光合作用和呼吸作用综合计算.doc

1、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 O12HC66OHC22612无氧呼吸的总反应式： 能 量 能 量酶酶 366126 52能 量能 量酶酶 3二、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

2、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

3、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、O 2的_（吸收/消耗/释放）量或者 C 6H12O6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_（

4、吸收/消耗/释放）量、O 2的第 3 页 共 11 页_（吸收/产生/释放）量或者 C 6H12O6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、O 2的_（吸收/产生/释放）量或者 C 6H12O6的_（产生/消耗/积累）量来表示。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

5、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 mmol4、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 2.4(L/mol)体 积 (L) 分 子 数

6、 (mol) 质 量 (g)2.4(L/ol) 摩 尔 质 量 (g/mol)摩 尔 质 量 (g/ol)摩尔数(mol)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

7、CO2 mg。则该植物在光照条件第 4 页 共 11 页M下呼吸作用每小时产生 CO2 mg。 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。 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。 （

8、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，CO 2 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

9、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（m 2h） 。 （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

10、数据。可以得出的结论是 （ 第 5 页 共 11 页）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 +1A、该植物光合作用的最适温度约是 27 B、该植物呼吸作用的最适温度约是 29C、2729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 27 28 29 30呼吸速率（mg/h） 1 2 3 1总光合速率（mg/h） 5

11、 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：30 30 15一定强度的光照 10h 黑暗下 5h 黑暗 5hCO2 减少 880mg O2 减少 160mg O2 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 1485mg1一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，CO 2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

12、 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第 6 页 共 11 页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

13、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( )AO 2：甲乙，有机物，甲乙BO 2：甲乙，有机物，甲乙CO 2：甲乙，有机物，甲乙DO 2：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：C4 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

14、在 10、5 klx 的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是 3 mgC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 mg2

15、 mg)/26 mg。故只有 D 项正确。答案：D5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。第 7 页 共 11 页(3)丙图表示 A、B 两种植物的光合速度与光照强度的关系。

16、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。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。CO 2的固定发生在暗反应，CO 2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

17、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。

18、 答案：(1)光反应 暗反应(2)L 1 光照强度 如右图所示(3)6 10.9 6.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

19、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第 8 页 共 11 页分子的 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

20、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。(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：180/264Y/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(14.32mg5)。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

21、/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(13.64mg19)。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（m

22、g/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

23、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第 9 页 共 11 页（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

24、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 C6H12062C2H50

25、H 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 C6H12066C02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：第 10 页 共 11 页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

26、是_。3045min 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。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