2022年光合作用和呼吸作用综合计算 .pdf
第 1 页 共 11 页光合作用和呼吸作用综合计算有关光合作用和呼吸作用的计算，主要是利用光合作用和呼吸作用的反应方程式，根据原料与产物之间的关系进行简单的化学计算。并通过正确理解净光合作用、实际光合作用和呼吸消耗之间的关系来对较复杂的问题进行解答。一、光合作用呼吸作用综合计算中的反应式光合作用总反应式： _ （以葡萄糖为产物时）:_ 有氧呼吸的总反应式：能量酶O12HCO66OO6HOHC22226126无氧呼吸的总反应式：能量酶酶36361262526126OHC2OHC2COOHHC2OHC能量能量酶酶36361262526126OHC2OHC2COOHHC2OH二、净 （表观） 光合作用、实际（真正） 光合作用和呼吸消耗之间的关系1. 黑暗下 ,只进行细胞呼吸，不进行光合作用, 有机物减少 , 植物不能生长. 2. 弱光下：细胞呼吸速率大于光合作用速率N1=N2-N ， m2=m1-m 有机物减少 , 植物不能生长.3. 弱光情况下：细胞呼吸速率等于光合作用速率, 无有机物生成, 植物不能生长 .4. 较强光照时 ,光合作用速率大于细胞呼吸速率,N1=N-N2 ,m2= m-m1 有机物增加 , 植物能生长精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页第 2 页 共 11 页光合作用的指标是光合速率, 通常以每小时每平方分米叶面及吸收CO2毫克数表示，总（真）光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量） 。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行细胞呼吸所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。实际(真正 ) 光合速率= 净 (表观 ) 光合速率+ 呼吸速率“生成量”、 “合成量”、 “同化量”、 “制造量”等意思相同，都指实际 ( 真正 ) 光合作用“ CO2释放量”、 “容器内CO2的增加量” 意思相同“O2吸收量”、 “实验容器内O2的减少量” 意思相同“植物干量” 、 “有机物量” 意思相同三、净光合作用、实际光合作用和呼吸消耗的常见表示方法1、净光合作用 常用单位时间内CO2的_（吸收 / 消耗 / 释放）量、 O2的_（吸收 / 消耗 / 释放 ）量或者 C6H12O6的_（产生 / 消耗 / 积累 ）量来表示。2、实际光合作用常用单位时间内CO2的_（吸收 / 消耗 / 释放）量、 O2的 _ （吸收 / 产生 / 释放）量或者 C6H12O6的_（产生 / 消耗 / 积累）量来表示。3、呼吸作用 常用单位时间内CO2的_（吸收 / 消耗 / 释放 ）量、 O2的_（ 吸收/ 产生 / 释放）量或者 C6H12O6的 _（产生 / 消耗 / 积累）量来表示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页第 3 页 共 11 页例 1：判断下面几种常见情况对应的是净光合作用、实际光合作用还是呼吸作用（1）光照条件下封闭容器中测得的O2 体积增多量（2）积累的有机物的量（3）有机物产物中能够转化为淀粉或者其它有机物的部分（4）右图（5）金鱼藻每天光合作用能够制造的氧气量（6）暗处的CO2增多量（7）实际测得的光合作用速率四、光合作用和呼吸作用综合计算的解题步骤1、仔细阅读，从题干中获取有用信息，并作上相应标记2、看清问题，明确所求为净光合作用、实际光合作用还是呼吸作用3、根据目的，选择合适的关系式和信息数据4、带好单位，选择合适比例进行运算注意： 1、计算一天中的呼吸作用消耗，不要忘记光照条件下同样也有消耗2、计算一昼夜的积累量时，务必看清光照和黑暗的时间各有多长3、看清问题后所带的单位到底是g 还是 mg，L 还是 ml，mol 还是 mmol 4、进行单位换算时，若出现的条件是ml，最终所求为mg（即从体积换算成质量）时，宜先将体积换算成分子数，再根据分子数换算成质量例 2：在 20时，测得氧气的产生量、释放量分别是560ml/min 、336ml/min ，能用于合成淀粉或转化为其他有机物的葡萄糖量是_mol/min 。例 3：将该绿色植物置于密闭玻璃罩内，在黑暗条件下， 罩内 CO2含量每小时增加了25mg；在充足光照条件下，罩内CO2含量每小时减少了50mg。据测定，上述光照条件下，光合作用每小时共合成葡萄糖60mg。 若呼吸底物和光合产物均为葡萄糖，请回答： （保留 2 位小数 ） 该植物在光照条件下通过光合作用每小时共消耗CO2mg。则该植物在光照条件下呼吸作用每小时产生CO2mg。 若上述条件不变，该植物光照10 小时，其余时间不给光照，则该植物一昼夜积累葡萄糖mg。五、光合作用和呼吸作用综合计算坐标曲线图当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2 与该温度条件下植物进行细胞呼吸所释放的CO2 量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。