植物光合作用和呼吸作用及其关系

专题复习：光合作用和呼吸作用及其相互关系

况圣明（江西上高三中 336400）

[复习要求]

1.掌握光合作用和呼吸作用的过程。

2.掌握光合作用和呼吸作用的联系与区别。 3.突破有机物积累计算的难点，掌握解题方法。 4.提高分析和解决综合问题的能力。 [复习重点]

光合作用与呼吸作用的过程和实质的理解。 [复习难点] 有机物积累的计算。 [教学用具] 投影仪，表格图片等。 [教学方法] 设疑探索，整理归纳。 [课时安排] 2课时 [教学过程]

（一）知识梳理： 一、光合作用过程： 1.绿色植物的光合作用

投影：思考题一：右图为光合作用过程示意图，请据图回答：

⑴填出图中字母或数字所代表的过程、结构或物质。

① ② ③ ④

A B C D ⑵此图显示出光能在叶绿体中转换的哪几步？ ⑶③过程进行的条件是 。从图③过程可知，①和②之间的关系是 。 学生活动：思考作答

教师活动：讲解光合作用过程(如图），分析光反应与暗反应的联系与区别，得出光合作用的

实质。

2.C4植物的光合作用

投影：思考题二：C4植物叶片中为什么只有维管束鞘细胞出现淀粉粒？在光照较强的夏季中午，玉米与小麦哪种植物光合作用效率高一些？ 学生回答：略 复习归纳： ⑴途径：

⑵特点：C4途径发生叶肉细胞的叶绿体内，C3途径发生在维管束鞘细胞的叶绿体内，两者共同完成二氧化碳的固定。

⑶意义：大大提高了固定CO2的能力。 3.其他生物的光合作用：

提问：除绿色植物外，还有没有生物能进行光合作用？ 学生回答：略

归纳：光合细菌的光合作用可用下式表示：

CO2+2H2S ——(CH2O)+2S+H2O

提问：光合细菌的光合作用与绿色植物的光合作用有何异同 ? 学生回答：略

小结：①光合作用可用下式表示：CO2+2H2A—— (CH2O)+H2O+2A

②影响光合作用的自然因素有：光照、温度、CO2浓度、水分等；影响光合作用的生物因素主要是光合作用的面积；从中可找出提高农作物的光合作用效率的方法。

二、呼吸作用过程

投影：思考题三：土豆在空气中贮藏了1周，然后在纯氮气中贮藏1周，最后又置于空气中贮藏。在实验中测定了释放的CO2，下图显示了实验结果。在第三周中多产生和释放的CO2可能来源于（ ）

A.乙醇 B.乙醛 C.乳酸 D.丙酮酸

讲述：植物的呼吸作用分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，要分辨两者的异同,明确作用过程,从而掌握其实质,详见下表： 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 过程阶段 ①C6H12O6 —— ①与有氧呼吸①同 2C3H4O3（丙酮酸）+2[2H]+2ATP ②2C3H4O3+2[2H]------ ②2C3H4O3+6H2O——--- 2C 3H6O3（乳酸）+2ATP 6CO2+10[2H]+2ATP 或 ③12[2H]+6O2--------12H2O+34ATP 2C3H6O3 -----------2C2H5OH+2CO2+2ATP 场所 ①在细胞质基质中，②、③分别在线粒①、②都在细胞质基质中 体基质和内膜上 物质变化 分解有机物需氧参与，分解彻底，终产分解有机物不需氧参与，不彻底，产物物是无机小分子 为小分子有机物 能量变化 释放能量多，2870kJ/mol，其中释放能量少，乳酸发酵196.65kJ/mol,酒1255kJ/mol转移到ATP，1615kJ/mol精发酵225.94kJ/mol,均有61.05kJ/mol合热能散失 成ATP 联系 有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化发展而来，第一阶段完全相同 三、有机物积累的计算

投影：思考题四：对某植物测得如下数据：

若该植物处于白天均温30℃，晚上均温15℃，有效日照15h环境下，请预测该植物1d中积累的葡萄糖为（ ）

A.765mg B.1485mg C.315mg D.540mg

30℃ 15℃ 一定光照10h 黑暗下5h 黑暗 释放O2640mg 释放CO2220mg 5h释放110mgCO2 讲述：在分析具体问题时，要综合考虑外界环境中光、温度、水、二氧化碳等因素的影响，分析此时生物体能进行什么生理活动，速率如何。

在光下，植物既进行光合作用合成有机物，也进行呼吸作用分解有机物；无光时，只进行呼吸作用，消耗有机物。光合作用速率与呼吸作用速率的差值，即决定有机物的积累数量。 进行光合作用所需要的二氧化碳，一是来自本身呼吸作用所产生的，二是从外界环境中吸收的。同理，进行呼吸作用所需要的氧，在光照时，来自光合作用产生的氧的一部分，黑暗时，来自外界环境，

即实际消耗的CO2的量=吸收的CO2的量+相同温度黑暗条件下释放的CO2的量。 （二）练与讲：

1．高等植物细胞中与葡萄糖的生成和彻底氧化分解有关的细胞结构依次是（ ） ①线粒体 ②细胞质基质 ③核糖体 ④叶绿体 ⑤内质网 ⑥高尔基体 Ａ．①②③ Ｂ．③①⑤ Ｃ．④②① Ｄ．③②⑥ 学生思考作答；教师巡视，选择有代表性的学生答案投影，针对讲解。（下同）

