光合作用图像

1、光合作用图像作者: 日期：光合作用和呼吸作用生成物量的计算在近几年的高考及各地市模拟试题中，有关光合作用和呼吸作用生成物量的计算题频频出现。这类试题涉及植物的光合作用和呼吸作用两大生理过程，同时还与化学知识相结合，是综合性较强的热点试题。一. 方法与技巧光合作用强度大小的指标一般用光合速率表示。光合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳的毫克数表示。绿色植物每时每刻（不管有无光照）都在进行呼吸作用，分解有机物，消耗氧气，产生二氧化碳。而光合作用合成有机物，吸收二氧化碳，释放氧气，只有在光照条件下才能进行。也就是说 ，植物在进行光合作用吸收二氧化碳的同时，还进行呼吸作用释放二氧化碳，而呼吸

2、作用释放的部分或全部二氧化碳未出植物体又被光合作用利用，所以把在光照下测定的二氧化碳的吸收量（只是光合作用从外界吸收的量 ，没有把呼吸作用产生出的二氧化碳计算在内）称为表现光合速率或净光合速率。如果在测光合速率时，同时测其呼吸速率，把它加到表现光合速率上去，则得到真正光合速率。即：真正光合速率=表观光合速率 +呼吸速率，具体可表达为：真正光合作用 CO吸收量=表观光合作用 CO吸收量+呼吸作用CO 2释放量如果将上述公式推广到氧气和葡萄糖，则得到下列公式：真正光合作用 Q释放量=表观光合作用 Q释放量+呼吸作用O 2吸收量真正光合作用葡萄糖合成量=表观光合作用葡萄糖合成量 +呼吸作用葡萄糖分解

3、量有关光合作用和呼吸作用的计算会涉及葡萄糖的生成量、消耗量和积累量，氧气的生成量、消耗量，二氧化碳的同化量、生成量，能量等计算问题。计算依据的知识是：光合作用的总反应式：6CO + 12H2。一C_ 6H12Q + 6H 2O + 6O2 叶绿体有氧呼吸的总反应式：GH12Q + 6H 2。+ 6O2-CO 2 + 12H2O + 能量无氧呼吸的总反应式：QH12Q酶 2c . 2H50H+2CO能量QH2Q2C-3HQ+能量1 m ol葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量为2870KJ,其中11 6 1KJ左右的能量储存在 ATP中；1moi的葡萄糖在分解成乳酸后，释放的总能量为196.65KJ,

4、其中61 . 0 8KJ的能量储存在 ATP中。绿色植物积累的有机物是光合作用制造的有机物的量减去呼吸作用消耗的有机物的量。例1将某一绿色植物置于一个大型密封玻璃容器中，在一定条件下给予充足的光照，容器中二氧化碳的含量每小时减少了445mg打g;放在黑日f条件下,容器中二氧化碳每小时增加了20mg,据实验测定，这绿色植物在上述光照条件下，每小时制造葡萄糖请据此回答下列问题：(1 )在上述光照和黑暗条件下，这绿色植物的呼吸强度哪一个强？(2)若在一昼夜给5h光照，1 9h黑暗的情况下，此植物体消耗葡萄糖_ m g ,其有机物含量的变化是增加还是减少?解析：根据光合作用的总反应式可求出在光照条件下

5、 ，每小时制造45mg葡萄糖所利用的二氧化碳的量为 66mg计算依据光合 作用生成1摩尔的葡萄糖需要利用 6摩尔的二氧化碳。葡萄糖的相对分子质量为180, 6分子的二氧化碳的相对分子质量为 264。所以18 0/264 = 4 5/ x ( x代表在光照条件下，每小时制造 45mg葡萄糖所利用的 CO 2的质量),x = 66mg。根据给出的已知条件：充足的光照，容器中二氧化碳含量每小时减少45m g,用于光合作用。由于每小时制造45mg葡萄糖需要66mg的二氧化碳，所以还有21mg的二氧化碳来自呼吸作用产生的(66m g - 45mg = 2 1mg)。在黑暗条件下，容器中二氧化碳每小时增加

6、了20mgo在黑暗条件下，不能进行光合作用，只能进行呼吸作用。 在光照条件下，绿色植物既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，每小时呼吸作用产生的二氧化碳为21mg=相比之下，说明绿色植物在光照条件下呼吸强度大。在光照条件下，每小日呼吸作用产生21mg二氧化碳，可依据有氧呼吸的总反应式推算出每小时消耗葡萄糖多少毫克：180/2阴=丫/21,消耗葡萄糖约为14.32mg。光照5小时，呼吸作用消耗葡萄糖约为7 1 .6 m g (1 4.32mg X 5 )。在黑暗条件下，每小时呼吸作用产生20mg二氧化碳，可依据有氧呼吸的总反应式推算出每小时消耗葡萄糖多少毫克：180/264=Z/2 0,消耗葡萄糖

