高中生物光合作用與呼吸作用中代謝考點的探究

李鵬梟

摘要：新陳代謝是證明生物具有生命活動能力的基本特征，具體的包括能量代謝和物質(zhì)代謝兩個方面。但對于綠色植物來說，新陳代謝包括光合作用和呼吸作用兩個方面。植物的光合作用和呼吸作用也是高中生物課程中的學(xué)習(xí)重點和難點，也是歷年高考中的重點問題。文章對高中階段，同學(xué)們學(xué)習(xí)生物光合作用和呼吸作用中代謝考點中的重點問題和難點問題進行分析，為同學(xué)們整理重點內(nèi)容，加深同學(xué)們對知識的理解。

關(guān)鍵詞：高中生物；光合作用；呼吸作用；代謝考點

綠色植物無論是否在有光的環(huán)境都能進行呼吸作用，吸收空氣中的氧氣。釋放二氧化碳，而且呼吸作用的強弱與自然環(huán)境的溫度有關(guān)，與光源并無關(guān)系。綠色植物在光源下會同時進行光合作用和呼吸作用，光合作用是對空氣中的二氧化碳進行吸收，將氧氣釋放出。所以光合作用和呼吸作用都會因空氣環(huán)境的差異而有所區(qū)別。所以，在不同的情況下，植物光合作用和呼吸作用的代謝強度表示方式也有所不同，文章主要對不同的表現(xiàn)方式進行了論述。

一、在黑暗狀況下光合作用和呼吸作用的表現(xiàn)方式

在黑暗狀況下，綠色植物不會進行光合作用，只發(fā)生呼吸作用。在此情況下，綠色植物會從外部自然環(huán)境中吸取氧氣，發(fā)揮呼吸作用，將自身體內(nèi)的二氧化碳釋放到外部自然環(huán)境中，在黑暗狀況下呼吸作用相對強度的表示方法有三種：一是用二氧化碳的釋放量表示，或用實驗容內(nèi)二氧化碳的增加量。二是用氧氣的吸收量表示，或用實驗容器內(nèi)氧氣的減少量表示[1]。三是用植物的干重的變化量也就是實驗有機物的減輕量表示。此時，植物二氧化碳的釋放速率等于氧氣的吸收速率。

二、在有光狀況下光合作用和呼吸作用的表現(xiàn)方式

在有光狀況下，植物會同時進行光合作用和吸收作用。這種情況下植物氣體的代謝方法具有以下特點：首先，在有光情況下植物的光合作用強度要大于呼吸作用時的強度，而且植物光合作用下會利用二氧化碳（在圖1中用M表示）但除植物呼吸作用產(chǎn)生（在圖1中用M1表示）的二氧化碳外，其不足部分會從外界自然環(huán)境中吸收（在圖1中用M2表示）（如圖1所示）；而這時種植物光合作用差生的氧氣（在圖1中用N表示）但除植物呼吸作用時自身吸收的氧氣（在圖1中用N1表示）供自身消耗外，植物體內(nèi)多余的氧氣將會釋放到外界自然環(huán)境中（在圖1中用N2表示）[2]。

其次，有光狀況下，會出現(xiàn)植物光合作用的強度與呼吸作用強度相同的情況。這時外部環(huán)境中氧氣和二氧化碳的含量并沒有發(fā)生變化，植物自身在進行光合作用時吸收的氧氣量與呼吸作用中釋放的氧氣量相等，植物光合作用想外界釋放二氧化碳的含量與植物自身發(fā)生呼吸作用吸收的二氧化碳量相等。最后，在有光狀況下，會出現(xiàn)植物光合作用強度小于植物呼吸作用強度的情況。在這種情況下，植物呼吸作用中利用的氧氣（在圖2中用Q表示）有一部分是來自光合作用中自身產(chǎn)生的（在圖2中用Q1表示），但除了這部分外，其余不足的部分是從外界自然環(huán)境中吸收的（在圖2中用Q2表示）；植物在進行呼吸作用時，自身產(chǎn)生的二氧化碳（在圖2中用P表示）除了滿足自身光合作用的需求（在圖2中用P1表示）外，其剩余部分的二氧化碳可以釋放到外部環(huán)境中（在圖2中用P2表示）（具體示意圖如圖所示）[3]。

通過圖1和圖2的對比分析可以得出以下數(shù)量關(guān)系：M=M1+M2；N1+N2=N；P=P1+P2；Q=Q1+Q2。

在有光情況下，植物呼吸作用和光合作用相對強度的表示方法有以下內(nèi)容：首先，在光合作用強度大于呼吸作用強度時，光合作用強度的表示方式有三種：一是用單位時間內(nèi)植物光合作用中氧氣的產(chǎn)生量表示，即植物光合作用產(chǎn)生氧氣的速率等于環(huán)境中氧氣的增加速率和呼吸作用利用氧氣的速率之和，表達式為：N1+N2=N。二是用植物光合作用中單位時間內(nèi)二氧化碳的利用量來表示，即植物光合作用吸收二氧化碳速率（密閉空間內(nèi)二氧化碳的減少速率）與呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的速率之和表示，表達式為：M=M1+M2。三是用植物自身重量也就是有機物的增加量與呼吸作用分解的有機物之和來表示。

其次，在光合作用強度等于呼吸作用強度時。由于在此情況下外部環(huán)境中氧氣與二氧化碳的含量并沒有變化，而且植物光合作用吸收二氧化碳的含量也與呼吸作用釋放的二氧化碳的含量相等，光合作用時釋放的氧氣量也與呼吸作用時吸收的氧氣量相等。

最后，在光合作用強度小于呼吸作用強度時，光合作用強度的表示方式有三種：一是用植物呼吸作用中二氧化碳的釋放量與實驗容器內(nèi)二氧化碳的增加量之差表示，即P-P1 。二是用植物呼吸作用中氧氣的吸收量與實驗容器內(nèi)氧氣的減少量之差來表示，即Q-Q1。三是用植物呼吸作用分解有機物的量與自身重量減輕量之差來表示。

案例分析

在測試植物光合作用的強度實驗中，必須前推測出該葉片呼吸作用的強度。通過呼吸作用的強度，將葉片放置在有光的環(huán)境中，然后推測在一個小時內(nèi)環(huán)境中氧氣的增加量和二氧化碳的增加量。目前該葉片處在25℃常溫?zé)o光環(huán)境下，外部環(huán)境中氧氣的減少速率是每小時1.5mg。問：葉片在25℃有光環(huán)境下，其氧氣增加速率為每小時2.5mg，這時光合作用中吸收二氧化碳的速率為。解析：在光照條件下，光合作用產(chǎn)生氧氣的速率與呼吸作用消耗氧氣的速率相等，所以，在此時，在該葉片產(chǎn)生氧氣速率為每小時2.5mg時，光合作用產(chǎn)生氧氣的速率為每小時2.5mg+1.5mg=4mg。

綜上所述，以上所謂內(nèi)容即為同學(xué)總結(jié)的生物光合作用與呼吸作用中代謝考點內(nèi)容，希望能對同學(xué)有所幫助，并歡迎同學(xué)的補充和探討。

參考文獻：

[1]高五平.正確解讀圖表破解光合作用和呼吸作用關(guān)系的難題[J].考試周刊，2012，19（21）：6-7.

[2]喻明君.高中生物呼吸作用和光合作用解題技巧分析[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2013，15（12）：57-57.

（作者單位：河南省鄭州市第四中學(xué)高二八班 450000）