2．图3-39表示一农田中一昼夜温度变化Ⅰ、光照强度变化Ⅱ、植物吸收ＣＯ２的变化Ⅲ的数量关系。下列不正确的叙述是( )

Ａ．Ⅲ与时间轴交点ｃ、ｅ预示光合作用吸收的ＣＯ２等于呼吸作用释放的ＣＯ２

Ｂ．ａ点的数值变化主要与夜间低温有关

Ｃ．从ｃ点开始合成有机物，至ｅ点有机物合成停止

Ｄ．增大曲线Ⅲ与时间轴围成的正面积的措施包括提高光照强度、提高 ＣＯ２浓度、适宜的温度和充足的水分供应等

3.下列化学反应式中（a）表示绿色植物和化能合成的细菌进行的碳素同化反应，（b）表示硝化细菌进行的亚硝酸的氧化反应

（a）6CO２+12H２O+能量→C６H１２O６+6H２O+6O２ （b）2HNO２+O２→2HNO３+能量

如果把C６H１２O６、HNO２、HNO３的式量分别用A、B、C表示，(a)(b)反应式的能量值分别用x、y表示，假定(b)式中的能量全部用于式(a)，那么亚硝酸细菌制造180g葡萄糖，所需HNO２的最低量是（ ）

Ａ．（2By／Ax）×180g Ｂ．（2Cx／Ay）×180g Ｃ．（Ax／2By）×180g Ｄ．（2Bx／Ay）×180g

4.将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处,则短期内细胞中三碳化合物与葡萄糖生成量的变化是( )

A.C3突然增加, C6H12O6减少 B.C3与C6H12O6都减少 C.C3与C6H12O6都增加 D.C3突然减少,C6H12O6增加 5.如图是光合作用过程实验图解:

请分析实验结果：

⑴装置C中产生含碳有机物是由于在装置A中结构[ ] 进行了 反应，为在结构[ ] 中进行 反应提供了 等物质的缘故。

⑵装置B中不能产生含14C的有机物，主要是结构①中缺少 和 。

⑶适当增强 ，增加 ，以及适当提高温度可提

高 ，从而提高含碳的有机物的产量，并能产生较多 。 ⑷此实验说明进行光合作用的完整单位是 。 6.测知某绿色植物在某段时间内通过光合作用共释放出13．44m３的O２（标准状况下），试求： （1）该植物在某段时间内所能积累C6H12O6的物质的量。 （2）参照反应式C6H12O6＋6Ｈ２Ｏ＋6Ｏ２→6ＣＯ２＋12Ｈ２Ｏ＋2870kJ，求该植物在上述某段时间内所能储存的太阳能有多少千焦？ （3）若将此植物在上述过程中储存的太阳能全部转变成电能，则可供40W灯泡正常照明多少小时? （4）假设植物光合作用制造的有机物仅为葡萄糖，呼吸作用利用的有机物也只有葡萄糖。将某植株置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下给予充足的光照后，容器内CO２含量每小时减少了180mg，放在黑暗条件下,容器内CO２含量每小时增加40mg。 ①若测得这株植物在上述充足光照条件下每小时制造葡萄糖225mg，则上述光照条件下每小时通过呼吸作用释放的CO２的量为__________mg。 ②其他条件不变，将此植物置于光下1h，再置于黑暗条件下4h，此植物体内有机物含量变化情况是___________，具体数值为___________mg。 （三）小结

植物体的有机物和能量代谢主要是通过光合作用和呼吸作用来完成的，通过复习其过程，理解其实质，从而能应用有关知识解决实际问题。

（四）提升训练（课外完成）

1.如图为四种植物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）在不同光照强度下光合作用速率的曲线，其中最适于在荫蔽条件下生长的植物是（ ）

A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ 2.下图是玉米植株代谢过程,分析图后回答:

⑴图中C、E表示的物质分别是：C 、E

⑵图中M物质形成的场所是 ⑶图中A表示的物质是 ，它是在 中产生的。 ⑷图中未表示出的使①正常进行的非生物因素还有 。

⑸写出①过程中，电能转换成活跃能反应式 。 3.有一位科学家做了这样一个实验，将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来，在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量和呼吸作用中CO2的释放量。如下图A所

示曲线表示：分别在15℃和30℃条件下，测定叶绿体在不同光照条件下每小时CO2的吸收量；图B曲线表示：在不同温度条件下测得的线粒体呼吸作用每小时CO2的释放量。请仔细

分析后回答下列问题：⑴在温度为30℃，光照为8000勒克斯的条件下，离体叶绿体的光合作用强度为 μg/h/10g；在温度为15℃，光照为8000勒克斯的条件下，离体叶绿体的光合作用强度为 μg/h/10g；在光照强度相同，温度不同的条件下，光合作用强度不同，

是因为受光合作用的 过程的限制。 ⑵离体线粒体在温度在15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为 μg/h/10g和

μg/h/10g。 ⑶假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在30℃条件下的叶肉

细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为 勒克斯，此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗，呼吸作用所释放出的CO2正好用于 。

⑷假定离体叶绿体和线粒体在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在温度为30℃，光照强度为8000勒克斯时，光照10h，然后转入无光条件下，温度也为30℃时，10g叶肉组织一昼夜能积累葡萄糖 μg。如果黑暗条件下的温度平均为15℃，则10g叶肉组织积累葡萄糖 μg。

⑸根据⑷计算的结果，你如何解释种在新疆吐鲁蕃的哈密瓜比种在江苏的品质好