光合作用圖像

1、光合作用和呼吸作用生成物量的計(jì)算    在近幾年的高考及各地市模擬試題中，有關(guān)光合作用和呼吸作用生成物量的計(jì)算題頻頻出現(xiàn)。這類試題涉及植物的光合作用和呼吸作用兩大生理過程，同時(shí)還與化學(xué)知識(shí)相結(jié)合，是綜合性較強(qiáng)的熱點(diǎn)試題。一. 方法與技巧光合作用強(qiáng)度大小的指標(biāo)一般用光合速率表示。光合速率通常以每小時(shí)每平方分米葉面積吸收二氧化碳的毫克數(shù)表示。綠色植物每時(shí)每刻（不管有無光照）都在進(jìn)行呼吸作用，分解有機(jī)物，消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳。而光合作用合成有機(jī)物，吸收二氧化碳，釋放氧氣，只有在光照條件下才能進(jìn)行。也就是說，植物在進(jìn)行光合作用吸收二氧化碳的同時(shí)，還進(jìn)

2、行呼吸作用釋放二氧化碳，而呼吸作用釋放的部分或全部二氧化碳未出植物體又被光合作用利用，所以把在光照下測(cè)定的二氧化碳的吸收量（只是光合作用從外界吸收的量，沒有把呼吸作用產(chǎn)生出的二氧化碳計(jì)算在內(nèi)）稱為表現(xiàn)光合速率或凈光合速率。如果在測(cè)光合速率時(shí)，同時(shí)測(cè)其呼吸速率，把它加到表現(xiàn)光合速率上去，則得到真正光合速率。即：真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率，具體可表達(dá)為：    真正光合作用CO2吸收量=表觀光合作用CO2吸收量+呼吸作用CO2釋放量    如果將上述公式推廣到氧氣和葡萄糖，則得到下列公式： 

3、0;  真正光合作用O2釋放量=表觀光合作用O2釋放量+呼吸作用O2吸收量    真正光合作用葡萄糖合成量=表觀光合作用葡萄糖合成量+呼吸作用葡萄糖分解量有關(guān)光合作用和呼吸作用的計(jì)算會(huì)涉及葡萄糖的生成量、消耗量和積累量，氧氣的生成量、消耗量，二氧化碳的同化量、生成量，能量等計(jì)算問題。計(jì)算依據(jù)的知識(shí)是：6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2光能葉綠體光合作用的總反應(yīng)式：C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量酶有氧呼吸的總反應(yīng)式：無氧呼吸的總反應(yīng)式：C6H12O6 2C2H

4、5OH+2CO2+能量酶 C6H12O6 2C3H6O3+能量酶1mol葡萄糖徹底氧化分解釋放的總能量為2870KJ，其中1161KJ左右的能量?jī)?chǔ)存在ATP中；1mol的葡萄糖在分解成乳酸后，釋放的總能量為196.65KJ，其中61.08KJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。綠色植物積累的有機(jī)物是光合作用制造的有機(jī)物的量減去呼吸作用消耗的有機(jī)物的量。例 1 將某一綠色植物置于一個(gè)大型密封玻璃容器中，在一定條件下給予充足的光照，容器中二氧化碳的含量每小時(shí)減少了45mg；放在黑暗條件下，容器中二氧化碳每小時(shí)增加了20mg，據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，這綠色植物在上述光照條件下，每小時(shí)制造葡萄糖45mg。請(qǐng)據(jù)此回答下列問題：（

5、1）在上述光照和黑暗條件下，這綠色植物的呼吸強(qiáng)度哪一個(gè)強(qiáng)？（2）若在一晝夜給5h光照，19h黑暗的情況下，此植物體消耗葡萄糖_mg，其有機(jī)物含量的變化是增加還是減少？解析：根據(jù)光合作用的總反應(yīng)式可求出在光照條件下，每小時(shí)制造45mg葡萄糖所利用的二氧化碳的量為66mg。計(jì)算依據(jù)光合作用生成1摩爾的葡萄糖需要利用6摩爾的二氧化碳。葡萄糖的相對(duì)分子質(zhì)量為180，6分子的二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量為264。所以180/264=45/x（x代表在光照條件下，每小時(shí)制造45mg葡萄糖所利用的CO2的質(zhì)量），x =66mg。根據(jù)給出的已知條件：充足的光照，容器中二氧化碳含量每小時(shí)減少45mg，用于光合作用。由

