光合作用与呼吸作用的相关计算
解析题目：
例1 将某种绿色植物的叶片,放在特定的实验装置中。研究在10℃、20℃的温度下,分别置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。结果如图所示。
(1)该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的倍。
(2)该叶片在10℃、5000勒克斯的光照条件下,每小时光合作用所产生的氧气量是
mg。
(3)该叶片在20℃、20000勒克斯的光照条件下,如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为 mg。
解析：
1、要弄清题干中告诉我们的信息是什么？——要抓住所示气体量变化量为实际测得的，即“植物从外界吸收的氧气量是净产量，而不是植物实际的产生量”是关键。
2、需要解决的问题是什么？——每小时光合作用所产生的氧气量和每小时产生的葡萄糖是实际产生量还是净产量（均为实际产量）。
（1）黑暗时因只进行呼吸作用，因此测得的氧气吸收量就是它实际消耗的O2量，在200C时呼吸速率：1.5mg，在100C时呼吸速率：0.5mg，因此该叶片的呼吸速率在200C时是100C时的3倍；
（2）光照时测得的O2释放量则是释放到外界的，是净产量。
光合作用实际产生的氧气量=测得的+自身呼吸消耗的
=释放的O2量3.5 mg（净产量）+ 呼吸消耗0.5mg
=4mg
（3）光合作用实际产生的氧气量=测得的+自身呼吸消耗的
=释放的O2量6 mg（净产量）+ 呼吸消耗1.5mg
=7.5mg
根据反应式，设产生葡萄糖为X，则
6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+ 6H2O
180 192
X 7.5
X = 180× 7.5 ÷ 192=7.03 mg
参考答案：（1）3 （2）4 （3）7.03
例2 在25℃，有氧条件下，某植物在黑暗中，每小时产生CO2为44mg，给予充足光照后，每小时吸收44mgCO2，则该植物每小时实际合成的C6H12O6的量为 mg。
解析：
教师：首先，该植物在黑暗中产生的CO2来自有氧呼吸，因此测得的产生的CO2就是呼吸作用实际消耗量。其次，该植物每小时向外界吸收CO244mg为测量值，即为光合作用净产量。
它们之间的关系并以量化的形式表达出来。
光合作用实际消耗的CO2量=测得的+自身呼吸产生的
= CO2吸收量44 mg（净产量）+ 呼吸产生CO244mg
=88mg
据光合作用反应方程式：
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+6 H2O
264 180
88 X
X =88×180÷264
则该植物每小时实际合成C6H12O6 为60 mg。
教师小节：
其中A1、A2、A3这三项可以按1：6：6的摩尔比计算；B1、B2、B3；C1、C2、C3也可以按1：6：6的摩尔比计算。
呼吸作用葡萄糖消耗量亦可由黑暗中测得的氧气消耗量（减少量）或CO2释放量（增加量）通过呼吸作用总反应式求出。
C6H12O6+6O2+ 6H2O 6CO2+12H2O+能量
例3:有一位科学家做了这样一个实验，将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来，在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量和呼吸作用中CO2的释放量，图A曲线表示：分别在15℃和30℃条件
下，测定叶绿体在不同光照和不同温度条件下每小时CO2的吸收量；图B曲线表示：在不同温度条件下测得的线粒体呼吸作用每小时CO2的释放量。请仔细分析后回答下列问题：
μg／h/10g；
(1)在温度为30℃，光照为8000勒克斯的条件下，离体叶绿体的光合作用强度为___
μg/h/10g。在光照强度相同，在温度为15℃，光照为8000勒克斯时，离体叶绿体的光合作用强度为___
温度不同的的条件下，光合作用强度不同，是因为受光合作用的______过程的限制。
μg／h/10g和____μg／h/10g。
(2)离体线粒体在温度为 15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为____
(3)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在30℃条件下的叶肉细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为__________勒克斯，此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗，呼吸作用所释放出的CO2正好用于_______。
(4)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在温度为30℃，光照强度为8000勒克斯时，光照10h，然后转入无光条件下，温度也为30℃时，10克叶肉组织一昼夜能积累葡萄糖_______μg。如果黑暗条件下的温度平均为15℃，则10克叶肉组织积累葡萄糖_______μg。（比赛看看谁的解题方法多）
(5)根据第(4)小题计算的结果，解释种在新疆吐鲁番的哈密瓜比种在江苏的品质要好的原因是___________________________________________________。
解析读懂曲线，本题目所设条件叶绿体与线粒体已分离，在测定叶绿体的光合作用时不存在呼吸作用的影响。所以光合作用和呼吸作用速率（或强度）只要直接读取曲线中的有关数据就可以了。