22.4(L/mol)体积(L) 分子数 (mol) 质量(g)22.4(L/mol)摩尔质量 (g/mol)摩尔质量 (g/mol)摩尔数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页第 4 页 共 11 页M 当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和 CO2 浓度的限制。 （如下图所示）当外界条件变化时，C02（光）补偿点移动规律如下：a、若呼吸速率增加，C02（光）补偿点应右移。b、若呼吸速率减小，C02（光）补偿点应左移。c、若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，C02（光）补偿点应右移；条件的改变使光合速率增加时，C02（光）补偿点应左移。例 5：右图表示A、B 两种植物随着光照强度的变化，CO2吸收量或CO2释放量的变化曲线。据图回答：（1）比较 A、B 植物呼吸作用，较强的是植物。当光照强度为0 时，植物细胞中可以产生ATP 的场所有。（2）当光照强度达到Z 点后，限制A 植物光合作用的因素主要是_ (答出两点 )。如果在图中M 点突然停止光照，短期内叶绿体内 C3化合物的含量将会_。（3）当平均光照强度在X 和 Y 之间（白天和黑夜的时间各为12h） ，A 植物一昼夜中有机物积累量的变化是（减少或增加） ，B 植物一昼夜有机物积累量的变化是（减少或增加）（4）光照强度为Z 时，A 植物光合作用产生的葡萄糖为mg（m2 h） 。 （保留两位小数）（5）对 B 植物而言，假如白天和黑夜的时间各为12h，平均光照强度在klux 以上才能使 CO2的吸收量超过CO2的释放量。3将状况相同的某种绿叶分成四等组，在不同温度下分别暗处理1h，再光照 1h（光照相同），测其重量变化。得到如下表的数据。可以得出的结论是（）组别一二三四温度/ 27 28 29 30 暗处理后重量变化/mg 1 2 3 1 光照后与暗处理前重量变化/mg +3 +3 +3 +1 A、该植物光合作用的最适温度约是27B、该植物呼吸作用的最适温度约是29精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页第 5 页 共 11 页C、27 29下的净光合速率相等D、30下的真正光合速率为2mg/h 答案与提示：文字信息：暗处理1h 测得数据为该温度下的呼吸速率；真正光合速率即总光合速率；光照后与暗处理前的重量变化是2 小时的变化量。图表中信息可转换成下表组别27282930呼吸速率（ mg/h）1 2 3 1 总光合速率（ mg/h）5 7 9 3 净光合速率（ mg/h）4 5 6 2 答案： B 例 2：对某植物测得如下数据：303015一定强度的光照10h黑暗下 5h黑暗 5hCO2 减少 880mgO2 减少 160mgO2 减少 80mg若该植物处于白天均温30，晚上均温15、有效日照15h 环境下，预测该植物1 天 24h中积累的葡萄糖为（）A315mg B540mg C765mg 1485mg 1一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1 小时后测得该容器中O2减少 24 mL ，CO2增加 48 mL，则在 1 小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的() A1/3 B1/2 C2 倍D3 倍解析： 有氧呼吸过程中每消耗1 mol 葡萄糖生成6 mol CO2，同时消耗6 mol O2；无氧呼吸过程中每消耗1 mol 葡萄糖生成2 mol CO2，不消耗O2。由于在相同状况下，气体的体积比等于物质的量之比，则由 “1 小时后测得该容器中O2减少 24 mL”可知， 有氧呼吸产生 24 mL CO2，无氧呼吸产生24 mL CO2，则在 1 小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的3 倍。答案： D 3对某植物作如下处理：(甲)持续光照20 min，(乙)先光照 5 s 后再黑暗处理5 s，连续交替40 min。若其他条件不变，则在甲、 乙两种情况下植物光合作用所制造的O2和合成的有机物总量符合下列哪项() AO2：甲乙，有机物，甲乙BO2：甲乙，有机物，甲乙CO2：甲乙，有机物，甲乙DO2：甲乙，有机物，甲乙解析： 给予植物间歇光照，光反应产物能被及时利用，光能利用率高，故在相同的光照时间内生成的O2量较多，有机物合成总量较多。答案： C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页第 6 页 共 11 页4 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() A20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/21 mg/23.5 mg。5 klx 光照下，10 时氧气释放速度为6 mg/2 h3 mg/h,20时为 4 mg/2 h2 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)/26 mg。