高三《光合作用和细胞呼吸》综合题型的归类与分析1

高三《光合作用和细胞呼吸》综合题型的归类与分析

莆田市高三生物教学指导组 郑美妹（莆田六中）

一、坐标曲线题型：

（一）常规题型：

1、解题技巧：可概括为“一识标”、“二明点”、“三析线”三个基本步骤。

（1）识标：弄清横、纵坐标表示的生物学含义，找出横、纵坐标之间的联系（即分清自变量与因变量），是解题的前提；

（2）明点：明确曲线中的特殊点（起点、交叉点、转折点和终点）所表示的相应生物学意义，明确这些特殊点的含义是解题的基础；

（3）析线：分析曲线的走向、变化趋势，揭示各段曲线的变化趋势及其含义，这是解题的关键。

2、考查类型：

（1）坐标曲线含义分析（属于一般问题）；

（2）制约因素分析（属于拓展问题）；

（3）若某条件改变影响特殊点的移动分析（属于变式问题）；

（4）与植物细胞中气体代谢示意图的联系与分析（属于综合问题）

3、复习策略：

图一为光照强度与光合速率之间关系曲线图，可设置一系列问题串。

探讨： （问题可变式：若横轴为CO 2浓度呢？）

⑴A 、B 、D 三点的含义是什么？线段AD 及D 点以后曲线的含义是什么？

⑵限制AD 段光合作用的主要因素？D 点之后限制其的主要因素有哪些？自变量、因变量与无关变量呢？ ⑶若当植物缺乏Mg 2+ 时，图中曲线A 、B 、D 三点的位置如何移动？若CO 2浓度上升或温度上升呢？ ⑷AB 、BD 段光合作用和呼吸作用的关系怎样？与细胞中气体代谢示意图如何对应？对应见图二。

通过以上问题设置，利用一个模式图可从多角度、多层次地综合考查光合作用和细胞呼吸的关系，有利于学生全面掌握知识，做到举一反一。

以上分析都是自然状态下的情况。另外，注意对比一昼夜内密闭和自然状态下植物“光合作用和细胞呼吸”曲线的不同（图三）。（注：“光合速率=呼吸速率”， 图三左为D 、H 点，右为b 、g 点）

4、易错防范：

（1）影响光合作用的因素有：光照强度、光质、CO 2浓度、温度、水分、矿质离子供应等。

（2）影响细胞呼吸的因素有：温度、O 2浓度、CO 2浓度、水分等。

（3）植物生长率或能否生长取决于净光合量而不是“总光合量”。

（4）据图三中的曲线变化信息可知，经一昼夜后，该植物积累有机物，有利于植物生长。

图一

图三

图二

（二）变式题型：

当外界条件突然改变时，细胞内C5、C3、[H]、A TP的含量及（CH2O）合成速率的变化分析。

1、光照强度变化的模式图：

2、CO2浓度变化的模式图：

3、解题策略：

光照强度和二氧化碳浓度突然改变后，分析C5、C3、[H]、A TP的含量及（CH2O）合成速率的动态变化时，要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从某物质“来源”和“去路”（C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定）的变化来确定其含量变化，而且以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，C5、[H]和A TP含量变化是一致的。

二、光合速率、呼吸速率的测定与相关计算：

(1) 呼吸速率：绿色植物在黑暗条件下测得的数值。

(2) 净光合速率：绿色植物组织在光照条件下，光合作用与细胞呼吸

同时进行，光照条件下测得的数据即是，也叫表观光合速率。

(3)真正光合速率（即实际或总光合速率）＝净光合速率＋呼吸速率。

(4)三者的常用表示方法：

真正光合速率：O2产生(生成)速率、CO2固定速率、有机物产生(制造、生成)速率；

净光合速率：O2释放速率、CO2吸收速率、有机物积累速率或容器中O2增加量、CO2减少量；

呼吸速率：黑暗中O2吸收速率、CO2释放速率、有机物消耗速率或容器中CO2增加量、O2减少量。

另外，要明确这三种速率在曲线中所代表的区域。

2、判定方法

(1)若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则纵坐标数值为真正（实际）光合速率，若是负值则纵坐标数值为表观光合速率。

(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为表观光合速率。

(3)有机物积累量一般为表观光合速率，制造量一般为真正（实际）光合速率。

例1．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其他实验条件都是

A.昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长

B.昼夜不停地光照，在15℃时该植物生长得最快

C.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20℃时该植物积累的有机物最多

D.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在30℃时该植物积累的有机物是10℃时的2倍

解题分析：绿色植物在光照下吸收CO2为净光合量，黑暗下释放CO2为呼吸量。昼夜不停地光照，植物能否生长，要看净光合量，大于0，植物就能生长，数值最大，生长最快。每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，植物积累的有机物＝光照下净光合量—黑暗下呼吸量，故20℃时植物积累的有机物最多，10℃时是30℃时的2倍。答案选C。

三、根据特定装置进行光合作用和呼吸作用强度的实验探究：

1．实验原理：

（1）呼吸速率：绿色植物在黑暗下呼吸作用，吸收氧气，释放CO2，释放的CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移，单位时间内液滴左移的体积即是呼吸速率。

（2）净光合速率：绿色植物在充足的光照下，光合作用大于细胞呼吸，玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，植物通过光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移，单位时间内液滴右移的体积即是净光合速率。

2．绿色植物光合、呼吸速率的测定实验探究

（1）净光合速率的测定(装置图四)：

整个装置必须在充足的光照和适宜温度下，一段时间后记录装置中水滴移动的

方向和刻度。（注：烧杯中放入的是NaHCO3溶液）

（2）呼吸速率的测定(装置图四)：

整个装置必须遮光处理，并放在相同的适宜温度下，一段时间后记录装置中水滴

移动的方向和刻度。（注：烧杯中放入的是NaOH溶液）

（3）绿色植物真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

3．细胞呼吸类型的实验探究

（1）实验原理：

根据CO2释放量与O2消耗量判断细胞呼吸类型(细胞呼吸底物以葡萄糖为例)。若CO2释放量＝O2消耗量，细胞只进行有氧呼吸；若CO2释放量>O2消耗量，细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，若O2消耗量＝0，CO2释放量>0，细胞只进行无氧呼吸。

（2）实验探究：

欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，为装置1和2，两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水，即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液，其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定，加NaOH溶液的装置内气压变化是由O2引起的。为使实验结果精确，排除实验误差还应设置装置3以便校正（装置3内放的是煮熟灭菌的种子，其他应与装置1或2一致）。

（3）结果与分析：

①若装置1着色液滴左移，装置2着色液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸。

②若装置1着色液滴不动，装置2着色液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸。

③若装置1着色液滴左移，装置2着色液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。

④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。例2．某兴趣小组利用装置I（橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），

探究酵母菌的细胞呼吸类型。

（1）想得到实验结论还必须同时设置对照实验（实验过程中环境因素的影响忽略

不计），对照实验装置（假设该装置编号为II）为______________________________。

（2）请预测与结论相符合的现象，并填写下表：

图四

参考答案：（1）装置II除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置I相同（2）①向左移④向右移⑥向右移

4、光合作用与细胞呼吸的实验设计中常用的实验条件控制方法：

(1)增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。

(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。

(3)除去容器中二氧化碳——NaOH溶液。

(4)除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。

(5)除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。

(6)除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光。

(7)如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。

(8)保持容器中CO2体积不变——NaHCO3溶液。