第(3)小题所设条件是叶肉细胞，内有叶绿体和线粒体，在光下既进行光合作用又进行呼吸作用，光合作用释放的O2有一部分被呼吸作用消耗掉，呼吸作用释放的CO2被光合作用吸收掉。当光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度称为光补偿点。在图B曲线中查出在30℃时每小时产生CO2量为1．5μg，在图A中查出在30℃时的每小时吸收CO21．5μg时的光照强度为1500勒克斯。
第(4)小题可以通过以下几种方法来计算：
解法一：先通过光合作用反应式，算出10g叶肉细胞在30℃、8000勒克斯光照条件下光合作用10h葡萄糖的总生成量。
6CO2 + 12H2O C6H12O6+ 6O2 + 6H2O
264 180
8μg×10=80μg X
X = 80 × 180 ÷ 264=54.55μg
再通过呼吸作用反应式计算出一昼夜所消耗的葡萄糖量。
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
1806×44=264
X 36
X =180×36÷264=24.55
最后计算出一昼夜能积累葡萄糖：54.55—24.55=30μg
解法二：先通过光合作用反应式，根据10g叶肉细胞在30℃、8000勒克斯光照条件下光合作用10hCO2的净吸收量计算出葡萄糖的净产量。
6CO2 + 12H2O C6H12O6+6 O2 + 6H2O
264 180
65μg X
X = 65 × 180 ÷ 264=44.32μg
再通过呼吸作用反应式计算出无光条件下14h所消耗的葡萄糖量。（在30t条件下14h的呼吸作用消耗为 1．5μg×14=21μg。）
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
180 264
X 21
X =180×21÷264=14.32
最后计算出一昼夜能积累葡萄糖：44.32—14.32=30μg
解法三：过光合作用反应式，由叶肉细胞一昼夜CO2的净吸收量直接计算出。根据题意，CO2的净吸收量=叶肉细胞一昼夜在光下的总吸收量（8μg×10=80μg）减去一昼夜呼吸的总释放量（1.5μg×24 = 36μg）=44μg
6CO2 + 12H2O C6H12O6+ 6O2 + 6H2O
264 180
44μg X
X = 44 × 180 ÷ 264=30μg
在15℃条件下14h的呼吸作用消耗为0.75μg×14=11．5μg，一昼夜积累有机物为
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
264 180
80-15-10.5（0.75μg×14）=54.5μg X
X = 54.5× 180 ÷ 264 = 37.16μg
第5 小题主要是考虑光照和温度对光合作用和呼吸作用的影响。
答案 (1)8 4 暗反应（2）0．75 1．5 (3)1500 光合作用（4）30 36．5（5）①吐鲁番地区属于高纬度地区，日照时间比江苏长，光合作用时间长；②吐鲁番地区属于沙漠性气候，日夜温差大，有利有机物质的积累。
【学生活动：】在农业生产上提高农作物产量有哪些措施？
【教师：】
(1)适当提高光照强度
(2)延长光合作用时间
(3)对温室大棚用无色透明玻璃
(4)温室栽培植物时，可增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
(5)温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如释放一定量的干冰或多施有机肥，使根部吸收的CO2增多。大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量
(6)温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温
【练习题：】
1、将一株植物置于密闭的容器中，用红外测量仪进行测量，测量时间均为1小时。测定时的条件和结果如下表所示。（数据均在标准状况下测得。单位：mL）
对其结果仔细分析后回答下列问题：
在充分光照下暗处
15℃25℃15℃25℃
CO2减少量22.4 56.0 - -
CO2增加量- - 11.2 22.4
(1)在25。
(2)在25℃条件下，这株植物在充分光照下1小时积累的有机物都是葡萄糖，则积累葡萄糖_____________？
(3)如果一天有10小时充分光照，其余时间在黑暗下度过且昼夜温度均为25℃，假定积累的有机物都是葡萄糖，则积累葡萄糖___________？
(4)如果光照时的温度为25℃，光照时间10小时，黑暗下温度为15℃，则一昼夜积累葡萄糖
_______________。
(5)根据你的计算，解释种在新疆吐鲁番地区的西瓜比种在江苏的甜的原因是
___________________________________________________________________
参考答案：（1）0.105g （2）0.075g （3）0.33g （4）0.54g （5）新疆的吐鲁番地区是沙漠中的绿洲，属于沙漠性气候，日夜温差比江苏大，有利于有机物的积累，特别是糖的积累，各界的糖多所以特别甜。
2、1999年11月21日，我国载人航天飞机“神舟”号，首次试飞成功，这标志着我国的航天技术已居世界领先地位。在长期的航天飞行中，比较难解决的问题是宇航员的食物与氧气供应问题。科学家发现，在太空舱内“饲养”小球藻可以很好地解决这个问题，因为小球藻经过光合作用，即可释放氧气，也能合成有机物。在一般光照条件下，每500克小球藻(鲜重)经光合作用每小时约可释放氧气224mL（标准状况）。一名宇航员要维持正常的生命活动，每小时约需0.25mol的葡萄糖来提供能量。请回答下列有关问题：
