綠色植物的光合作用和呼吸作用綜合分析

綠色植物的光合作用和呼吸作用的綜合應(yīng)用是中考的難點(diǎn)，分析光合作用和呼吸作用的相互關(guān)系，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

一、光合作用和呼吸作用的分析

1. 光合作用和呼吸作用的反應(yīng)式

（1）光合作用：二氧化碳 + 水 " " " " " " " 有機(jī)物（儲(chǔ)存著能量） + 氧氣。

（2）呼吸作用：有機(jī)物（儲(chǔ)存著能量） + 氧氣 " " " 二氧化碳 + 水 + 能量。

2. 光合作用和呼吸作用的區(qū)別和聯(lián)系

[分類(lèi) 光合作用 呼吸作用 區(qū)別 部位 含有葉綠體的細(xì)胞

（場(chǎng)所：葉綠體） 所有的活細(xì)胞

（主要場(chǎng)所：線(xiàn)粒體） 條件 光 有光、無(wú)光均可 原料 二氧化碳、水 有機(jī)物、氧氣 產(chǎn)物 有機(jī)物、氧氣 二氧化碳、水 能量轉(zhuǎn)變 制造有機(jī)物，儲(chǔ)存能量 分解有機(jī)物，釋放能量 聯(lián)系 如果沒(méi)有光合作用制造的有機(jī)物，呼吸作用就無(wú)法進(jìn)行。這是因?yàn)楹粑饔盟纸獾挠袡C(jī)物正是光合作用的產(chǎn)物，呼吸作用所釋放的能量正是光合作用儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量 ]

3. 光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度的比較

（1）光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度：植物釋放氧氣，吸收二氧化碳，積累有機(jī)物。

（2）光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度：植物不釋放二氧化碳，不吸收氧氣，不積累不消耗有機(jī)物。

（3）光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度：植物吸收氧氣，釋放二氧化碳，消耗有機(jī)物。

二、典例剖析

例 某農(nóng)科院引進(jìn)了新品種西瓜，并在大棚內(nèi)進(jìn)行試種。為了更好地研究該品種西瓜的生長(zhǎng)，研究人員研究并繪制了圖1、圖2。圖1是西瓜葉肉細(xì)胞內(nèi)部分生理活動(dòng)示意圖，Ⅰ和Ⅱ代表生理過(guò)程，①和②代表細(xì)胞結(jié)構(gòu)。圖2是西瓜植株一天內(nèi)光合作用與呼吸作用強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題。

（1）圖2中曲線(xiàn)乙代表的生理過(guò)程對(duì)應(yīng)圖1中的過(guò)程___________（填標(biāo)號(hào)），①代表的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是___________。

（2）根據(jù)圖2分析，曲線(xiàn)DE段強(qiáng)度減弱，主要是因?yàn)闇囟冗^(guò)高導(dǎo)致葉片的部分___________關(guān)閉，進(jìn)入葉片的二氧化碳減少；4時(shí)至6時(shí)，大棚內(nèi)二氧化碳濃度會(huì)___________（填“增大”“不變”或“減小”）；該西瓜植株有機(jī)物積累最快的時(shí)間點(diǎn)是___________時(shí)；大棚內(nèi)氧氣濃度最高的時(shí)間點(diǎn)是___________時(shí)。

解析：（1）圖1給出了光合作用和呼吸作用在細(xì)胞中的場(chǎng)所、原料和產(chǎn)物，從而確定Ⅰ過(guò)程為光合作用，①為葉綠體；Ⅱ過(guò)程為呼吸作用，②為線(xiàn)粒體。

對(duì)于圖2，我們需要判斷兩條曲線(xiàn)的性質(zhì)。圖2的橫坐標(biāo)為時(shí)間，這個(gè)信息很重要，可以大致辨別白天（有光）和夜晚（無(wú)光）的時(shí)間分布。由于呼吸作用與光無(wú)關(guān)，一直都在進(jìn)行，所以判定圖2中乙曲線(xiàn)代表呼吸作用。光合作用需要在光下進(jìn)行，所以圖2中甲曲線(xiàn)代表光合作用。

（2）圖2中DE段光合作用下降是由于高溫導(dǎo)致某結(jié)構(gòu)關(guān)閉，進(jìn)入的二氧化碳減少。由于氣孔是氣體交換的窗口，二氧化碳通過(guò)氣孔進(jìn)入植物，所以該結(jié)構(gòu)為氣孔。