6、于每小時(shí)制造45mg葡萄糖需要66mg的二氧化碳，所以還有21mg的二氧化碳來自呼吸作用產(chǎn)生的（66mg-45mg=21mg）。在黑暗條件下，容器中二氧化碳每小時(shí)增加了20mg。在黑暗條件下，不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行呼吸作用。在光照條件下，綠色植物既能進(jìn)行光合作用，又能進(jìn)行呼吸作用，每小時(shí)呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳為21mg。相比之下，說明綠色植物在光照條件下呼吸強(qiáng)度大。在光照條件下，每小時(shí)呼吸作用產(chǎn)生21mg二氧化碳，可依據(jù)有氧呼吸的總反應(yīng)式推算出每小時(shí)消耗葡萄糖多少毫克：180/264Y/21，消耗葡萄糖約為14.32mg。光照5小時(shí)，呼吸作用消耗葡萄糖約為71.6mg(14.32mg

7、15;5)。在黑暗條件下，每小時(shí)呼吸作用產(chǎn)生20mg二氧化碳，可依據(jù)有氧呼吸的總反應(yīng)式推算出每小時(shí)消耗葡萄糖多少毫克：180/264Z/20，消耗葡萄糖約為13.64mg。黑暗19小時(shí)，呼吸作用消耗葡萄糖約為259.16mg(13.64mg×19)。所以此植物一晝夜共消耗葡萄糖約為330.76mg(71.6mg+259.16mg)。在光照條件下，每小時(shí)制造45mg葡萄糖，5小時(shí)共制造225mg葡萄糖。一晝夜共消耗約330.76mg的葡萄糖，所以在此種條件下，有機(jī)物的含量在減少。例 2 “半葉法”是測(cè)定光合作用強(qiáng)度的常用方法，其基本過程是：將植物對(duì)稱葉片的一部分（圖中A）剪下置于暗處，

8、另一部分（圖中B）則留在植株上進(jìn)行光合作用。一段時(shí)間后，在A、B的對(duì)應(yīng)部分截取相同大小的葉片并烘干稱重，然后計(jì)算出光合作用強(qiáng)度(mg/dm2 ·h)主要實(shí)驗(yàn)步驟： （1）在田間選取有代表性的植物綠葉若干，編號(hào)。（2）葉基部處理：為了確定選定葉片的_不外運(yùn)或從外部運(yùn)入,同時(shí)不影響_的供應(yīng),必須采用環(huán)割或燙傷等措施破壞葉柄的韌皮部(篩管),而又不傷及木質(zhì)部(導(dǎo)管).(3)剪最樣品:按編號(hào)分別剪下對(duì)稱葉的A部(不剪下主脈),置于濕潤(rùn)黑暗處,5h后再依次剪下B,同樣按編號(hào)置于濕潤(rùn)黑暗處.(4)稱重比較:將各同號(hào)之A、B按對(duì)應(yīng)部分重疊,切下等大的方形葉塊(如圖中的虛線部分),分別烘干至恒重,稱

9、重、記錄Wa,Wb,請(qǐng)你設(shè)計(jì)表格，以記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（假定選定的葉片是4片）(5)W=Wa-Wb,則W表示的生物學(xué)意義是：_.(6)若實(shí)驗(yàn)步驟(3)中,剪下葉的A部(不剪下主脈),立即烘干,稱重,記為Wc,則Wb-Wc的生物學(xué)意義是_.解答:(2光合作用產(chǎn)物(有機(jī)物),（不要答成“淀粉”，因?yàn)楣夂献饔卯a(chǎn)物可能不是淀粉，也包含其他的有機(jī)物）    水和礦質(zhì)元素（要答全）（4)             葉片編號(hào) Wa&

10、#160;Wb W=Wa-Wb             1                2                3 &

11、#160;              4             平均值   （5）求W所表示的生物學(xué)意義，可設(shè)A、B這兩小塊葉片初始重量為m,5h內(nèi)光合作用制造的有機(jī)物和呼吸作用消耗的有機(jī)物重量分別為a、b,Wa=m+a-b,Wb=m-b,W=Wa-Wb=a,則W表示光照下被截葉片5h內(nèi)光合作用產(chǎn)

