正面積的措施包括提高光照強(qiáng)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(shì)。相關(guān)敘述錯(cuò)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(shí)的呼吸也最強(qiáng)溫度對(duì)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(xì)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(duì)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(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)甲圖曲線中C點(diǎn)和E點(diǎn)(外界環(huán)境中CO2濃度變化為零)處，植株處于何種生理活動(dòng)狀態(tài)_。(2)根據(jù)甲圖推測(cè)該植物光合作用強(qiáng)度最高的是_點(diǎn)，植株積累有機(jī)物最多的是_點(diǎn)。(3)乙圖中FG段CO2吸收量逐漸減少是因?yàn)開，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(qiáng)度。(4)乙圖曲線中間E處光合作用強(qiáng)度暫時(shí)降低，可能是因?yàn)開。11.如圖為植物光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度變化的坐標(biāo)圖，下列敘述中正確的是（多選）Aa點(diǎn)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體 Bb點(diǎn)植物光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等 C已知某植物光合作用和細(xì)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(shí)，a點(diǎn)上移，b點(diǎn)左移，d點(diǎn)下移 D當(dāng)植物缺鎂時(shí)，b點(diǎn)將向右移 表格類12 某植物光合作用與呼吸作用測(cè)得的實(shí)驗(yàn)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(qǐng)預(yù)測(cè)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(qiáng)相同），測(cè)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(gè)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(cè)量?jī)x定時(shí)測(cè)量玻璃室內(nèi)的CO2含量，結(jié)果如下表（假設(shè)實(shí)

22、驗(yàn)期間光照、水分和溫度等條件恒定不變）。下列有關(guān)分析，錯(cuò)誤的是（    ） 記錄時(shí)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(qiáng)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(qiáng)度的主要因素是CO2含量D上表數(shù)據(jù)說(shuō)明，乙植物比甲植物固定CO2的能力強(qiáng)綜合探究類15 為探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，多個(gè)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。 實(shí)驗(yàn)材料和用具：100mL量筒、20W至500W的臺(tái)燈、冷開水、NaHC03、黑藻等等 實(shí)驗(yàn)步驟： 準(zhǔn)備6套如圖所示裝置，編號(hào)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(hào)裝置。 將6套裝置放入暗室中，然后用20W、50W、75W、100W、200W和500W的臺(tái)燈等距離地分別照射1- 6號(hào)裝置，觀察氣泡的產(chǎn)生情況。 30min