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用是中考的難點，分析光合作用和呼吸作用的相互關系，是解決問題的關鍵。

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式

（1）光合作用：二氧化碳 + 水 " " " " " " " 有機物（儲存著能量） + 氧氣。

（2）呼吸作用：有機物（儲存著能量） + 氧氣 " " " 二氧化碳 + 水 + 能量。

2. 光合作用和呼吸作用的區別和聯系

[分類 光合作用 呼吸作用 區別 部位 含有葉綠體的細胞

（場所：葉綠體） 所有的活細胞

（主要場所：線粒體） 條件 光 有光、無光均可 原料 二氧化碳、水 有機物、氧氣 產物 有機物、氧氣 二氧化碳、水 能量轉變 制造有機物，儲存能量 分解有機物，釋放能量 聯系 如果沒有光合作用制造的有機物，呼吸作用就無法進行。這是因為呼吸作用所分解的有機物正是光合作用的產物，呼吸作用所釋放的能量正是光合作用儲存在有機物中的能量 ]

3. 光合作用強度與呼吸作用強度的比較

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

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

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

二、典例剖析

例 某農科院引進了新品種西瓜，并在大棚內進行試種。為了更好地研究該品種西瓜的生長，研究人員研究并繪制了圖1、圖2。圖1是西瓜葉肉細胞內部分生理活動示意圖，Ⅰ和Ⅱ代表生理過程，①和②代表細胞結構。圖2是西瓜植株一天內光合作用與呼吸作用強度隨時間變化的曲線圖。請據圖分析回答下列問題。

（1）圖2中曲線乙代表的生理過程對應圖1中的過程___________（填標號），①代表的細胞結構是___________。

（2）根據圖2分析，曲線DE段強度減弱，主要是因為溫度過高導致葉片的部分___________關閉，進入葉片的二氧化碳減少；4時至6時，大棚內二氧化碳濃度會___________（填“增大”“不變”或“減小”）；該西瓜植株有機物積累最快的時間點是___________時；大棚內氧氣濃度最高的時間點是___________時。

解析：（1）圖1給出了光合作用和呼吸作用在細胞中的場所、原料和產物，從而確定Ⅰ過程為光合作用，①為葉綠體；Ⅱ過程為呼吸作用，②為線粒體。

對于圖2，我們需要判斷兩條曲線的性質。圖2的橫坐標為時間，這個信息很重要，可以大致辨別白天（有光）和夜晚（無光）的時間分布。由于呼吸作用與光無關，一直都在進行，所以判定圖2中乙曲線代表呼吸作用。光合作用需要在光下進行，所以圖2中甲曲線代表光合作用。

（2）圖2中DE段光合作用下降是由于高溫導致某結構關閉，進入的二氧化碳減少。由于氣孔是氣體交換的窗口，二氧化碳通過氣孔進入植物，所以該結構為氣孔。

圖2中甲曲線和乙曲線的交點C、G表示光合作用的強度與呼吸作用的強度相等。在甲曲線的BC段和GH段光合作用強度小于呼吸作用強度，所以植物在這兩個時間段吸收氧氣，釋放二氧化碳，大棚內的二氧化碳濃度會增大。

圖2中CG段光合作用的強度大于呼吸作用的強度，有機物積累，向外界釋放氧氣。其中D點（時間點為10時）對應光合作用強度和呼吸作用強度的差值最大，積累速度最快。而在G點（時間點為18時）時，光合作用強度等于呼吸作用強度，植物釋放氧氣的過程結束，這時大棚內的氧氣濃度達到最高。

答案：（1）Ⅱ 葉綠體 （2）氣孔 增大 10 18

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

三、光合作用和呼吸作用的強度比較規律總結

類型一：葉肉細胞內的二氧化碳和氧氣的來源與去路（如圖3）

規律總結：

（1）只進行呼吸作用時，葉肉細胞內可能發生的過程有：⑤⑥。

（2）呼吸作用大于光合作用時，葉肉細胞內可能發生的過程有：③④⑤⑥。

（3）光合作用等于呼吸作用時，葉肉細胞內可能發生的過程有：③④。

（4）光合作用大于呼吸作用時，葉肉細胞內可能發生的過程有：①②③④。

類型二：一段時間內二氧化碳吸收量與光照強度的關系（如圖4）

規律總結：

（1）a點：光照強度為0，無光，植物只進行呼吸作用。

（2）ab段：光合作用強度小于呼吸作用強度。

（3）b點：光合作用強度等于呼吸作用強度。

（4）bc段：光合作用強度大于呼吸作用強度。

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

類型三：夏季的一天中植物二氧化碳吸收量和釋放量變化曲線圖（如圖5）

類型四：密閉容器內二氧化碳濃度的變化（如圖6）

類型五：光合作用和呼吸作用的強度變化（如圖7）

類型三至類型五這三個類型的共同規律：

（1）光合作用強度和呼吸作用強度相等的時間點：6時、18時。

（2）光合作用強度小于呼吸作用強度的時間段：0—6時，18—24時。

（3）光合作用強度大于呼吸作用強度的時間段：6—18時。

（4）在中午光合作用強度減低的原因是溫度高，部分氣孔關閉，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二氧化碳（CO2）吸收量和釋放量的變化情況。請分析回答有關問題。

（1）夜晚將大棚的窗戶打開，使冷空氣進入大棚，會影響西瓜植株的___________，對應圖中的A點應向 ___________（填“上”或“下”）移動。

（2）向大棚中通入“氣肥”，可以提高西瓜植株的

以實現增產。圖8曲線中，有機物積累最多的點是___________（填字母）。

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

（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C、E，CE段光合作用強度大于呼吸作用強度，有機物積累最多。

答案：（1）呼吸作用 上 （2）光合作用 E

（作者單位：錦州市第三初級中學）