7、约为 13. 6 4mgo黑暗19小时，呼吸作用消耗葡萄糖约为25 9 .16 mg(13. 6 4mgX 19)。所以此植物一昼夜共消耗葡萄糖约为 33 0 .76m g (71 . 6mg+259 .16mg)。在光照条件下，每小时制造 4 5 mg葡萄糖，5小时共制造 225mg葡萄糖。一昼夜共消耗约 33 0 . 7 6mg的葡萄糖，所以在此种 条件下，有机物的含量在减少。例2半叶法”是测定光合作用强度的常用方法， 其基本过程是：将植物对称叶片的一部分(图中A)剪下置于暗处，另一部分(图中B) 则留在植株上进行光合作用。一段时间后 ，在A、B的对应部分截取相同大小的叶片并烘干称重，然后

8、计算出光合作用强度( mg /dm 2 -h )主要实验步骤：(1)在田间选取有代表性的植物绿叶若干，编号。（2）叶基部处理：为了确定选定叶片的_ 不外运或从外部运入，同时不影响 的供应，必须采用环割或烫伤 等措施破坏叶柄的韧皮部（筛管），而又不伤及木质部（导管）.（3）剪最样品：按编号分别剪下对称叶的A部（不剪下主脉，置于湿润黑暗处，5h后再依次剪下 巳同样按编号置于湿润黑暗处 .（4 ）称重比较：将各同号之A、B按对应部分重叠，切下等大的方形叶块（如图中的虚线部分），分别烘干至恒重，称重、记录Wa,Wb, 请你设计表格，以记录和分析实验数据（假定选定的叶片是4片）（5 ） W =Wa -W

9、b,则 W 表示的生物学意义是：_ _（6）若实验步骤（3）中，剪下叶的A部（不剪下主脉），立即烘干，称重，记为Wc，则Wb-Wc的生物学意义是 解答：（2光合作用产物（有机物）,（不要答成 淀粉”因为光合作用产物可能不是淀粉，也包含其他的有机物）水和矿质元素（要答全）（4）叶片编号W a Wb W=Wa-Wb1234平均值（5）求W所表示的生物学意义，可设 A、B这两小块叶片初始重量为m,5h内光合作用制造的有机物和呼吸作用消耗的有机物重量分别为a、b, Wa=m+a- b , Wb = m-b,W = Wa-Wb=a,则W表示光照下被截叶片 5h内光合作用产生的有机物总量（实际光合作用产量

10、）。（6）同样假设小叶片初始重量为m, 5 h内光合作用制造有机物的量为a,吸吸消耗的有机物量为b,Wc =m,Wb=m+a-b,Wb-Wc= a-b ,表示的是光照下被截取的叶片5h光合作用有机物的积累量（净光合作用量）。让学生不明白的是后两问，同样是求光合作用量，为什么一个是光合作用总量，一个是光合作用净量，光合作用总量等于净量加上呼吸作用消耗量，第（4）步两小块叶都进行了呼吸作用，第 （5）步，只有光下的叶进行呼吸作用 ，烘干的小叶已死亡不再呼吸，所 以二者不同，为了更好区分二者，最好用数据来进行设定光合作用和呼吸作用的量，这样学生就不会弄错，且清楚明白，记忆深刻例3:将某一绿色植物置于

11、密闭的玻璃容器中，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8 mg给予充足的光照后，容器内CO的含量每小时减少 36ms据实验测定上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg。请回答：（1 ）上述条件下，比较光照时呼吸作用强度与黑暗时呼吸作用强度的大小。（2）在光照时植物每小时葡萄糖的净生产量是 m g。（3）若一一昼夜中先光照 4 h ,接着放置在黑暗的条件下 20h,该植物体内有机物含量的变化是 解析：根据上面的分析和题意可知，光照对葡萄糖净(表观)生产量是光合作用每小时产生的真正的(总的)葡萄糖量减去呼吸作用每小时消耗的葡萄糖量。而葡萄糖量与CO量有直接关系，可通过 CO量的变化