12、生的有機(jī)物總量（實(shí)際光合作用產(chǎn)量）。（6）同樣假設(shè)小葉片初始重量為m,5h內(nèi)光合作用制造有機(jī)物的量為a,吸吸消耗的有機(jī)物量為b,Wc=m,Wb=m+a-b,Wb-Wc=a-b,表示的是光照下被截取的葉片5h光合作用有機(jī)物的積累量（凈光合作用量）。讓學(xué)生不明白的是后兩問，同樣是求光合作用量，為什么一個(gè)是光合作用總量，一個(gè)是光合作用凈量，光合作用總量等于凈量加上呼吸作用消耗量，第（4）步兩小塊葉都進(jìn)行了呼吸作用，第（5）步，只有光下的葉進(jìn)行呼吸作用，烘干的小葉已死亡不再呼吸，所以二者不同，為了更好區(qū)分二者，最好用數(shù)據(jù)來進(jìn)行設(shè)定光合作用和呼吸作用的量，這樣學(xué)生就不會(huì)弄錯(cuò)，且清楚明白，記憶深刻

13、0; 例3：將某一綠色植物置于密閉的玻璃容器中，在一定條件下不給光照，CO2的含量每小時(shí)增加8mg。給予充足的光照后，容器內(nèi)CO2的含量每小時(shí)減少36mg。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定上述光照條件下光合作用每小時(shí)能產(chǎn)生葡萄糖30mg。請(qǐng)回答：    （1）上述條件下，比較光照時(shí)呼吸作用強(qiáng)度與黑暗時(shí)呼吸作用強(qiáng)度的大小。    （2）在光照時(shí)植物每小時(shí)葡萄糖的凈生產(chǎn)量是_mg。    （3）若一晝夜中先光照4h，接著放置在黑暗的條件下20h，該植物體內(nèi)有機(jī)物含量的變化是_。 &

14、#160;  解析：根據(jù)上面的分析和題意可知，光照對(duì)葡萄糖凈（表觀）生產(chǎn)量是光合作用每小時(shí)產(chǎn)生的真正的（總的）葡萄糖量減去呼吸作用每小時(shí)消耗的葡萄糖量。而葡萄糖量與CO2量有直接關(guān)系，可通過CO2量的變化推測(cè)葡萄糖量的變化。   （1）先利用化學(xué)方程式計(jì)算出光照條件下，光合作用每小時(shí)真正產(chǎn)生30mg葡萄糖需要消耗的CO2量。        6×44         180 &#

15、160;    x         30    解得x=44（mg）    從上面的計(jì)算結(jié)果可知，植物真正產(chǎn)生30mg的葡萄糖，需要44mg的CO2，而實(shí)際上容器內(nèi)CO2的含量每小時(shí)只減少36mg，還有4436=8mg的CO2來自光照條件下的呼吸作用。與題干中不給光照時(shí)（只能進(jìn)行呼吸作用）產(chǎn)生的CO2量相等。所以在該條件下，光照時(shí)呼吸作用強(qiáng)度與黑暗時(shí)呼吸作用強(qiáng)度是相等的。  &

16、#160; （2）由呼吸作用每小時(shí)產(chǎn)生的CO2量是8mg，計(jì)算出消耗的葡萄糖量。         180            6×44      y             8   

17、60;解得y=5.5（mg）    由題干知，植物每小時(shí)真正（總的）能產(chǎn)生葡萄糖30mg，呼吸作用消耗5.5mg，則凈生產(chǎn)量為305.5=24.5mg。    解此問還可以根據(jù)CO2的實(shí)際減少量來計(jì)算。由題干知，在光照條件下容器內(nèi)的CO2的含量每小時(shí)減少36mg，這是與植物的呼吸作用無關(guān)的，減少的CO2全部作為光合作用的原料合成了葡萄糖，也就是凈產(chǎn)生的葡萄糖。        6×44    

18、60;       180     36                  z    解得z=24.5（mg）    （3）根據(jù)上述（1）（2）的計(jì)算結(jié)果，可知一晝夜（24h）中，4h制造的葡萄糖總量為4×30=120mg，消耗總量為24&

19、#215;5.5=132mg，說明該植物體內(nèi)有機(jī)物含量減少?；蛘呦扔?jì)算4h產(chǎn)生的葡萄糖量為4×24.5=98mg，再計(jì)算20h黑暗條件下（只有呼吸作用）消耗的葡萄糖量為20×5.5=110mg，然后再比較這兩個(gè)數(shù)據(jù)，可得出同樣結(jié)論。例析光合作用強(qiáng)度曲線變化規(guī)律光合作用是高中生物的重點(diǎn)和難點(diǎn)，光合作用強(qiáng)度曲線變化圖解是近幾年高考常見題型，是一種綜合能力的體現(xiàn)，學(xué)生在做有關(guān)光合作用強(qiáng)度計(jì)算題、點(diǎn)位變換題時(shí)，把握不準(zhǔn)曲線代表的含義，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，現(xiàn)就教學(xué)中常見光合曲線有關(guān)圖形變化歸納分析如下：一、光合作用強(qiáng)度的凈值與總值判定二氧化碳濃度FECBDA光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度A光合作用CO2

