细胞呼吸与光合作用习题课

还原成C5的量多，因此b、c两点比较，b点的C5的含量高。 答案：A

【例9】已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃。下图表示该植物在25℃时光合强度与光照强度的关系。

（1）若将温度提高到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度等不变)，从理论上，图中相应点的移动和m值的变化应该是：a点、b点、m值。 （2）若适当提高CO2浓度，abm三点怎么移动？

【分析】由图示可知，虽然纵坐标是“光合强度”，但是由于曲线没有从原

点出发，即当光照强度为0时，光合强度为负值，意味着纵坐标的“光合强度”应该是“净光合强度”。则可判断abc三点的含义：a点为呼吸速率、b点为光补偿点（即在该光照强度条件下，光合速率与呼吸速率相等）、c点为光饱和点（即在c点对应的光照强度条件下，光合速率达到最大值m）。

某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，若将温度提高到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度等不变)，则呼吸速率加快，光合速率降低，由此abc三点的变化是：a点下移（呼吸速率加快）、b点右移（呼吸速率加快，光合速率降低，要使二者相等，必须通过提高光照强度来提高光合速率）、m点下移（温度升高，呼吸速率加快可提供更多的CO2，超过光合作用最适温度，光合速率减弱，所以净光合速率减小）。

若提高CO2浓度，不影响呼吸速率，但促进光合速率，则a点不动，b点左移，m点上移。

【变式训练】（2006四川理综）将川芎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），测定结果如下图。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强，a 点右移，b 点右移 D．如果光照强度适当增强，a 点左移，b 点右移

【分析】光照强度适当降低，会导致光合作用强度减弱，叶片吸收CO2速率降低，而呼吸作用变化不大，因此需要更高的CO2水平，才能维持光合作用强度与呼吸作用强度相等（也就是CO2补偿点高），所以a点右移。b点左移，光合作用强度最大值会降低。而光照强度适当增强时，光合显著大于呼吸，CO2补偿点就低，所以a点左移。b点右移，同时光合作用强度最大值也会升高。

【答案】D

【题型三】数据计算题

【题型特点】该题型常以光合作用和细胞呼吸过程中CO2和O2变化量为命题素材，综合考查光合作用和细胞呼吸的关系。 【对策】熟练掌握真正的光合作用速率和净光合速率以及呼吸速率的关系。尤其准确判断纵轴是真正的光合速率还是净光合速率非常重要。 呼吸速率的表示方法：

植物置于黑暗环境中，测定单位时间内实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物积累量 净光合速率表示方法：测定单位时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量 真正的光合速率表示方法：一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量

实际光合速率还是净光合速率的判断标准，一般可以结合纵轴的含义来进行。从各种试题来看，有以下几种：CO2(O2)的吸收量（释放量）、光合作用强度等。如果是气体的变化量来表示的，一定是净量，如果是光合作用强度则是总量，如果是光合作用强度相对值，那么也是净量。

关于呼吸作用的计算

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酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

① 消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的比例为1：3 ② 产生相同量的CO2，用于无氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖比例为3：1 ③ 消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的ATP的比例为1：19 ④ 产生相同量的ATP，用于无氧呼吸和有氧呼吸的葡萄糖比例为19：1

关于光合作用的计算

2

光合速率，通常以吸收CO2mg/h·cm表示 真正光合速率= 净光合速率+呼吸速率

光合作用实际产O2量＝实测O2释放量＋呼吸作用耗O2量

光合作用实际CO2消耗量＝实测CO2消耗量＋呼吸作用CO2释放量

光合作用C6H12O6净生产量＝光合作用实际C6H12O6生产量－呼吸作用C6H12O6消耗量

【典例剖析】

【例1】将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中。研究在

10℃、20℃的温度条件下，分别置于黑暗和5 klx、10 klx条件下的光合作用和呼吸作用。结果如下图所示(横坐标为时间，单位：小时)。

对以上结果分析正确的是，该叶片( ) A．20℃时的呼吸速率是10℃时的4倍

B．在10℃、5 klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3 mg C．在5 klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少