故只有 D 项正确。答案： D 5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。(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。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_。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。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。A 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。(计算结果保留一位小数。相对原子质量C12，H1，O16) A 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页第 7 页 共 11 页解析： (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(82)/441/618010.9 mg。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)L1光照强度如右图所示(3)610.96 . 思路 : 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45mg；放在黑暗条件下，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45mg 。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， 19h 黑暗的情况下，此植物体消耗葡萄糖_mg，其有机物含量的变化是增加还是减少？解析 : (1)“ 制造 ” 葡萄糖 45 毫克应该是总光合量依据光合作用总反应式,生成 1 摩尔的葡萄糖需要利用6 摩尔的 CO2 。葡萄糖的相对分子质量为180，6 分子的 CO2 的相对分子质量为264。所以若X 代表在光照条件下，每小时制造45mg 葡萄糖所利用的CO2的质量，则 180/264=45/X ，X=66mg 。每小时制造45mg 葡萄糖所利用的二氧化碳的量为66mg。根据给出的已知条件：充足的光照，容器中CO2 含量每小时减少45mg，用于光合作用。由于每小时制造 45mg葡萄糖需要 66mg的 CO2 ， 所以还有 21mg的 CO2 来自自身呼吸作用产生的 （66mg-45mg=21mg） 。在黑暗条件下，容器中CO2 每小时增加了20mg。此时不能进行光合作用，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CO2 为 21mg。相比之下，说明绿色植物在光照条件下呼吸强度大。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页第 8 页 共 11 页(2) 在光照条件下，每小时呼吸作用产生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：180/264 Y/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71.6mg(14.32mg 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/20 ，消耗葡萄糖约为13.64mg。黑暗19 小时，呼吸作用消耗葡萄糖约为259.16mg(13.64mg 19) 。所以此植物一昼夜共消耗葡萄糖约为330.76mg(71.6mg+259.16mg) 。在光照条件下，每小时制造45mg葡萄糖， 5 小时共制造225mg葡萄糖。一昼夜共消耗约330.76mg 的葡萄糖，所以在此种条件下，有机物的含量在减少。2将某绿色植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用和呼吸作用的影响（其余的实验条件是理想条件），实验以CO2的吸收量和释放量为指标。实验结果如下表所示。温度（0）5 10 15 20 25 30 35 光照下吸收 CO2（mg/h） 1.00 1.75 2.5 0 3.25 3.75 3.50 3.00 黑暗下释放 CO2（mg/h） 0.5 0 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.00 下列对该表分析正确的是（）A、昼夜不停地光照，温度在35时该植物不能生长。B、昼夜不停地光照，该植物生长的最适温度是30。C、每天交替进行12 小时光照， 12 小时黑暗，温度均保持在20条件下该植物积累的有机物最多。D、每天交替12 小时光照， 12 小时黑暗，温度在30时，该值物积累的有机物是温度在10的 2 倍。解析：文字信息：光照下吸收CO2的量为不同温度下实验测得值，表示净光合量；黑暗下释放CO2的量为相应温度的呼吸速率。