20、吸收量CO2吸收量 CBAO圖1圖2時(shí)間圖3分析曲線分三步：一看坐標(biāo)軸，首先看它的橫縱坐標(biāo)含義；二看關(guān)鍵點(diǎn)，包括起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn)等；三看圖走向，看曲線趨勢(shì)。圖1：縱坐標(biāo)為CO2吸收量，曲線的起點(diǎn)為負(fù)值，則CO2吸收量代表光合作用強(qiáng)度凈值量。A點(diǎn)表示只進(jìn)行呼吸作用，B點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，即光補(bǔ)償點(diǎn)；C點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度凈值量達(dá)到最大值，即光飽和點(diǎn)。AB區(qū)段表示呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，BC區(qū)段表示光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，植物有機(jī)物積累增多。圖2：與1不同之處，曲線的起點(diǎn)為0，光合作用CO2吸收量代表光合作用強(qiáng)度總值。O點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度為0，A點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度達(dá)到最

21、大值，在OA之間存在一點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。圖3：CO2濃度代表外界環(huán)境中CO2的剩余量，其中AB區(qū)段和EF區(qū)段表示呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，B點(diǎn)和E點(diǎn)表示呼吸作用強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度，BE區(qū)段表示光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度（CD區(qū)段表示中午光照過強(qiáng)，溫度過高，蒸騰作用增大，導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，從而減少CO2供應(yīng)，光合作用相對(duì)較弱，但光合作用強(qiáng)度還是大于呼吸作用強(qiáng)度的）例1（山東理綜）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相等B.光照相同時(shí)間，在2

22、0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)物的量相等點(diǎn)評(píng)：常見的光合作用總值表示方法：制造（生產(chǎn)）有機(jī)物的量；光合作用CO2吸收量；光合作用O2釋放量。常見的光合作用凈值表示方法：積累有機(jī)物的量；光下環(huán)境中CO2吸收量；光下環(huán)境中O2釋放量。由題干信息可知， CO2吸收量與釋放量為外界環(huán)境下的測(cè)得值，則虛線表示光合作用強(qiáng)度凈值量，實(shí)線表示呼吸強(qiáng)度，在一定溫度下，光合作用制造的有機(jī)物的量=光合作用凈值量+呼吸作用消耗有機(jī)物的量，即35時(shí)為6.5mg/h，25時(shí)積累量最多，兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用凈值量

23、與呼吸作用消耗的有機(jī)物的量相等。答案： A二、不同植物種類，光合作用強(qiáng)度曲線變化 光照強(qiáng)度AB CD吸收二氧化碳量陽(yáng)生植物陰生植物C3植物C4植物AB光合作用強(qiáng)度CO2含量圖5圖4圖4：A和B點(diǎn)分別表示陰生植物、陽(yáng)生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)，陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)低于陽(yáng)生植物。光強(qiáng)只有大于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，才會(huì)積累有機(jī)物圖5中A（B）點(diǎn)表示植物進(jìn)行光合作用時(shí)所需最低二氧化碳濃度，即為光合作用啟動(dòng)點(diǎn)，C4植物對(duì)CO2的利用率高光照強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度ABOP例3（全國(guó)卷理綜II）右圖表示光照強(qiáng)度對(duì)A、B兩種C3植物光合作用強(qiáng)度的影響。據(jù)圖回答：（1）A、B兩種植物光合作用過程中對(duì)光能利用的差異是_。（2）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，

24、與B植物相比，A植物應(yīng)種植在_條件下。點(diǎn)評(píng)：在兩種C3植物的曲線圖中，關(guān)鍵看光合作用起動(dòng)點(diǎn)和P點(diǎn)。B植物在較低的光照下就可進(jìn)行光合作用，比A低。P點(diǎn)說明此光照下，兩種植物光合作用強(qiáng)度相等。再分析曲線趨勢(shì)，分析曲線是在描述曲線的基礎(chǔ)之上，加入中間環(huán)節(jié)原因。答案： I、（1）在低于P光照強(qiáng)度下B植物光能利用率比A植物的高，在高于P光照強(qiáng)度下A植物光能利用率比B植物的高。（2）較強(qiáng)光照三、光合作用強(qiáng)度與其他幾個(gè)影響因素的變換圖6圖7圖6表示某兩種植物的光合作用強(qiáng)度與二氧化碳濃度的關(guān)系。判斷圖6中A點(diǎn)為光合作用二氧化碳濃度補(bǔ)償點(diǎn)的說法是否正確呢？因縱軸含義是“光合作用強(qiáng)度”，而不是“凈光合作用強(qiáng)度”，

