锻造思维，构建解题模板

田奇林

“光合作用与呼吸作用”是历年高考的重点，也是难点，且题型多样。现以高考试题为例，就高考各题型的解题思维模板进行探讨。

一、概念原理类解题模板

例1 （2014新课标Ⅰ，2）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是

A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快

C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降

【答案】B

【解析】用黑布将培养瓶罩住，光反应停止，氧气的产生停止；光反应停止，[H]和ATP的产生停止，导致暗反应C3的还原速度减慢，C3在叶绿体内积累导致二氧化碳的固定减慢；光反应停止，ATP的生成减少，ATP/ADP比值下降；光反应停止，NADPH（[H]）的产生减少，NADPH/NADP+比值下降。

【解题模板】掌握光合作用的相关基本概念和原理是考生学习的基础，准确、全面地掌握其概念的本质及相关概念之间的联系是高考的基本要求，也是考查理解能力和综合能力的良好载体。解题思维模板如下：

二、坐标曲线类解题模板

例2 （2014四川，6）将桑树和大豆分别单独种植（单作）或两种隔行种植（间作），测得两种植物的光合速率如图所示（注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度）。据图分析，下列叙述正确的是

A.与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响

B.与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大

C.间作虽然提高了桑树的光合速率，但降低了大豆的光合速率

D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作

【答案】D

【解析】由图曲线分析可知，桑树间作时比单作时呼吸强度大，大豆间作时比单作时呼吸强度小，均受到影响。间作时，桑树光饱和点增大，大豆光饱和点减小。在某一光照强度范围内，间作也提高了大豆的光合速率。从大豆曲线图中可看到光合速率大于零表示有机物的积累，其最低光照强度单作大于间作。

【解题模板】坐标曲线中，多以时间、位置、光照强度、温度等易测量的因素为横坐标，以事物的某种性质为纵坐标，以曲线表示事物变化及性质间的相互关系，用来分析生命现象，从而揭示生物体结构、代谢、生命活动及生物环境相互作用的关系等方面的本质特性。坐标曲线图的类型很多，有单一曲线型、多重曲线型等。曲线的关键是数和形，数就是曲线中的点——起点、转折点和终点；形就是曲线的变化趋势及变化动态。解题思维模板如下：

三、数据计算类解题模板

例3 （2014广东，26）观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。请回答下列问题：

【答案】（1）自由扩散 C5 [H]（或NADPH）和ATP （2）增加叶面积 提高叶绿素含量 （3）较少 较少 净光合速率 叶面积

【解析】（1）二氧化碳进入细胞的方式是自由扩散；在光合作用的暗反应过程中，二氧化碳与细胞中的C5结合生成C3，该过程叫作二氧化碳的固定；C3在ATP供能下被[H]还原成有机物或C5。

（2）据表可知，弱光下柑橘的叶色呈深绿色，平均叶面积也增大了。所以柑橘是通过增加叶绿素的含量和增大平均叶面积，来吸收更多的光能。

（3）平均叶面积×气孔密度=平均每片叶的气孔总数，弱光下平均每片叶的气孔总数为28.4×100×752= 2135680（个），强光下平均每片叶的气孔总数为13.6×

100×826 =1123360（个），后者远少于前者；要计算单位时间内平均每片叶CO2的吸收量，可用净光合速率×平均叶面积的值来表示，弱光下为28.4×0.0001×3.87≈ 0.01 μmolCO2·s-1；强光下为13.6×0.0001×4.33≈

0.006 μmolCO2·s-1；后者也是小于前者。对强光下生长柑橘适度遮阴，首先因光照强度减弱，净光合速率发生改变；其次，为了适应弱光环境，叶绿素的含量增加；最后，叶面积扩大。

【解题模板】计算题的考查核心在于通过定量计算考查考生对相关概念、原理和生理过程的理解和掌握程度。（1）总光合速率=净光合速率+呼吸速率，具体可通过如下关系来计算：①光合作用O2产生量=O2释放量+细胞呼吸O2消耗量；②光合作用CO2消耗量=CO2吸收量+细胞呼吸CO2产生量；③光合作用有机物合成量=有机物积累量+细胞呼吸有机物消耗量。（2）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而不能生长；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。其解题思维模板如下：

四、直方坐标图类解题模板

例4 （2014安徽，29Ⅰ）某课题小组研究红光与蓝光对花生幼苗光合作用的影响，实验结果如图所示。（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）

（1）与15 d幼苗相比，30 d幼苗的叶片净光合速率 。与对照组相比， 光处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高，据图分析，其原因是 。

（2）叶肉细胞间隙CO2至少需要跨 层磷脂双分子层才能到达CO2固定的部位。

（3）某同学测定30 d幼苗的叶片叶绿素含量，获得红光处理组的3个重复实验数据分别为2.1 mg·g-1、3.9 mg·g-1、4.1 mg·g-1。为提高该组数据的可信度，合理的处理方法是 。

【答案】（1）高 蓝 蓝光促进了气孔开放，CO2供应充分，暗反应加快 （2）3 （3）随机取样进行重复测定

【解析】（1）与15 d幼苗相比，30 d幼苗的CO2吸收量更大，说明30 d幼苗的净光合速率更大。三种光照射，蓝光处理的组吸收的CO2更多，胞间CO2浓度更低，说明对CO2的利用率更高，而蓝光处理的组气孔导度也最大，说明蓝光通过促进了气孔开放，使CO2供应充分，加快暗反应，最终提高光合速率。