D．在20℃、10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6 mg

解析：20℃时呼吸速率为2 mg/2小时＝1 mg/h,10℃时为1 mg/2小时＝0.5 mg/h，前者是后者的2倍。10℃、5 klx的光照下，每小时产生的O2量为6 mg/2＋1 mg/2＝3.5 mg。5 klx光照下，10℃时氧气释放速度为6 mg/2 h＝3 mg/h,20℃时为4 mg/2 h＝2 mg/h。20℃、10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是：(10 mg＋2 mg)/2＝6 mg。故只有D项正确。 答案：D

【例2】下图左表示某绿色植物不同温度(15℃和25℃)下光照强度和氧气释放速度的关系。请回答： ⑴该植物在25℃、10千勒克司的光照条件下，每小时光合作用所产生的氧气量是________mg。 ⑵若上图右表示的是该绿色植物的氧气释放量时，则应当是光照强度为____干勒克司时的测定值，若上图右表示的是植物进行光合作用制造的氧气时，则应当是在光照强度为____千勒

克司下的测定值。

⑶如果在阴雨天气，温室内光照强度小于5于

勒克司，采取什么措施可以有助于提高光合产量：________________。请利用上左图的数据阐明其原因：____________。

解析：本题以氧气的产生量和释放量考查光合作用速率和呼吸速率的关系。氧气的产生量和释放量的含义不同：产生量表示总光合速率，而释放量表示净光合速率。解决本题要注意两点：一是能够从图中准确定位数据，比如15℃、25℃的呼吸速率是10mg/h、20mg/h；二是准确理解“氧气释放量”和“光合作用制造的氧气”的不同含义。

答案：⑴80 ⑵8 5 ⑶

【例3】请回答下列有关光合作用的问题。

(1)光合速度受到温度、二氧化碳和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的________过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的________过程。

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(2)甲图表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速度与光照强度和温度的关系。

①在温度为10℃、光照强度大于________千勒克司时，光合速度不再增加。当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克司时，光合速度的限制因素是______________。

②根据甲图，在乙图的坐标上标出光照强度为L2千勒克司，温度分别为10℃、20℃和30℃时的光合速度。

(3)丙图表示A、B两种植物的光合速度与光照强度的关系。

①当在________千勒克司光照强度条件下，A、B两种植物的光合速度相同。

②A植物在光照强度为9千勒克司时，2小时单位叶面积可积累葡萄糖________mg。(以CO2量表示)

③A植物在1天内(12小时白天，12小时黑夜)，要使有机物积累量为正值，白天平均光照强度必须大于________千勒克司。

解析：(1)光是光反应的必要条件，光照强度直接影响光合作用的光反应过程。CO2

的固定发生在暗反应，CO2浓度直接影响光合作用的暗反应过程。(2)据甲图可知，温度为10℃，光强大于L1千勒克司时，光合速度不再增加；温度30℃光强小于L3千勒克司时，限制光合速度的因素是光照强度而不是温度。据甲图知光强为L2千勒克司，温度分别为10℃、20℃和30℃的光合速度分别为2、4、4，在乙图中标出。(3)由丙图知当光照强度为6千勒克司时，A和B植物光合速度都是6 mg/h，两种植物光合速度相同。A植物在光强为9千勒克司，2小时单位叶面积可积累葡萄糖为8×2＝16mg。由图丙可知A植物每小时产生4 mg CO2，当光强为6千勒克司时，每小时吸收4 mg CO2，净积累量等于呼吸作用消耗量，当植物白天12小时，黑夜12小时，要使有机物积累量为正值，白天平均光照强度必须大于6千勒克司。

答案：(1)光反应 暗反应(2)①L1 光照强度 ②如右图所示 (3)①6 ②16 ③6

【题型四】实验设计与分析

【题型特点】本部分题目多以实验为素材进行命题。考试大纲规定的必考实验是“色素的提取和分离实验”，该实验要注意原理、操作过程的要点和注意事项。

【例1】为检测光质（不同波长的光）对水生黑藻光合作用强度的影响，现提供如下材料：红、绿、白三种颜色的40瓦灯泡数个，试管数只，黑藻数枝，pH试纸，石蜡油、NaHCO3溶液。请你完成下面的实验设计并回答有关问题。

