科学家访谈　探索生物大分子的奥秘公开课教案

专题：光合作用与呼吸作用之间的关系

1．光合作用与有氧呼吸过程的比较

项目

场所

C的变化

[H]的变化

[H]的作用

O2的变化

能量变化

光合作用

叶绿体

CO2→C3→C6H12O6

H2O→[H]→C6H12O6

还原C3

H2O→O2

光能→C6H12O6中的化学能

产生于光反应，用于暗反应中C3的还原

光照、温度、CO2浓度等

有氧呼吸

细胞质基质和线粒体

C6H12O6→C3H4O3→CO2

C6H12O6→[H]→H2O

还原O2

O2→H2O

C6H12O6中的化学能→ATP中的能量和热能

有氧呼吸三个阶段都产生，用于除暗反应外的各项生命活动

O2浓度、温度等

ATP 影响因素

2.光合作用与有氧呼吸的联系

(1)物质方面

C：CO2――→C6H12O6第一阶段――→C3H4O3第二阶段――→CO2；

O：H2O――→O2第三阶段――→H2O；

H：H2O――→[H]――→C6H12O6第一、二阶段――→[H]第三阶段――→H2O。

(2)能量方面

光能――→ATP光反应光反应暗反应有氧呼吸有氧呼吸光反应有氧呼吸暗反应有氧呼吸有氧呼吸中活跃的化学能――→C6H12O6中稳定的化学能――→呼吸暗反应有氧热能

ATP中活跃的化学能―→各项生命活动3．相关计算

植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：

(1)光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。

(2)光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2消耗量＋细胞呼吸CO2释放量。

(3)光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。

4.图像分析

①原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应阶段。

②图像分析：A点时只进行细胞呼吸；AB段随着光照强度的增强，光合作用强度也增强，但是仍然小于细胞呼吸强度；B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强；C点对应的光照强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。

完成填空后，在下面的四幅图中标出A点、AB段、B点和B点之后的氧气和二氧化碳转移方向。

答案

例一．如图表示夏季晴天某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2浓度的变化曲线(实线)，据图判断正确的是(

)

A．H点时植物产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体

B．光合作用是从D点开始的，因为D点后CO2浓度开始下降

C．处于实线与虚线交叉点时的光合作用强度等于呼吸作用强度

D．经历一天植物体内的有机物有积累，容器内O2含量增加

解析：选D。由题图分析可知，H点是CO2浓度变化曲线的拐点，光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物体内产生ATP的场所应是细胞质基质、线粒体和叶绿体，A错误；D点时光合作用强度也等于呼吸作用强度，光合作用在D点前已开始，B错误；图中H、D点代表光合作用强度等于呼吸作用强度，实线与虚线的交叉点代表此时CO2浓度与起始点相同，植物体内的有机物积累量为0，C错误；与初始相比，24时CO2浓度下降，说明一天中有机物有积累，容器内O2含量增加，D正确。

【课堂巩固】如图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：

(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是______________________________________________。

(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是____________________________。

(3)测得该植物的一些实验数据如下：

30 ℃

一定光照15 h 吸收CO2 660 mg 黑暗下5 h 释放CO2 220 mg 15 ℃黑暗5 h

释放CO2 110 mg 若该植物处于白天均温30 ℃，晚上均温15 ℃，有效日照12 h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖的量为________mg。

(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：

①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________。

②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是

________________________________________________________________________。

解析：(1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而C5消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、C5增加。(3)CO2吸收量代表的是净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为(660/15)×12－(110/5)×12＝264(mg)，一昼夜积累的葡萄糖的量为(264×180)/(6×44)＝180(mg)。(4)①分析曲线可知，AB段(不含B点)和CD段(不含C点)，密闭容器内O2含量呈下降趋势，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度；BC段(不含B、C点)，密闭容器内O2含量呈上升趋势，说明光合作用强度大于呼吸作用强度；B、C点为转折点，所以B点、C点是光合作用强度等于呼吸作用强度的点。②能否积累有机物，是看一昼夜总的光合作用和呼吸作用的大小，可以通过一昼夜CO2或O2的变化量来判断，本题是比较A点、D点O2的相对含量：D点O2的相对含量低于A点O2的相对含量，说明一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，即一昼夜总的光合作用小于呼吸作用，所以植物不能积累有机物。

答案：(1)温度高，蒸腾作用强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱

(2)C3减少、C5增多

(3)180

(4)①B点和C点

②不能

因为一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，说明该植物一昼夜呼吸作用大于光合作用

以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长

(自然状态下以一天24小时为单位)

(1)净光合速率大于0时，植物因积累有机物而正常生长。

(2)净光合速率等于0时，植物因无有机物积累不能生长。

(3)净光合速率小于0时，植物因有机物量减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。