圖2中甲曲線(xiàn)和乙曲線(xiàn)的交點(diǎn)C、G表示光合作用的強(qiáng)度與呼吸作用的強(qiáng)度相等。在甲曲線(xiàn)的BC段和GH段光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度，所以植物在這兩個(gè)時(shí)間段吸收氧氣，釋放二氧化碳，大棚內(nèi)的二氧化碳濃度會(huì)增大。

圖2中CG段光合作用的強(qiáng)度大于呼吸作用的強(qiáng)度，有機(jī)物積累，向外界釋放氧氣。其中D點(diǎn)（時(shí)間點(diǎn)為10時(shí)）對(duì)應(yīng)光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度的差值最大，積累速度最快。而在G點(diǎn)（時(shí)間點(diǎn)為18時(shí)）時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，植物釋放氧氣的過(guò)程結(jié)束，這時(shí)大棚內(nèi)的氧氣濃度達(dá)到最高。

答案：（1）Ⅱ 葉綠體 （2）氣孔 增大 10 18

小結(jié)：植物的葉肉細(xì)胞有葉綠體、線(xiàn)粒體，該細(xì)胞既可以進(jìn)行光合作用，也可以進(jìn)行呼吸作用，整個(gè)植株也可以進(jìn)行光合作用和呼吸作用。光合作用的產(chǎn)物是呼吸作用的原料，光合作用的原料是呼吸作用的產(chǎn)物，只有將二者強(qiáng)度進(jìn)行比較，才能分析該植株有機(jī)物積累或消耗、二氧化碳（或氧氣）吸收或者釋放的狀態(tài)。

三、光合作用和呼吸作用的強(qiáng)度比較規(guī)律總結(jié)

類(lèi)型一：葉肉細(xì)胞內(nèi)的二氧化碳和氧氣的來(lái)源與去路（如圖3）

規(guī)律總結(jié)：

（1）只進(jìn)行呼吸作用時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)可能發(fā)生的過(guò)程有：⑤⑥。

（2）呼吸作用大于光合作用時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)可能發(fā)生的過(guò)程有：③④⑤⑥。

（3）光合作用等于呼吸作用時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)可能發(fā)生的過(guò)程有：③④。

（4）光合作用大于呼吸作用時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)可能發(fā)生的過(guò)程有：①②③④。

類(lèi)型二：一段時(shí)間內(nèi)二氧化碳吸收量與光照強(qiáng)度的關(guān)系（如圖4）

規(guī)律總結(jié)：

（1）a點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，無(wú)光，植物只進(jìn)行呼吸作用。

（2）ab段：光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。

（3）b點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。

（4）bc段：光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。

（5）c點(diǎn)以后：隨著光照強(qiáng)度增加，光合作用強(qiáng)度不變。光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。

類(lèi)型三：夏季的一天中植物二氧化碳吸收量和釋放量變化曲線(xiàn)圖（如圖5）

類(lèi)型四：密閉容器內(nèi)二氧化碳濃度的變化（如圖6）

類(lèi)型五：光合作用和呼吸作用的強(qiáng)度變化（如圖7）

類(lèi)型三至類(lèi)型五這三個(gè)類(lèi)型的共同規(guī)律：

（1）光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相等的時(shí)間點(diǎn)：6時(shí)、18時(shí)。

（2）光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度的時(shí)間段：0—6時(shí)，18—24時(shí)。

（3）光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度的時(shí)間段：6—18時(shí)。

（4）在中午光合作用強(qiáng)度減低的原因是溫度高，部分氣孔關(guān)閉，二氧化碳吸收量減少。

四、變式探究

圖8表示西瓜植株在一天內(nèi)二氧化碳（CO2）吸收量和釋放量的變化情況。請(qǐng)分析回答有關(guān)問(wèn)題。

（1）夜晚將大棚的窗戶(hù)打開(kāi)，使冷空氣進(jìn)入大棚，會(huì)影響西瓜植株的___________，對(duì)應(yīng)圖中的A點(diǎn)應(yīng)向 ___________（填“上”或“下”）移動(dòng)。

（2）向大棚中通入“氣肥”，可以提高西瓜植株的

以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。圖8曲線(xiàn)中，有機(jī)物積累最多的點(diǎn)是___________（填字母）。

解析：（1）夜晚，植物不進(jìn)行光合作用，但進(jìn)行呼吸作用。低溫會(huì)抑制呼吸作用，減少二氧化碳的釋放，所以在圖中，A點(diǎn)將向上方移動(dòng)。

（2）氣肥是二氧化碳，通入氣肥可以提高光合作用。找到光合作用和呼吸作用相等的點(diǎn)C、E，CE段光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，有機(jī)物積累最多。

答案：（1）呼吸作用 上 （2）光合作用 E

（作者單位：錦州市第三初級(jí)中學(xué)）