（1）每公斤小球藻在光照条件下，每小时可产生___________克葡萄糖。
（2）若宇航员维持生命活动所需的氧气全部来自小球藻的光合作用,则在太空舱内至少要“饲养”小球藻___________公斤。
（3）若宇航员每天（24小时）消耗的900克葡萄糖全部由小球藻提供（不考虑小球藻的自身消耗），则“饲养”的这些小球藻至少需光照 ___________小时。
（4）若宇航员用18O标记的水来培植小球藻,则经过一段时间后,首先出现含18O的应是___________（填序号），并说明为什么。_________________________________________。
A.小球藻的光合产物C6H12O6
B.小球藻的呼吸产物CO2
C.宇航员的呼吸产物CO2
D.空气中的O2
答案：（1）0.6 （2）75 （3）20 （4）D 因为O2来自于水的光解
3、(2004上海市高考题)下面是有关光合作用的问题。
（1）图1表示的反应过程进行的场所是________。
（2）请据图1回答：
①在有光条件下，停止供给CO 2时，二磷酸核酮糖的浓度变化如图2的________；磷酸甘油酸的浓度
变化如图2的________。
②在CO 2存在条件下，将植物从暗处移到明处后，磷酸甘油醛的浓度变化如图2的________。
（3）图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。图4表示该植物在不同温度（C
o
15和C o 25）下，某一光强度时氧气释放量和时间的关系，请据图回答：
①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，则它们分别是在光强度为
________和________千勒克司下的测定值。
②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO 2量／呼吸消耗的O 2量）为0.8，在25℃条件下，1小
时内呼吸作用放出的CO 2量为________毫升。
③若该植物的呼吸商为0.8，在25℃．4千勒克司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼
吸所产生的CO 2外，每小时还应从外界吸收CO 2_______毫升。
④在4千勒克司光强度下，25℃时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15℃时的________倍，
这主要是因为________。
参考答案：
（1）叶绿体基质（2）① D C ② B （3）①4 2.5 ②16 ③54
④1.4 温度影响光合作用中酶的活性（暗反应的酶活性）
典型例题剖析
例 （2007年山东卷第8题）以测定的CO 2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
解析 本题以坐标曲线为载体，考查温度对绿色植物光合作用和呼吸作用的影响。从图中信息可知虚线表示的是CO 2的吸收量，即光合作用净合成量；实线表示CO 2的释放量，即呼吸作用强度。在光照时间相同的情况下，30℃是光合作用的总量为3.50（净合成量）＋3.00（呼吸消耗量）＝6.50mg/h ，35℃时光合作用的总量为3.00（净合成量）＋3.50（呼吸消耗量）＝6.50mg/h ，二者相同；在25℃时，CO 2吸收量
最大；即光合作用净合成量最大；两曲线的交点表示光合作用净合成量等于呼吸作用消耗量。根据以上分析，本题图中的两条曲线分别表示净光合作用量（CO2的吸收量）和呼吸消耗量（CO2的释放量），可以在图中标出一条曲线表示实际光合作用量（见下图）。这样本题解题的思路就非常清晰了。故本题答案为A。
本题学生失分较为严重，主要是对光合作用的“总”与“净”不能正确区分，其原因如下：学生分析图表能力差，对图中实线与虚线的含义指向不明，错把光照下CO2的吸收量当作植物光合作用消耗的CO2量，从而将图中虚线当作总光合作用。
3 常见变式训练
1. 分析下列甲、乙、丙图，说法正确的是
A．若图甲曲线表示的是阴生植物的光合速率受光强度的影响，则阳生植物的曲线与此比较，b点向左移，c点向右移
B．在光照强度相同时，t2℃植物净光合作用最大
C．若图丙代表两类色素的吸收光谱，则f代表胡萝卜素
D．用塑料大棚种植蔬菜时，应选用蓝紫色或红色的塑料大棚
2.测试光合作用强度与光照强度之间的关系，可通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2吸收和释放的情况绘制曲线。能代表细胞中发生的情况与曲线中C点相符的一项是
3.农科所技术员研究如何提高蔬菜新品种的产量时，
将实验结果绘制成下列曲线：（甲）光合速率与光照强度的关系、（乙）真正光合速率、呼吸速率与温度的关系，请分析并回答问题。
（1）甲图中B 点表示 ；
C 点之后CO 2的吸收量不再增加，其限制因素有 。
（2）请描述乙图中阴影部分的含义：
。
（3）结合乙图分析，如果在夏季，几天时间都处于35℃，请分析该蔬菜是否能正常生长？ 。
（4）如果在塑料大棚内种植该种蔬菜，则请你结合相关因素，提出两项使蔬菜增产的方
3.CO 2量与呼
吸作用产生的CO 2量相等） 外界CO 2含量、温度、光合色素、与光合作用有关的酶等因素
（2）在5℃～35
℃范围内，光合作用速率大于呼吸作用速率（或净光合作用速率、白天蔬菜的有机物积累速率）
（3）因为蔬菜在夜晚只消耗有机物，而白天有机物不增加，所以不能正常生长
（4）适当增加光照强度、适当增加二氧化碳的浓度、将温度控制在25
℃～27℃范围内、夜晚适当降低温度等。
甲 CO
乙