读准上述两点关键信息，就有了正确解题思路：昼夜不停光照，35时，植物净光合量为吸收 CO2 3.00mg/h，大于 0，该植物能生长；昼夜不停照，25该植物净光合量最大（3.75mg/h），最适于生长发育； 每天交替 12 小时光照， 12 小时黑暗， 20时净积累有机物最多： （3.251.50） 12=21mg，其它温度下有机物净积累量均可算出；同样条件下， 30时该植物积累有机物与10时积累有机物的比为：（3.5-3.0） 12 / (1.75-0.75)12 =1 /2 正确答案： C 【例 2】 现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和二氧化碳的量如图所示（两种呼吸作用速率相等），在氧浓度为a 时精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页第 9 页 共 11 页A.酵母菌只进行发酵B.67的酵母菌进行发酵C.33的酵母菌进行发酵D.酵母菌停止发酵【解析】选B。本题考查有关细胞呼吸的计算。由图中的氧浓度为a 时读出酒精的摩尔数为6 mol， 则无氧呼吸放出的CO2 也为 6 mol，而氧浓度为a 时的二氧化碳释放总量为15 mol，因此有氧呼吸放出的CO2 为9 mol,所以酵母菌不可能只进行无氧发酵。计算参与有氧和无氧呼吸的酵母菌的比例，实质是计算两种呼吸方式所消耗的C6H1206 的量。无氧呼吸消耗的葡萄糖量，可由C6H1206 2C2H50H 列式计算1/x=2/6，得 x=3(mol)； 有氧呼吸消耗的葡萄糖量，可据有氧呼吸反应式C6H1206 6C02 列式 1/y=6/9，得 y=1.5(mol)，则无氧发酵所占比例为3/(3+1.5)=67 【例 2】 (2008宁夏高考 ) 将长势相同、数量相等的甲、乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内，在光照、温度等相同且适宜的条件下培养，定时测定玻璃罩内的 CO2 含量，结果如图。据图回答：025min 期间， 影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是_含量。乙植株比甲植株固定CO2 的能力 _。015min 期间植株释放O2 速率的变化趋势是_ _ 。 30 45min期间 两 个玻 璃罩内CO2含量 相对稳 定的原 因是_。【解析】本题考查光合作用和呼吸作用的相互关系。植物光合作用大于呼吸作用时，植物吸收 CO2 释放氧气，使得玻璃罩内CO2 逐渐减少。题干中已强调在光照、温度相同且适宜，所以可以考虑影响甲乙两种植物光合强度的因素为CO2 ，随着 CO2 浓度减小，光合速率逐渐减小。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页第 10 页 共 11 页答案： CO2强减慢植物呼吸作用释放CO2 的量与其光合作用消耗CO2 的量相等（或呼吸速率与光合速率相等）【例 3】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的温度下，分别置于5 000 1x、20 000 lx 光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。结果如图所示。(1)该叶片的呼吸速率在20下是 10下的 _倍。(2) 该 叶 片 在10 ,5000 lx 的 光 照 条 件 下 ， 每 小 时 光 合 作 用 所 产 生 的 氧 气 总 量 是_mg。(3)该叶片在20 ,20 000 lx 的光照条件下，如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为_mg。【解析】（ 1） （2）绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸，消耗氧气，产生二氧化碳；而光合作用消耗二氧化碳，释放氧气，且只有在光照条件下才能进行。在光照的条件下，两者互为原料、产物。表现为：光合作用氧气产生量光合作用氧气释放量细胞呼吸氧气吸收量；光合作用二氧化碳的净吸收量光合作用二氧化碳的吸收量-细胞呼吸二氧化碳的释放量。（3)分三步进行：读图，每小时释放的O2 量 6+1.5=7.5 mg; 根据光合作用的反应式，产生1 mol 的葡萄糖，释放6 mol 的氧气，两者比为1:6; 根据质量可列式计算：x180(7.56)/32 =7.03 mg. 答案： (1)3 (2)4.5 (3)7.03 例 5：影响绿色植物光合作用的因素是多方面的，请据下图分析：1）图 A中代表温度与CO2浓度的影响曲线依次是编号和。温度主要通过影响来影响光合作用强度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页第 11 页 共 11 页2）图 B 中，当光照强度为10 千勒克斯时，影响光合作用效率的环境限制因素是。3）图 B 中，在光照强度为千勒克斯时，两种温度条件下的合成有机物的速率是相同的。当光照强度为 8，温度为 25时，该绿色植物 2 小时积累葡萄糖的量是克。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页
