光合作用与呼吸作用问题归类例析

光合作用与呼吸作用问题归类例析光合作用与呼吸作用是历年高考的重点内容，现根据近几年的高考和各类考试情况，对光合作用与呼吸作用试题进行归类分析一、对光合作用与呼吸作用反应场所和过程的考查光合作用和呼吸作用不同反应阶段的反应场所有所不同又有所联系。命题者往往改变或去掉细胞的某些结构，让考生推断其对反应的影响，或者用同位素标记考查光合作用和呼吸作用的过程。例1.下列四只试管中分别含有不同的化学物质和活性酵母菌细胞制备物。经一定时间的保温后，会产生CO2的试管是（）A.葡萄糖+细胞膜已破裂的细胞B.葡萄糖+线粒体C.丙铜酸+线粒体D.丙酮酸+内质网解析：酵母菌既可进行有氧呼吸又可进行无氧呼吸，无氧呼吸是在细胞质基质中进行的，有氧呼吸的第一阶段也是在细胞质基质中进行，但第二、三阶段是在线粒体中进行的。酵母菌细胞虽破裂，但题目中告诉线粒体和细胞质基质中的酶是有活性的，故葡萄糖+细胞膜已破裂的细胞可以通过有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段是相同的，产物为丙铜酸，有氧呼吸第二阶段的原料是丙酮酸，故丙酮酸+线粒体也可通过有氧呼吸产生CO2，因此本题应选A项和C项。例2.将一株植物培养在H218O中进行光照，过一段时间后，18O可能存在于（）①葡萄糖中②光合作用生成的水中③周围的水蒸气中④周围空气中的二氧化碳中⑤周围空气中的氧气中A.①②⑤B.①④⑤C.③④⑤D.①②③④⑤解析：植物吸收的标志有18O的水，95%以上都通过蒸腾作用散失到周围的空气中（周围的水蒸气中有H218O），其余的参与光合作用和呼吸作用等代谢过程。参与光合作用的水，其中的氧以分子状态释放出来（周围空气中的氧气中有18O）；参与呼吸作用的水在有氧呼吸的第二阶段和丙酮酸彻底分解为CO2和[H]（周围空气中的二氧化碳有中有18O）；周围空气中含有18O的二氧化碳又可以参与光合作用，所以光合作用生成的葡萄糖和水中也应有18O，因此答案应为D项。二、考查条件的改变对光合作用和呼吸作用的影响光合作用和呼吸作用是在植物有机体的内部和外部的综合条件适当配合下进行的，因此内外条件的改变也就会影响到光合作用和呼吸作用的进程或强度的改变。影响光合作用强度的因素主要有光、CO2、温度和矿质元素，影响呼吸作用的主要因素有温度、氧气和CO2。命题者往往从这些方面考查考生对知识的掌握情况。例3.在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是（）A.停止光照B.停止光照并降低CO2浓度C.升高CO2浓度D.降低CO2浓度解析：五碳化合物是由光反应的产物ATP和[H]还原三碳化合物产生的，停止光照会造成形成的五碳化合物减少。叶肉细胞内五碳化合物用于固定CO2形成三碳化合物，五碳化合物含量上升，说明CO2量不足。答案为D项。三、考查光合作用与呼吸作用的关系近几年这类试题在高考中频频出现，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。例4.下图所示为在不同温度条件下被测植物光合作用同化二氧化碳量和呼吸作用释放二氧化碳量的曲线，据图回答：（1）在该实验条件下，植物体中有机物增加量最快的温度是_________。（2）在该实验条件下，植物体中有机物开始减少的温度是_________。（3）要使该植物有机物减少时的温度降低，可以改变实验中的_______两个条件。解析：解答此题的关键是要搞清两条曲线的含义。光合量和呼吸量这两条曲线都随温度的变化而变化。在25℃以前，光合量曲线随温度上升而上升，在25℃到达最高点，在25℃以后，随温度上升而下降。光合作用受温度的影响，主要是因为一系列参与光反应和暗反应的酶的催化效率受到温度的影响。呼吸量曲线随温度上升而上升，表明与呼吸作用有关的酶的催化效率随温度上升而上升。植物体在进行光合作用的同时不间断地进行呼吸作用，两条曲线之间的距离最远时，即表明此时有机物的增加最快。在40℃时两条曲线出现了交叉，表明光合量和呼吸量相等，有机物净积累量为0，在此之后，则会出现负增长，即有机物减少。答案：（1）25℃（2）40℃（3）光照强度和二氧化碳浓度有关光合作用和呼吸作用的计算与练习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：真正光合速率＝表现（净、测得）光合速率＋呼吸速率光合作用的总反应式：CO2＋H2O—酶—→（CH2O）＋O2有氧呼吸的总反应式：无氧呼吸的总反应式：能量酶O12HCO66OO6HOHC22226126能量能量酶酶36361262526126OHC2OHC2COOHHC2OHC能量能量酶酶36361262526126OHC2OHC2COOHHC2OHC植物释放的氧气量=光合作用产生的氧气量-呼吸消耗的氧气量植物吸收的CO2量=光合作用固定的CO2量-呼吸产生的CO2量植物储存的有机物量=光合作用制造的有机物量-呼吸消耗的有机物量例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？