12、推测葡萄糖量的变化。(1)先利用化学方程式计算出光照条件下 ，光合作用每小时真正产生 30mg葡萄糖需要消耗的 CO量。6CO, +12HQ TC禺4 +6HQ+6O? T6X44180x30解得 x=4 4 (mg)从上面的计算结果可知，植物真正产生30mg的葡萄糖，需要44mg的CO,而实际上容器内 CO 2的含量每小时只减少36mg,还有44- 3 6 =8mg的CO 2来自光照条件下的呼吸作用。 与题干中不给光照时 (只能进行呼吸作用) 产生的CO量相等。 所以在该条件下，光照时呼吸作用强度与黑暗时呼吸作用强度是相等的。(2)由呼吸作用每小时产生的CO量是8mg,计算出消耗的葡萄糖量。

13、CRQ + 6Hq+ 60。T6co.+阻0LJUJi:J11806X 4 4y8解得 y=5. 5(mg)由题干知，植物每小时真正(总的)能产生葡萄糖3 0m g,呼吸作用消耗 5. 5mg，则净生产量为305.5=24.5mg。解此问还可以根据 CO的实际减少量来计算。由题干知，在光照条件下容器内的CO2的含量每小时减少 36m g,这是与植物的呼吸作用无关的，减少的CQ全部作为光合作用的原料合成了葡萄糖，也就是净产生的葡萄糖。6c5 +12HaO-CflH1,Ort +6HQ+6O' T £山UIA耳6X4418036z解得 z =24.5 (mg)(3)根据上述(1)

14、 (2)的计算结果，可知一昼夜(24h)中，4h制造的葡萄糖总量为 4X 30=120mg,消耗总、量为24X 5.5=132mg ,说明该植物体内有机物含量减少。 或者先计算4h产生的葡萄糖量为 4X 2 4.5 = 98mg,再计算2 0h黑暗条件下(只 有呼吸作用)消耗的葡萄糖量为 20X 5.5=11 Omg,然后再比较这两个数据，可得出同样结论。例析光合作用强度曲线变化规律光合作用是高中生物的重点和难点，光合作用强度曲线变化图解是近几年高考常见题型，是一种综合能力的体现，学生在做有关光合作用强度计算题、点位变换题时，把握不准曲线代表的含义，经常出现错误，现就教学中常见光合曲线有关图形

15、变化归纳分析如下：一、光合作用强度的净值与总值判定光合作用分析曲线分三步：一看坐标轴，首先看它的横纵坐标含义;；三看图走向，看曲线趋势。图1 :纵坐标为C O 2吸收量，曲线的起点为负值，则CO2吸收量代表光合作用强度净值量。A点表示只进行呼吸作用，B点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，即光补偿点；C点表示光合作用强度净值量达到最大值，即光饱和点。A B区段表示呼吸作用强度大于光合作用强度，BC区段表示光合作用强度大于呼吸作用强度，植物有机物积累增多。图2:与1不同之处，曲线的起点为0,光合作用CO 2吸收量代表光合作用强度总值。O点表示光合作用强度为 0, A点表示光合作用强度达到最大值，在

16、 OA之间存在一点表示光合作用强度等于呼吸作用强度。图3: CQ浓度代表外界环境中 CQ的剩余量，其中A B区段和EF区段表示呼吸作用强度大于光合作用强度 ，B点和E点表示呼吸 作用强度等于光合作用强度， BES段表示光合作用强度大于呼吸作用强度（ CEE段表示中午光照过强，温度过高，蒸腾作用增大 导致叶片气孔关闭，从而减少 CO供应，光合作用相对较弱，但光合作用强度还是大于呼吸作用强度的）例1 （山东理综）以测定的CO2吸收量与释 放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与 呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确 的是：A .光照相同时间，35c时光合作用制造的 有机物的量与30c相等B

17、.光照相同时间，在20 c条件下植物积累 的有机物的量最多C .温度高于2 5 c时，光合作用制造的有机 物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼 吸作用消耗的有机物的量相等点评：常见的光合作用总值表示方法：制造（生产）有机物的量；光合作用C Q吸收量；光合作用 Q释放量。常见的光合作用净值表示方法：积累有机物的量；光下环境中 8 2吸收量；光下环境中O 2释放量。由题干信息可知，CO 2吸收量与释放量为外界环境下的测得值， 则虚线表示光合作用强度净值量 ，实线表示呼吸强度，在一定温度下，光合作用制造的有机物的量 = 光合作用净值量+呼吸作用消耗有机物的量，即3 5c时为6 .5m

18、g/h, 25c时积累量最多，两曲线的交点表示光合作用净值量与 呼吸作用消耗的有机物的量相等。答案：A、不同植物种类，光合作用强度曲线变化光照强度图4图4: A和B点分别表示阴生植物、阳生植物的光补偿点，阴生植物的光补偿点低于阳生植物。光强只有大于光补偿点时 才会积累有机物图5中A (B)点表示植物进行光合作用时所需最低二氧化碳浓度，即为光合作用启动点,C4植物对CO 2的利用率高例3 (全国卷理综II)右图表示光照强度对A、B两种C3植物光合作用强度的影响。据图回答：(1) A、B两种植物光合作用过程中对光能利 用的差异是 。(2)在农业生产中，与 B植物相比，A植物应 种植在 条件下。？点