25、因而是錯(cuò)的。A點(diǎn)表示光合作用起動(dòng)點(diǎn)，即光合作用進(jìn)行時(shí)所需最低CO2濃度圖7表示某種植物的光合作用強(qiáng)度與溫度和光照強(qiáng)度的關(guān)系。圖中顯示多個(gè)變量，分析這種類型圖實(shí)行“歸一法”， 即把多變量轉(zhuǎn)化為單變量，多因素轉(zhuǎn)變?yōu)閱我蛩?，確定單一變量，使問題簡(jiǎn)易化。確定一個(gè)變量的方法有兩種：一是在橫軸取一點(diǎn)畫垂直輔助線，確定橫軸變量，討論輔助線與曲線交叉點(diǎn)和縱軸的關(guān)系。由圖7中C、D兩點(diǎn)，也就是固定光照強(qiáng)度，使溫度成為影響光合作用強(qiáng)度的單變量?？梢苑治龅贸鯰1>T2，還可以得出在此點(diǎn)影響光合作用強(qiáng)度的主導(dǎo)因素是溫度而非光照強(qiáng)度。二是從同一曲線取兩點(diǎn)，確定不同曲線的變量，討論橫軸變量與縱軸變量的關(guān)系。由圖7中

26、B、C兩點(diǎn)，也就是固定溫度，使光照強(qiáng)度成為影響光合作用強(qiáng)度的單變量，從而分析得出在BC范圍內(nèi)影響光合作用強(qiáng)度的主導(dǎo)因素是光照強(qiáng)度而非溫度。例3：(北京理綜)科學(xué)家研究CO2 濃度、光照強(qiáng)度和溫度對(duì)同一植物光合作用強(qiáng)度的影響，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右圖。請(qǐng)據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是A光照強(qiáng)度為a時(shí)，造成曲線II和III光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2 濃度不同B光照強(qiáng)度為 b 時(shí)，造成曲線 I和 II光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度的不同C光照強(qiáng)度為ab，曲線 I、II光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高D光照強(qiáng)度為ac，曲線 I、III光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高點(diǎn)評(píng):光合作用強(qiáng)度在不同階段起決定作用的因素

27、不一樣,在ac中, 曲線光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高, 曲線由于CO2的限制因素不升高.答案 D例4：一個(gè)研究人員將三種不同的植物放到不同的光照條件（光照強(qiáng)度從0到全日光照射）下培養(yǎng)幾天培養(yǎng)條件為正?？諝?，溫度為32，所有植物都不缺水。這三種植物是：C3植物（陽(yáng)生植物）；C3植物（陰生植物）；C4植物。研究人員測(cè)定了每種植物葉片的光合作用速率，結(jié)果如圖8。（1）從曲線B可以看出，圖8中cd段主要受光合作用的_（光或暗）反應(yīng)的限制。在60%全日照光強(qiáng)照射下，通過增加光照強(qiáng)度可以提高_(dá)（用圖中字母表示）植物葉片的光合速率。圖8（2）已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25和30，圖9曲線表示該植物在25時(shí)光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若將溫度提高到30的條件下（原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變），理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)的移動(dòng)分別是X點(diǎn)_（填“上移”、“下移”或“不變”）；Y點(diǎn)_（填“左移”、“右移”或“不變”）。圖9（3）若圖9曲線表示陰生C3植物，則Y點(diǎn)如何移動(dòng)？_，原因是_；若圖9曲線表示C4植物，橫坐標(biāo)為CO2濃度，則Y點(diǎn)如何移動(dòng)？_原因是_。點(diǎn)評(píng) 圖8中cd段光照強(qiáng)度增強(qiáng)，但光合效率沒有明顯變化，說明光不是限制因素。圖9是單曲線，但涉及點(diǎn)的移動(dòng)，實(shí)際上是雙曲線問題。根據(jù)學(xué)過的陰生植物