(1)根据题中信息，光下每小时制造有机物45mg（实际光合速率）可以算出实际光合固定的二氧化碳速率：6CO2→C6H12O6264180X45mgX=66mg实际光合速率=净光合速率+呼吸速率66=45+呼吸速率呼吸速率=66-45=21mg/小时题中已知黑暗中的呼吸速率是20mg/小时故光下的呼吸速率21＞黑暗时的呼吸速率20根据题干已知容器在光下每小时减少45mgCO2可知，该植物的净光合速率是每小时吸收45mgCO2（2）根据第1小题的答案可知，光下的呼吸速率是每小时产生21mg的CO2，利用方程式可求的每小时消耗的葡萄糖的速率。C6H12O6→6CO2180264Y21mgY=14.32mg14.32mg×5小时=71.6mg即光照条件下共消耗71.6mg葡萄糖黑暗条件下呼吸速率是吸收CO220mg/小时，可以计算出黑暗条件下呼吸消耗的葡萄糖的速率C6H12O6→6CO2180264Z20mgZ=13.64mg13.64×19小时=259.1mg总共消耗葡萄糖量71.6+259.1=330.7mg白天总共制造了45mg×5小时=225mg故一昼夜的有机物是在减少例1解析：根据光合作用的总反应式可求出在光照条件下，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180/264=45/x（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），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45mg，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（66mg-45mg=21mg）。在黑暗条件下，容器中二氧化碳每小时增加了20mg。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。例2将一株植物放置于密闭的容器中，用红外测量仪进行测量，测量时间为1小时，测定的条件和结果如下表（假设该株植物在充分光照下积累的有机物都是葡萄糖，数据均在标准状况下测得，单位mL）对上述结果仔细分析后，下列说法不正确的是条件变化在充分光照下黑暗处15°C25°C15°C25°CCO2减少量22.444.8－－CO2增多量－－11.222.4A、在25°C条件下，若该株植物在充分光照下1小时积累的有机物都是葡萄糖，则1小时积累的葡萄糖是0.06克。B、在25°C条件下，这株植物在充分光照下1小时总共制造葡萄糖0.09克。C、如果一天有10小时充分光照，其余时间在黑暗下度过，如果光照时的温度为25°C，黑暗时的温度为15°C，则一昼夜积累葡萄糖0.78克。D、如果一天有10小时充分光照，其余时间在黑暗下度过，如果光照时的温度为25°C，黑暗时的温度为15°C，则一昼夜消耗葡萄糖0.51克。例3.（22分）为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预侧实验结果，并对你的预料结果进行分析。实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、NaHCO3，稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2，在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）。实验步骤和预侧实验结果：(l）剪取两小块相同的烟草叶片，分别放人盛有等量蒸溜水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时，叶片均浮在液面上。(2）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后.敞开试管口.可观察到叶片均下沉到试管底部。(3)……例3答案：（22分）实验步骤和预侧实验结果：（3）将这两只试管放在日光灯下.照光一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。（4）再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间，结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。分析预测的结果：（1）光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出O2多于呼吸作用消耗的CO2叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮。而蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。（2）黑暗中，NaHCO3；稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉。蒸馏水中缺乏O2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部