19、评:在两种C3植物的曲线图中，关键看光合 作用起动点和 P点。B植物在较低的光照下就可进行光合作用，比A低。P点说明此光照下，两种植物光合作用强度相等。再分析曲线趋势，分析曲线是在描述曲线的基础之上，加入中间环节原因。答案：I、(1)在低于P光照强度下B植物光能利用率比 A植物的高，在高于P光照强度下A植物光能利用率比B植物的高。(2)较强光照图6图图6表示某两种植物的光合作用强度与二氧化碳浓度的关系。 确呢？因纵轴含义是“光合作用强度”，而不是“净光合作用强度” 时所需最低CO2浓度判断图6中A点为光合作用二氧化碳浓度补偿点的说法是否正 ，因而是错的。A点表示光合作用起动点，即光合作用进行图

20、7表示某种植物的光合作用强度与温度和光照强度的关系。图中显示多个变量，分析这种类型图实行“归一法”，即把多变量转化为单变量，多因素转变为单因素，确定单一变量，使问题简易化。确定一个变量的方法有两种：一是在横轴取一点画垂直辅助线，确定横轴变量，讨论辅助线与曲线交叉点和纵轴的关系。由图 7中G D两点，也就是固定光照强度，使温度成为影响光合作用强度的单变量。可以分析得出T2,还可以得出在此点影响光合作用强度的主导因素是温度而非光照强度。二是从同一曲线取两点，确定不同曲线的变量，讨论横轴变量与纵轴变量的关系。由图 7中日C两点，也就是固定温度，使光照强度成为影响光合作用强度的单变量，从而分析得出在B

21、C范围内影响光合作用强度的主导因素是光照强度而非温度。例3:(北京理综).科学家研究 CQ浓度、光照强度和温度对同 一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如右图。请据图判断下 列叙述不正确的是光合作用强度度 £ 0.04>: ) 3EC cq侬度 C 0.01Z ) 2OTCni光照强营A.光照强度为a时，造成曲线II和III光合作用强度差异的原因是CQ浓度不同B .光照强度为b时，造成曲线I和II光合作用强度差异的原因是温度的不同C.光照强度为ab,曲线I、II光合作用强度随光照强度升高而升高D.光照强度为ac曲线I、III光合作用强度随光照强度升高而升高点评：光合作用强度在

22、不同阶段起决定作用的因素不一样，在ac中，曲线I光合作用强度随光照强度升高而升高，曲线出由于CO 2的限制因素不升高. 答案D 例4: 一个研究人员将三种不同的植物放到不同的光照条件（光照强度从0到全日光照射）下培养几天培养条件为正常空气，温度为3 2 C ,所有植物都不缺水。这三种植物是 ：C 3植物（阳生植物）；C3植物（阴生植物）；C 4植物。研究人员测定了每种植物 叶片的光合作用速率，结果如图8。（1）从曲线B可以看出，图8中c d段主要受光合作用的 （光或暗）反应的限制。在 60%全日照光弓II照射下，通过增 加光照强度可以提高 （用图中字母表示）植物叶片的光合速率。克合谨军20 4

23、0 60100明黑强度（金昌煦光般%）图8（2）已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25c和 3 0 C ,图9曲线表示该植物在 25c时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到30c的条件下（原光照强度和 CO浓度不变）,理论上图中相应点的移动分别是X点（填“上移”、“下移”或“不变”） ；丫点 （填“左移”、“右移”或“不变”）。图9（3）若图9曲线表示阴生 G植物，则Y点如何移动？ ,原因是；若图9曲线表示C4植物，横坐标为 C O 2浓度,则丫点如何移动？ 原因是 。点评 图8中cd段光照强度增强，但光合效率没有明显变化，说明光不是限制因素。图9是单曲线，但涉及点的移动，实际上是双曲线问题。根据学过的阴生植物和阳生植物的有关知识，可进行G植物和C4植物的图形转换。参考答案（1 ）暗;A （2）下移；右移（3）左移；阴生植物在较低光照下使光合作用强度等于呼吸作用强度；左移；C4植物能利用较低浓度的C Q进行光合作用总之，在生物中，寻求其内在规律，把知识从一个问题迁移到另一个问题，从而达到举一反三， 触类旁通之功效。 这样才能加 深对基础知识的理解和掌