实验开始步骤为：将黑藻进行24h饥饿处理后，在温度为25℃的环境中，按右图所示组装好实验装置。

（1）写出后面实验设计的主要步骤。

（2）请预测并简要分析上述实验结果。

（3）若只有一枝黑藻作为实验材料，简要写出实验设计步骤。 （4）若不增加实验用具，指出另一种检测实验结果的简便方法。

解析：首先应从光合作用的有关问题入手。影响光合作用的因素有：（1）光：光照强弱直接影响光反应，而光质不同对光合作用效率也有一定的影响。如红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率，而黄绿光则不利于提高光合作用效率；（2）温度：温度高低会影响酶的活性；（3）CO2浓度：CO2是光合作用的原料，直接影响暗反应；（4）水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别地，水分还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体；（5）矿质元素：矿质元素是光合作用产物进一步合成许多有机物所必需的物质如叶绿素、酶等。

题（1）在给出实验装臵的基础上，找到实验的自变量是光质，不同颜色的灯泡发出光的波长不同，不同光照射植物时，其光合作用效率不同，吸收的CO2的量不同，溶液的酸碱度也不同，放出的O2的量不同。根据题目中提供的实验材料有pH试纸，因此因变量光合作用效率可以由溶液酸碱度的变化来体现。如果不考虑pH试纸则

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可用气体产生的快慢体现因变量。接下来的实验步骤第一步是分组、编号；第二步是控制自变量-----光质不同，其他无关变量均相同；第三步相同条件下处理相同时间，观察因变量不同-----pH试纸检测溶液pH变化。如果实验材料黑藻只有一枝如题（3），则按实验装臵进行实验并要做三次，每次除灯泡颜色不同以外，每次还都要换试管中的溶液，以保证能提供的CO2量是相等的。

答案：（1）将黑藻分成等质量的3组，取适量NaHCO3溶液3等份放入3只编号试管中；再将3种灯泡分别臵于距离相等的位臵照射相同的时间，用pH试纸检测溶液pH的变化。（2）黑藻在不同种光照下光合强度不同，CO2的吸收量不同，试管内pH不同。在白光下光合作用最强，pH上升最大；其次是红光；最次是绿光。（3）用3种灯泡依次照射试管内黑藻，每次照射时间要有间隔，并要更新试管内液体，且灯泡与试管的距离相等，照射时间相同，用pH试纸检测溶液pH的变化。（4）直接观察气体释放的速度。

方法点击 光合速率的测定：

(1)表示方法：单位时间内单位面积叶片吸收CO2(或放出氧气，生产有机物)的量。 (2)单位：mg/cm2·h

(3)测定方法：实际光合速率＝表观光合速率＋细胞呼吸速率。植物每天积累有机物的量取决于光合速率与细胞呼吸速率的代数和，若大于零，则净积累，植物生长快；若小于零，则净消耗，植物无法正常生长。 (4)净量与总量判断:

①若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为总量，若是负值则为净量。 ②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净量。 ③有机物积累量一般为净量，制造量一般为总量。 (5)二者之间关系: 总量＝净量＋呼吸消耗

3．下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，请据图回答：

(1)甲图表示在光照弱的情况下，光合作用随________的增加成正比增加，这种情况下，可以认

为此时影响光合作用的过程是________阶段。

(2)从图甲可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速度不再增加，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于________，此时光合作用的________阶段受到限制。

(3)图乙中C点表示光照强度为B时，是植物生长的________，出现CD段的原因是___________________。 (4)请在图甲中绘制50℃时植物光合作用速度变化的曲线。

(5)根据图甲，在图乙绘制光照强度为A时，不同温度下光合作用速率变化曲线。

解析 光合作用速率受光照强度、温度和CO2浓度等影响，本题只研究了光照强度和温度对植物光合作用的影响，由甲图可以看出，光照弱时，光合速率随光照强度的增加而上升，此时外界条件主要影响光反应，而与温度无关。而当光照强度超过某一值时，温度又成了限制因素。由图乙可以看出，在50℃时光合速率大于20℃而小于30℃，可在图甲中相应画出，由图甲看出，在光照强度为A时，光合速率与温度变化无关，可在图乙中相应画出。

答案 (1)光照强度 光反应 (2)温度 暗反应(3)最适温度 酶活性降低，光合作用速率降低(4)如图

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