（2）CO2固定部位在叶绿体基质，因此叶肉细胞间隙的CO2至少需要穿过细胞膜、叶绿体外膜、内膜共3层膜（即3层磷脂双分子层）才能到达作用部位。

（3）为了实验数据的可信度，可做到随机取样，并进行重复测定，避免偶然性。

【解题模板】直方图是在坐标轴平面上画出的长方形（即柱形）图像，其最大特点是反映某个“点”上的量变多少。故在构建“柱（条）形坐标图”时，一是要抓住“点”，使“点”定位准确；二是要抓住“形”，使“形”符合“柱（条）形坐标图”的画法要求。解题思维模板如下：

五、图示图解类解题模板

例5 （2014重庆，9）棉花幼铃（幼果）获得光合产物不足会导致其脱落。为研究某种外源激素对棉花光合产物调配的影响，某课题组选择生长整齐的健壮植株，按如下步骤进行实验，激素处理方式和实验结果如题图所示（上述处理不影响叶片光合与呼吸强度）。

（1）该放射性物质中被标记的元素是 。光合作用过程中，含标记元素的化合物被光反应提供的 还原成糖类。在适宜温度下测得叶片光饱和点，若其他条件不变，进一步提高温度，则该叶片光饱和点的变化是 。

（2）由实验结果推断，幼铃脱落显著减少的是

组。B组幼铃放射性强度百分比最低，说明B组叶片的光合产物 。为优化实验设计，增设了D组（激素处理叶片），各组幼铃的放射性强度百分比由高到低排序是 。由此可知，正确使用该激素可改善光合产物调配，减少棉铃脱落。

（3）若该激素不能促进插条生根，却可促进种子萌发和植株增高，其最可能是。

【答案】（1）碳 NADPH（[H]） 降低 （2）C 输出减少 C>A>B>D （3）赤霉素

【解析】（1）题中研究外源激素对棉花光合产物调配的影响，光合产物用碳元素标记。首先标记CO2，CO2被固定为C3，C3被光反应提供的[H]还原为糖类和C5。原光饱和点是在适宜条件下测得的，若提高温度，酶活性减低，能固定的CO2量和利用的光能减少，光饱和点降低。

（2）由题干可知，幼铃脱落是光合产物不足导致，对比A、B、C三组，发现C组幼铃中有机物占比最高，因而幼铃脱落显著减少。B组中叶片的放射性强度的百分比较高，说明有机物占比较多，输出较少。由题中数据可知，激素可抑制叶片有机物的输出，有利于幼铃有机物的输入，因而用激素处理叶片，导致叶片有机物输出明显较少，且小于B组，因而幼铃的放射性强度百分比由高到低依次为C>A>B>D。

（3）促进种子萌发和植株增高，但不能促进扦插枝条生根的激素为赤霉素。

【解题模板】该类试题可包含大量的生物学信息，反映生命现象的发生、发展以及生物的结构、生理和相互联系；多是通过图形创设新情景，提供新材料；或是以图形的方式展示生物原理、过程等，对考生综合能力要求高。解题思维模板如下：

六、实验探究类解题模板

例6 （2014江苏单科，31）为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率（Pn）。左图为光合放氧测定装置的示意图；右图是不同NaHCO3浓度（pH 8.5，25℃）条件下测得的Pn 曲线图。请回答下列问题：

（1）通过变换左图中光源，可研究 、 对光合作用的影响。

（2）在测定不同光照对Pn的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与Pn的关系 （填“呈正相关”“呈负相关”或“难以确定”）。

（3）由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶（CA）分解水中的HCO3-获得CO2。右图中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为 ；在更高NaHCO3浓度下，Pn不再增加的主要原因有 、 。

（4）培养基中的HCO3-与CO32-之间的离子平衡与pH有关，碱性条件下pH越高，HCO3-越少，CO32-越多，而CO32-几乎不能被该藻利用。在测定不同pH（7.0～10.0）对光合作用的影响时，导致Pn发生变化的因素有 、 。

【答案】（1）光强 光质 （2）难以确定 （3）120 mg·L-1 达到了CO2饱和点 CA量有限 （4）CO2（或HCO3-）供应量不同 CA（细胞）活性变化

【解析】（1）可调光源可改变光照强度、光的波长（光质），从而可以研究光强和光质对光合作用的影响。

（2）温度是无关变量，温度过高或过低都会影响酶的活性而影响光合作用，使得难以确定光照对Pn的影响，因此在实验过程中要使无关变量相同且适宜，以便排除对实验的干扰。

（3）由图可以看出，达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为120 mg·L-1；在更高NaHCO3浓度下，外界因素是CO2浓度达到了CO2饱和点，不能吸收更多的CO2；内部因素是CA量不足，不能催化分解更多的HCO3-。

（4）由题意可知，pH一方面会影响HCO3-的含量，从而影响Pn；另一方面pH也会影响CA酶的活性，从而影响Pn。

【解题模板】密闭装置的问题一般都是通过气压的变化来衡量光合作用、呼吸作用的变化，气压的变化通过液滴的移动来衡量，解答这类问题时我们首先要明确与所研究生理过程有关的气体，再弄清楚引起气压变化的气体是哪种。实验探究型试题要求考生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计实验数据处理的方法及分析实验现象，主要考查考生是否理解实验原理和具备分析实验结果的能力，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情景下迁移知识的能力。解题思维模板如下：

综上所述，解答光合作用与呼吸作用类试题时，要重视解题思维模板的结构，针对不同题型的特点，采取不同的方法进行分析判断，答题要注重使用生物学名词规范答题，竭力提高得分率。